一种褐铁型红土镍矿的焙烧-氨浸处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于红土镍矿提炼镍钴领域，具体涉及一种褐铁型红土镍矿的焙烧-氨浸提炼镍钴及综合回收铁的方法。
【背景技术】
[0002]红土镍矿是由含铁镁硅酸盐矿物(如橄榄石、辉石、角闪石)的超镁铁质岩经长期风化变质形成的。在长期风化过程中，通过抬升和侵蚀作用，风化层成分发生变化，形成以下两种类型:一种是褐铁型红土镍矿，具有铁高、镍低，硅、镁也较低，但钴含量较高等特点；另一种是硅镁镍矿型红土镍矿，其矿物中硅、镁含量较高，铁含量较低，钴含量也较低，但镍含量较高，前者资源总量约为后者两倍。随着我国对镍、钴及高品质铁精矿需求的不断增加，如何从褐铁型红土镍矿中提炼镍、钴及综合回收铁具有重要意义。
[0003]还原焙烧-氨浸工艺又称Caron法，利用该方法处理褐铁型红土镍矿已实现工业化。但是，还原焙烧一般使用回转窑或多段炉焙烧，还原时间长，易出现表面“过烧”内部“烧不透”，矿石表面的铁过还原成FeO或铁，内部镍、钴未还原或仅部分还原，过还原的亚铁和金属铁在氨浸过程中被氨浸液溶出，溶出后铁氨络合离子容易氧化和水解，以凝胶态的氢氧化铁沉淀出来，吸附镍、钴氨络合物，其中钴更易被吸附，降低了镍和钴的浸出率；同时因部分铁过还原或未还原，不利于从浸出渣中磁选回收铁。而且，其工艺路线中没有在氨浸前进行抛废处理，导致后段浸出工序中需处理大量的脉石，设备产出率低，增加了投资；同时，对浸出渣磁选回收铁时回收率低，或者采取放弃处理回收铁，造成铁资源浪费；当原料矿为粉料时，需将其烧结或制成球团，增加了工艺步骤，增加了能耗。
[0004]鉴于上述褐铁型红土镍矿的提炼镍钴方法的不足，提供一种褐铁型红土镍矿的焙烧-氨浸处理方法，以达到提炼镍钴及综合回收铁的目的。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种褐铁型红土镍矿的焙烧-氨浸处理方法，提炼镍钴及综合回收铁。
[0006]实现本发明目的的技术方案为:
[0007]一种褐铁型红土镍矿的焙烧-氨浸处理方法，包括步骤:
[0008]I)还原焙烧:褐铁型红土镍矿矿粉与还原气体进行悬浮流态化焙烧，在20?120S内使矿粉中的氧化镍、钴快速动态还原为金属镍、钴，褐铁还原为磁性铁，得到焙烧矿，焙烧工艺条件是:温度为600?900°C，还原气体中CO体积百分含量为2?7% ;
[0009]2)磁选:对步骤I)得到的焙烧矿进行磁选，分离得到包含金属镍、钴的磁铁精矿；
[0010]3)氨浸:对磁铁精矿进行氨浸，分别得到镍、钴浸出液和磁性铁浸出渣。
[0011]所述褐铁型红土镍矿具有铁高、镍低，硅、镁也较低，但钴含量较高的特点，镍、钴、铁以氧化物存在，不需熔融便可使其还原为金属镍、钴和磁性铁。一般铁含量占30%?50%，镍含量占0.5%?1.7%，钴含量占0.05%?0.2%。
[0012]其中，所述褐铁型红土镍矿矿粉的粒度〈100 μπι。
[0013]粒度< 100 μ m，矿粉具有较大的比表面积且矿粉完全反应时还原气体需要渗入矿物的深度小于50 μπι，使还原气体在几十秒内渗入矿粉内部实现还原；在焙烧过程中矿粉与还原气体持续悬浮流态化接触，气固间传热、传质速度快，在20?120s的短时间内完成还原焙烧，解决了块状或大颗粒矿物表面过烧内部烧不透的问题。.
