一种铜镍硫化型矿物中有价金属的提取方法与流程

本发明属于有色金属冶金技术领域，具体涉及一种铜镍硫化型矿物氯化焙烧—水浸提取有价金属的方法，具体涉及一种铜镍硫化型矿物中有价金属的提取方法。

背景技术：

世界陆基镍资源主要包括风化型红土镍矿和岩浆型铜镍硫化矿两种类型。由于硫化型镍矿资源品质好，工艺技术成熟，是生产镍产品的主要资源。近年来，随着世界镍需求的不断增加，可开采的高品位硫化型镍矿资源日益枯竭，在无新的矿产资源支撑情况下，低品位铜镍硫化型镍矿已成为镍工业的重点开发对象。

低品位铜镍硫化矿是原生硫化矿贫矿体与上部氧化带之间较厚的混合矿带，伴生大量的铜金属。这类矿物碱性脉石含量高，矿相结构复杂，采用现有硫化镍矿冶炼工艺进行处理，存在能耗高，有价金属回收率低，经济效益不佳等缺点。因此急需开发从铜镍硫化矿中提取金属的新方法和新技术。

针对金川、新疆、云南等地区低品位硫化镍矿的选矿技术，大量学者从研究新药剂、引进新工艺和新设备方面提高选矿回收率，增加精矿品位，提高金属的回收率，但由于低品位硫化镍矿组成和结构的复杂性，选矿过程镍、铜、钴等金属的损失，仍是选矿工艺得以应用所需克服的最大难题。

火法冶炼方面，主要从节能和提高产率角度出发，ussr研究出将低品位硫化镍矿氧化后，在900℃下与c和cac12或mgc12进行离析焙烧的工艺，ni、cu、fe的回收率分别为82.5％、73.8％、6.1％。金属的回收率低、能耗偏高的问题，一定程度上制约了该技术的发展和应用。

湿法冶金方面主要研究了硝酸和硫酸的混酸体系、氨-铵盐体系及生物浸出低品位铜镍硫化矿提取金属，酸法浸出和生物浸出工艺金属的回收率较高，然而碱性脉石含量高，造成酸耗较大、成本高；氨浸工艺金属回收率低，效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，鉴于现有工艺流程难以有效处理低品位铜镍硫化型矿物，及其他工艺流程未成功工业应用情况下，提供一种铜镍硫化型矿物中有价金属的提取方法，实现铜镍硫化型矿物中有价金属的高效回收和综合利用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铜镍硫化型矿物中有价金属的提取方法，包括如下步骤：

步骤1，物料混合：

将铜镍硫化型矿物破碎研磨形成矿粉后，与氯化剂混合均匀，其中，所述的矿粉粒度小于380μm，所述的氯化剂与矿粉按质量比为(0.1～4):1混合；

步骤2，焙烧：

将混匀物料进行焙烧，生成焙烧物料，冷却后得到焙烧熟料，其中，所述的焙烧温度为100～950℃，焙烧时间为0.5～4h，焙烧气氛为含氧1～50％气氛；

步骤3，浸出：

将焙烧熟料与水按固液比(固体质量与液体体积比，单位为g:ml)为1:(2～10)混合后，搅拌浸出，过滤，得到浸出液和滤渣，完成提取，其中，所述的浸出温度为60～100℃，浸出时间为0.5～4h。

所述的步骤1中，铜镍硫化型矿物为铜镍硫化型镍矿或铜镍硫化型镍精矿。

所述的步骤(1)中，铜镍硫化型矿物包括的主要金属及其质量百分含量，ni≤15％，cu≤10％，co0～2％，tfe10～50％，mgo≤40％，s10～40％，sio2≤20％，其余微量的al2o3、cao等，总量≤15％。

所述的步骤(1)中，氯化剂为氯化钠和氯化镁的混合物、氯化铵或六水合氯化铁(fecl3·6h2o)中的一种。

所述的步骤(1)中，氯化剂为氯化铵时，氯化剂与矿粉按质量比为(0.5～4):1混合；氯化剂为六水合氯化铁时，氯化剂与矿粉按质量比为(0.1～4):1混合；氯化剂为氯化钠和氯化镁的混合物时，氯化剂与矿粉按质量比为(0.1～4):1混合，且混合物中氯化镁的质量百分含量为1～100％。

所述的步骤2中，当混匀物料中的氯化剂为氯化铵时，焙烧温度为300～600℃，焙烧时间为0.5～4h；

当混匀物料中的氯化剂为六水合氯化铁时，焙烧温度为100～300℃，焙烧时间为0.5～4h；

当混匀物料中的氯化剂为氯化钠和氯化镁的混合物时，焙烧温度为300～950℃，焙烧时间为0.5～4h。

所述的步骤2中，混匀物料经制成球后进行焙烧，或直接焙烧，所述的焙烧操作在密闭的竖式炉中进行，竖式炉的下端连接尾气回收装置，上端连接气体通入装置。

所述的步骤2中，焙烧过程中：

铜镍硫化型矿物中的铜、镍、钴、镁、铁等元素转化为可溶的金属氯化物，铜镍硫化型矿物中的金、银及铂族金属等贵金属元素形成相应的贵金属氯化物，同时生成氨气、氯化氢和氯气等气体；实现铜、镍、钴有价金属的综合提取。

