本发明涉及冶金领域，具体而言，涉及一种含镍红土矿的处理工艺。
背景技术：
：根据氧化镍矿地质成因，通常矿层从上到下分为褐铁矿层、过渡层和腐泥土层。其中，褐铁矿层矿石中铁含量高而镁含量低，适合采用高压浸出工艺对褐铁矿层的矿石进行处理；过渡层矿石中镍和镁的含量都有所上升，适合使用还原焙烧氨浸工艺对过渡层的矿石进行处理；下部腐泥土层矿石中虽然镍的含量比较高，但镁的含量也很高，一般使用火法工艺对矿石进行冶炼镍铁或镍锍。在对褐铁矿为主的红土矿进行高压浸出过程中，压力釜的温度一般控制在250℃，与此对应的釜压为4MPa，向反应釜中加入硫酸，反应一定时间后，红土矿中的镍钴被大量浸出。该工艺效率较高，但从设备角度而言，此压力和温度对加压反应系统设计、材质、辅助系统及阀门要求都很高，很多设备中国目前尚未掌握制造的核心技术。因而有必要开发一种能够在较低的温度和压力下对含镍红土矿进行处理的工艺。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种含镍红土矿的处理工艺，以解决现有的高压浸出工艺需要在高温和高压下进行而现有的反应装置较难满足该工艺条件的问题。为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种含镍红土矿的处理工艺，处理工艺包括：将含镍红土矿、三氧化二铁含量大于50wt％的晶种与硫酸混合得到待反应浆料；及对待反应浆料进行加压浸出处理，得到浸出渣和含镍钴的浸出液，含镍红土矿包含元素镍、铁、镁和钴。进一步地，处理工艺还包括在加压浸出处理过程中通入氧化性气体。进一步地，氧化性气体的分压为0.05～0.4MPa。进一步地，氧化性气体选自空气、氧气或氧气含量高于21wt％的富氧空气。进一步地，三氧化二铁含量大于50wt％的晶种选自浸出渣、赤铁矿粉体和铁红中的一种或多种；优选地，晶种的用量占含镍红土矿的5～25wt％。进一步地，浸出液的酸度为30～50g/L。进一步地，加压浸出处理过程的处理时间为1～3h。进一步地，加压浸出处理过程中温度为180～200℃，压力为1.0～1.7MPa。进一步地，含镍红土矿选自褐铁矿型含镍红土矿和/或同时含有褐铁矿型含镍红土矿和硅镁镍矿型含镍红土矿的混合型含镍红土矿。进一步地，混合型含镍红土矿中镁的含量低于6wt％。应用本发明的技术方案，在加压浸出处理过程中加入晶种，这有利于提高浸出液中的镍等金属元素的浸出速率；同时上述工艺能够在相对温和的条件下对含镍红土矿进行浸出处理，有利于显著降低加压浸出处理过程对反应装置的耐高温和耐压力的要求，进而能够显著降低加压浸出工艺中所需装置的制造成本，从而实现了绝大部分部件及阀门国产化的要求，因而该工艺的提出具有非常重大的实际应用价值。此外由于晶种的加入为铝、硅、钙等易结垢的元素相提供了生长模板，因而晶种的加入还有利于降低反应装置的结垢风险。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。正如
背景技术：
所描述的，现有的高压浸出工艺需要在高温和高压下进行而现有的反应装置较难满足该工艺条件。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含镍红土矿的处理工艺，处理工艺包括：将含镍红土矿、三氧化二铁含量大于50wt％的晶种与硫酸混合得到待反应浆料；及对待反应浆料进行加压浸出处理，得到浸出渣和含镍钴的浸出液，上述含镍红土矿包含元素镍、铁和钴。较高温度下，浸出后的铁元素会转化成特定的含铁化合物沉淀而难以被回收。而本申请通过在加压浸出处理过程中加入三氧化二铁含量大于50wt％的晶种，能够为后续溶出的含铁沉淀提供诱导模板，使得从含镍红土矿中溶出的含铁元素的沉淀在原有晶种上不断长大。这不仅有利于稳定浸出渣中铁元素的物相，还有利于增加浸出渣的粒度，改善其沉降或过滤性能。而含有铁元素的矿相在浸出过程中被破坏，释放出包裹状态的含镍钴物质，从而有利于提高镍钴等金属元素的浸出效率。同时上述工艺能够在相对温和的条件下对含镍红土矿进行浸出处理，这有利于显著降低加压浸出处理过程对反应装置的耐高温和耐压力的要求，进而能够显著降低加压浸出工艺中所需装置的制造成本，这实现了绝大部分部件及阀门国产化的要求，因而该工艺的提出具有非常重大的实际应用价值。此外由于晶种的加入为铝、硅、钙等易结垢的元素相提供了生长模板，因而晶种的加入还有利于降低反应装置的结垢风险。在实际处理过程中如果浸出过程的热量由蒸汽提供时，由于处理温度的降低，相应地蒸汽的使用量也会降低，进而采用上述含镍红土矿的处理工艺还有利于降低工艺成本。