[0014]而且，当粒度> 100 μπι时，为使焙烧过程持续处于悬浮流态化，载举矿物所需气体流速快，配套风机功率增大，不利于降低系统运行能耗，当矿物粒度大于炉内还原气体所能载举的最大粒度时，易导致炉内塌料，影响还原焙烧系统的连续稳定运行。
[0015]根据矿物单体的嵌布粒度特点，矿粉粒度优选为接近矿物单体粒度。通过将红土镍矿自然风干至含水率25-28%、再烘干至含水率5-8%，然后磨碎制得矿粉。
[0016]明显的，矿物粒度越小，单体解离度和比表面积越大，本发明使用矿粉还原焙烧和浸出呈现出如下特点:(1)矿粉与还原气体间的传热传质速度快，使矿粉内外反应迅速、均匀、彻底，在相应的反应温度和CO浓度下可以使镍与钴的金属化率提高，进而提高镍、钴的浸出率；(2)矿粉比表面积大，使还原反应速度更快，缩短还原时间，减少物料在炉内的停留时间，且控制CO浓度在磁铁还原为亚铁所需浓度以下，便于控制还原过程进程，避免铁被过还原；(3)焙烧过程产生微细裂纹，增大了矿粉内金属镍、钴与浸出液的渗透路径，有利于提尚银和钻的浸出率。
[0017]焙烧后的状态示意图1对比给出了块状和大颗粒矿物与本发明矿粉焙烧后的效果差异，图中明显看出:在焙烧完成后，块状和大颗粒矿物(图左)，表面和中浅层的N1 (Kl)、Ni (Co) 0.Fe2O3 (Κ2)、CoO (Κ3)和褐铁(Κ4)均完成了还原，生成金属 Ni (Κ6)、金属Co(KS)和磁性铁(Κ5)，但芯部的矿物未彻底还原，且表面的铁发生了过还原，成为了亚铁或金属铁(Κ9)，焙烧产生的裂纹(Κ7)也仅分布在矿物的浅层区域，三个层面制约了镍、钴浸出效果；本发明小于100 μπι的矿粉(图右)，在闪速磁化焙烧炉内焙烧，矿粉内、外部的镍、钴、铁均完成了还原反应，全部生成了金属Ni(K6)、金属Co(K8)和磁性铁(K5)，且焙烧产生的裂纹(K7)直达矿粉的芯部区域，增加了浸出剂的浸出路径和与金属镍钴的接触面积，提尚了银、钻浸出率。
[0018]优选地，所述悬浮流态化焙烧的装置是闪速磁化焙烧炉。
[0019]闪速磁化焙烧炉为湖南长拓高科冶金有限公司所研发(见图2)。闪速磁化焙烧炉为多级圆柱状结构，有上锥体(10)、下锥体(11)和底部的喉管(12)。褐铁型红土镍矿矿粉与还原气体的混合物(A)以一定的流速从闪速磁化焙烧炉底部的喉管(12)喷入，在下锥体
(11)处的一定高度形成喷腾流(C)，并将矿粉不断裹吸进气流，喷射上去，形成许多由中心向边缘的旋流(B)，在旋流带动下甩向炉壁，沿炉壁下落至下锥体(11)处又被吹起以形成喷腾流(C)，使矿粉均匀分散在气流中，并形成旋流悬浮流态化，连续不断地伴随气流离开闪速磁化焙烧炉。闪速磁化焙烧炉设置为多级，矿粉在还原气体吹载上行的过程中，多次受到下锥体处形成的喷腾流和旋流作用，效果更佳，使得还原焙烧在20?120s内完成，得到焙烧矿与气流的气固混合物(D)。
[0020]对从闪速磁化焙烧炉流出的焙烧矿与气流的气固混合物进行分离，分别得到焙烧矿和焙烧尾气。
[0021]为防止高温焙烧矿中的金属镍、钴、磁性铁被空气氧化而失去磁性，影响磁选效果，步骤I)得到的焙烧矿进行防氧化冷却，如水淬或间接热交换。
[0022]优选地，所述步骤2)中，磁选的场强为2000?5000Gs。
[0023]磁选，最大限度的富集焙烧矿中的金属镍、钴和磁性铁并减少影响氨浸的亚铁和脉石等杂质。磁选场强在2000Gs以上时，使得金属镍钴、磁性铁皆能选出进入磁铁精矿；磁选场强5000Gs以下，防止弱磁性的亚铁被选出而进入磁铁精矿。同时，对于焙烧矿中存在影响氨浸效果的弱磁性或非磁性矿物(如亚铁、铜、锌及其氧化物等)，通过该步骤，使这些易被氨浸出的矿物选入尾矿，减少浸出液中需分离这些矿物的步骤；通过磁选抛尾还可以减少氨浸工序处理量(抛去了脉石等)，提高了设备产出率。
[0024]其中，所述步骤3)中，采用NH3- (NH4) 2C03浸出体系浸出，该浸出体系用氨水和碳酸铵溶液以一定体积比配置而成。