所述的步骤2中，焙烧过程中：

生成的贵金属氯化物经升华，与氨气、氯化氢和氯气等经尾气回收装置冷凝后富集回收。

所述的步骤2中，冷却方式为随炉冷却。

所述的步骤2中，由氯化铵或六水合氯化铁做氯化剂进行焙烧所得到的焙烧熟料进行二次焙烧，获得二次焙烧物料，随炉冷却后得到二次焙烧熟料，再进行步骤3的浸出操作，具体为：将二次焙烧熟料与水按固液比混合后，继续后续操作，其中，所述的二次焙烧温度为300～600℃，二次焙烧时间为0.5～4h，二次焙烧气氛为含氧10～50％气氛。

所述的步骤2中，二次焙烧过程中，焙烧熟料中的铁的氯化物转化为氧化铁，转化率大于90％。

所述的步骤3中，浸出液为包括铜、镍、镁、钴、铁等金属的氯化物溶液，根据氯化剂选取还可能包括有铁、镁、钠的硫酸盐溶液。

所述的步骤3中，浸出完成后，镍、铜和钴的提取率均大于80％，浸出液中铁离子含量小于0.4mol/l。

所述的步骤3中，采用氯化铵做氯化剂经过一次焙烧或两次焙烧后，再浸出，镍和铜的提取率均大于90％，钴的提取率大于85％；采用六水合氯化铁做氯化剂经过一次焙烧或两次焙烧后，再浸出，镍的提取率大于90％，铜和钴的提取率大于80％；采用氯化钠和氯化镁混合物做氯化剂经过一次焙烧后，再浸出，铜、镍和钴的提取率均大于80％。

所述的方法中，采用氯化铵或六水合氯化铁做氯化剂，经过一次焙烧后，再浸出，获得的浸出液和滤渣，浸出液中铁离子含量大于0.4mol/l，经过两次焙烧后，再浸出，获得的浸出液和滤渣，浸出液中铁离子含量小于0.4mol/l；采用氯化钠和氯化镁混合物做氯化剂经过一次焙烧后，再浸出，获得的浸出液和滤渣，浸出液中铁离子含量小于0.2mol/l。

采用氯化铵做氯化剂进行一次焙烧，焙烧过程发生如表1所示的化学反应(1)-(12)。

表1氯化铵焙烧过程发生的化学反应

采用六水合氯化铁做氯化剂进行一次焙烧，焙烧过程中金属矿物发生如表2所示的化学反应(13)-(21)和表1所示的化学反应(7)-(12)。

表2六水合氯化铁焙烧过程发生的化学反应

采用氯化钠和氯化镁混合物做氯化剂进行一次焙烧，焙烧过程中金属矿物发生如表3所示的化学反应(24)-(29)、表2所示的化学反应(19)-(23)和表1所示的化学反应(7)-(12)。

表3氯化钠和氯化镁混合物焙烧过程发生的化学反应

二次焙烧过程发生的主要化学反应方程式为：

fecl3+o2(g)＝fe2o3+cl2(g)(30)

fe2(so4)＝fe2o3+3so3(g)(31)

本发明的有益效果：

本发明焙烧温度低，能耗低；铜、镍、钴的提取率高，可实现有价金属的综合回收和利用；通过控制焙烧温度和气氛，使杂质铁转化为氧化铁，实现与铜、镍、钴、镁的预先分离，降低后续溶液中有价金属净化除杂的成本；氯化过程产生的氨气和氯化氢等气体，经冷凝回收后可实现循环利用；矿粉中的金、银及铂族金属等贵金属元素可经升华冷凝回收富集。本发明工艺的适用性强，应用范围广，矿石原料不受区域、矿位、品位等的限制。

附图说明：

图1为本发明实施例1的铜镍硫化型矿物氯化焙烧—浸出提取有价金属的工艺流程。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