在实际的处理工艺中，优选加压浸出的处理过程中温度为180～200℃，压力为1.0～1.7MPa。采用上述处理工艺能够使得含镍红土矿的浸出工艺在较为温和的条件下进行。一般加压浸出工艺中，在浸出液中的二价铁离子占铁元素总含量的比例随含镍红土矿种类的变化而变化，一般要占到60％以上。而浸出液中二价铁离子会因被氧化而大量消耗压缩空气和中和剂，同时给后续工序的设备增加了负担。在一种优选的实施方式中，上述处理工艺还包括在加压浸出处理过程中通入氧化性气体。通入的氧化性气体能够将浸出液中的二价铁离子氧化，从而有利于降低其对反应装置中压缩空气和中和剂消耗，同时减轻对后续工序的设备的负担。优选地，上述氧化性气体的分压为0.05～0.4MPa。将氧化性气体的分压限定在上述范围内有利于进一步提高镍钴等金属元素的浸出率。上述处理工艺中，本领域技术人员可以选择本领域常见的氧化性气体。在一种优选的实施方式中，氧化性气体包括但不限于空气、氧气或氧气含量高于21wt％的富氧空气。空气、氧气或富氧空气的来源广且价格低，选用这两种气体有利于降低工艺成本。在一种优选的实施方式中，三氧化二铁含量大于50wt％的晶种包括但不限于通过本申请方法得到的浸出渣、赤铁矿粉体和铁红中的一种或多种。采用上述物质作为晶种有利于进一步提高后续浸出渣的利用率，降低工艺成本，同时还不引入其他杂质。优选地晶种的用量占含镍红土矿的5～25wt％。将晶种的用量限定在上述范围内有利于进一步提高镍钴等元素的浸出速率。实际过程中如果采用现有的浸出方法得到的浸出渣中三氧化二铁含量大于50wt％也可以作为本申请中的晶种使用。上述处理工艺中，含镍红土矿与硫酸的重量比可以根据化学计量关系进行选择。而浸出液的酸度过低会造成镍钴等金属浸出率达不到要求，酸度过高又会造成杂质过量浸出，同时增加酸的消耗量以及后续中和浸出液所使用的碱量及浸出渣量。在一种优选的实施方式中，上述浸出液的酸度为30～50g/L。将浸出液的酸度限定在上述范围内有利于进一步提高元素镍钴的浸出率，同时还有利于降低浸出液中未反应的硫酸的量，从而有利于减轻后续的对浸出液进行中和处理的工作量。上述处理工艺中，可以选择根据实际需要选择加压浸出工艺的处理时间。在一种优选的实施方式中，加压浸出处理过程的处理时间为1～3h。加压浸出处理过程的处理时间包括但不限于上述范围，但处理时间太长则造成设备体积设计庞大，同时杂质的浸出率会进一步提高，而镍钴等金属元素的浸出率并没有明显提高；而处理时间过短又造成镍钴等金属元素的浸出率过低。将加压浸出处理过程的处理时间限定在上述范围内有利于提高元素镍钴等金属元素的浸出率，同时降低杂质的浸出率。上述处理工艺中，含镍红土矿的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。在一种优选的实施方式中，含镍红土矿选自褐铁矿型含镍红土矿和/或同时含有褐铁矿型含镍红土矿和残积矿型含镍红土矿的混合型含镍红土矿。在一种优选的实施方式中，混合型含镍红土矿中镁的含量低于6wt％。含镍红土矿处理工艺中镁元素的浸出是硫酸消耗的主要因素，将含镍红土矿中镁元素的含量限定在上述范围内有利于降低加压浸出工艺中硫酸的消耗量。以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。含镍红土矿1和含镍红土矿2的组成见表1。表1元素/wt％NiCoFeAlMg含镍红土矿11.10.1392.51.5含镍红土矿21.60.12527.5实施例1-3和6-7中的浸出渣晶种采用对比例2中的方法制得。实施例1将1000g含镍红土矿1、100g的浸出渣晶种以及310g硫酸(98wt％)进行混合，得到待处理的浆料；将上述待处理的浆料进行加压浸出处理，得到含镍钴浸出液和上述浸出渣，其中加压浸出处理的温度为180℃，压力为1.0MPa，浸出时间为2h，终点酸度为35g/L。含镍红土矿中各金属元素浸出率见表2。表2元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％8788101780实施例2将1000g含镍红土矿1、100g的浸出渣晶种以及310g硫酸(98wt％)进行混合，得到待处理的浆料；将上述待处理的浆料进行加压浸出处理，得到含镍钴浸出液和上述浸出渣，其中加压浸出处理的温度为200℃，压力为1.6MPa，浸出时间为2h，终点酸度为35g/L。含镍红土矿中各金属元素浸出率见表3。表3元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％908881580实施例3将1000g含镍红土矿1、100g的浸出渣晶种以及300g硫酸(98wt％)进行混合，得到待处理的浆料；在0.05MPa的氧气分压下，将上述待处理的浆料进行加压浸出处理，得到含镍钴浸出液和上述浸出渣，其中加压浸出处理的温度为200℃，压力为1.6MPa，浸出时间为2h，终点酸度为35g/L。含镍红土矿中各金属元素浸出率见表4。表4元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％929061585实施例4将1000g含镍红土矿1、50g的铁红以及310g硫酸(98wt％)进行混合，得到待处理的浆料，其中铁红为全丰矿产品加工厂190型产品；在0.05MPa的氧气分压下，将上述待处理的浆料进行加压浸出处理，得到含镍钴浸出液和浸出渣，其中加压浸出处理的温度为200℃，压力为1.6MPa，浸出时间为2h，终点酸度为35g/L。含镍红土矿中各金属元素浸出率见表5。表5元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％898891683实施例5将1000g含镍红土矿1、250g的赤铁矿以及310g硫酸(98wt％)进行混合，得到待处理的浆料，赤铁矿为华伟矿产品加工厂600型产品；在0.4MPa的氧气分压下，将上述待处理的浆料进行加压浸出处理，得到含镍钴浸出液和浸出渣，其中加压浸出处理的温度为200℃，压力为1.6MPa，浸出时间为2h，终点酸度为35g/L。含镍红土矿中各金属元素浸出率见表6。表6元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％95915.51480实施例6将1000g含镍红土矿1、100g的浸出渣晶种以及310g硫酸(98wt％)进行混合，得到待处理的浆料；在0.05MPa的氧气分压下，将上述待处理的浆料进行加压浸出处理，得到含镍钴浸出液和浸出渣，其中加压浸出处理的温度为150℃，压力为0.8MPa，浸出时间为2h，终点酸度为35g/L。含镍红土矿中各金属元素浸出率见表7。表7元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％858412.51677实施例7将1000g含镍红土矿2、100g的浸出渣晶种以及500g硫酸(98wt％)进行混合，得到待处理的浆料；在0.05MPa的氧气分压下，将上述待处理的浆料进行加压浸出处理，得到含镍钴浸出液和浸出渣，其中加压浸出处理的温度为150℃，压力为0.8MPa，浸出时间为2h，终点酸度为35g/L。含镍红土矿中各金属元素浸出率见表8。表8元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％919061585对比例1将含镍红土矿1与硫酸(98wt％)按重量比1000：310进行混合得到待处理的浆料；将上述待处理的浆料进行加压浸出处理，得到含镍钴浸出液和浸出渣，其中加压浸出处理的温度为200℃，压力为1.6MPa，浸出时间为2h，终点酸度为35g/L。含镍红土矿中各金属元素浸出率见表9。表9元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％908881580对比例2将含镍红土矿1与硫酸(98wt％)按重量比1000：310进行混合得到待处理的浆料；将上述待处理的浆料进行加压浸出处理，得到含镍钴浸出液和浸出渣，其中加压浸出处理的温度为250℃，压力为4.0MPa，浸出时间为2h。含镍红土矿中各金属元素浸出率见表10。表10元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％95.59531078但采用此法所采用的设备投资要明显高于实施例1。从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过实施例2和3可知，通过氧化性气体进行加压浸出时，有利于提高金属元素的浸出率；通过实施例3与6可知，将浸出温度和浸出压力限定一定范围内有利于提高金属元素的浸出率；通过实施例3与7可知，当含镍红土矿中镁元素的含量大于6wt％时，酸的用量大幅增加。通过实施例2与对比例1可知，加入晶种(浸出渣)后金属元素的浸出率较高；通过实施例1至7与对比例2可知，采用本申请所提供的浸出工艺在较低的温度压力下基本可以获得高温高压条件下相当的有价金属浸出率，且杂质浸出率可以接受，同时当加压浸出的温度和压力较高时，浸出设备的投资将大大提高。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3