一种铜镍硫化型矿物中有价金属的提取方法，其工艺流程图如图1所示，包括如下步骤：

1)将铜镍硫化型镍矿破碎、研磨、筛分处理得到粒度为75-80μm的矿粉，铜镍硫化型镍矿的化学组成如表4所示。

表4铜镍硫化型镍矿的主要金属元素组成及其质量百分含量

2)称取20g镍矿矿粉与氯化铵按照质量比1:2研磨混合均匀。

3)将混合物料放入瓷坩埚中，加盖后放置在含20％氧气的竖式炉中，以15℃/min的速率升至500℃恒温2.5h完成焙烧，随炉冷却得到焙烧熟料。

4)将焙烧熟料放置在含40％氧气的竖式炉中，于450℃的温度下焙烧2h，随炉冷却得到二次焙烧熟料。

5)将二次焙烧熟料与去离子水按固液比1:6混合后，在80℃机械搅拌浸出40min，过滤得到含有镍、铜、铁、镁氯化物的浸出液和滤渣。

6)测定浸出液中镍、铜和铁的含量，计算得到镍的提取率为93.5％，铜的提取率为95.7％，浸出液中铁的浓度为0.024mol/l。

7)步骤3)和步骤4)焙烧生成的贵金属氯化物经升华，与氨气、氯化氢和氯气等经尾气回收装置冷凝后富集回收。

实施例2

一种铜镍硫化型矿物中有价金属的提取方法，包括如下步骤：

1)将铜镍硫化型镍精矿破碎、研磨、筛分处理得到粒度为80-96μm的矿粉，铜镍硫化型镍精矿的化学组成如表5所示。

表5铜镍硫化型镍精矿的主要金属元素组成及其质量百分含量

2)称取20g镍精矿矿粉与氯化铵按照质量比1:2.5研磨混合均匀.

3)将混合物料放入瓷坩埚中，加盖后放置在含25％氧气的竖式炉中，以15℃/min的速率升至500℃恒温3h完成焙烧，随炉冷却得到焙烧熟料。

4)将焙烧熟料放置在含30％氧气的竖式炉中，于500℃的温度下焙烧1.5h，随炉冷却得到二次焙烧熟料。

5)将二次焙烧熟料与去离子水按固液比1:5混合后，在90℃机械搅拌浸出40min后，过滤得到含有镍、铜、钴、铁、镁氯化物的浸出液和滤渣。

6)测定浸出液中镍、铜、钴、铁的含量，计算得到镍的提取率为92.4％，铜的提取率为93.8％，钴的提取率为89.9％，浸出液中铁的浓度为0.036mol/l。

7)步骤3)和步骤4)焙烧生成的贵金属氯化物经升华，与氨气、氯化氢和氯气等经尾气回收装置冷凝后富集回收。

实施例3

一种铜镍硫化型矿物中有价金属的提取方法，包括如下步骤：

1)将铜镍硫化型镍矿破碎、研磨、筛分处理得到粒度为109-120μm的矿粉，铜镍硫化型镍矿的化学组成如表6所示。

表6铜镍硫化型镍矿的主要金属元素组成及其质量百分含量

2)称取10g镍矿矿粉，与六水合氯化铁按照质量比1:1.5研磨混合均匀。

3)将混合物料放入瓷坩埚中，加盖后放置在含20％氧气的竖式炉中，以10℃/min的速率升至180℃恒温2.5h完成焙烧，随炉冷却得到焙烧熟料。

4)将焙烧熟料放置在含30％氧气的竖式炉中，于500℃的温度下焙烧1h，随炉冷却得到二次焙烧熟料。

5)将二次焙烧熟料与去离子水按固液比1:5混合后，在90℃机械搅拌浸出60min，过滤得到含有镍、铜、铁、镁氯化物的浸出液和滤渣。

6)测定浸出液中镍、铜和铁的含量，计算得到镍的提取率为94.9％，铜的提取率为87.3％，浸出液中铁的浓度为0.23mol/l。

7)步骤3)和步骤4)焙烧生成的贵金属氯化物经升华经尾气回收装置冷凝后富集回收。

实施例4

一种铜镍硫化型矿物中有价金属的提取方法，包括如下步骤：

1)将铜镍硫化型镍精矿破碎、研磨、筛分处理得到粒度为120-150μm的矿粉，铜镍硫化型镍精矿的化学组成如表7所示。

表7铜镍硫化型镍精矿的主要金属元素组成及其质量百分含量

2)称取10g镍精矿矿粉，与氯化钠和氯化镁的混合物按照质量比1:2.4研磨混合均匀，其中氯化镁在混合氯化剂中的质量百分含量为70％。

3)将混合物料放入瓷坩埚中，加盖后放置在含30％氧气的竖式炉中，以15℃/min的速率升至850℃恒温1.5h完成焙烧，随炉冷却得到焙烧熟料。

4)将焙烧熟料与去离子水按固液比1:10混合后，在80℃机械搅拌浸出40min后，过滤得到含有镍、铜、钴、铁、镁、钠氯化物和钠、镁硫酸盐的混合浸出液和滤渣。

5)测定浸出液中镍、铜、钴、铁的含量，计算得到镍的提取率为83.6％，铜的提取率为81.3％，钴的提取率为82.4％，浸出液中铁的浓度为0.017mol/l。

6)步骤3)焙烧生成的贵金属氯化物经升华经尾气回收装置冷凝后富集回收。