一种黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法
【专利摘要】本发明涉及一种黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法，属于冶金化工技术领域。首先将黑色岩系镍钼铁硫化矿破碎磨细后，按照液固比为2～4：1mL/g加入水，在控制氧压为0.3～0.5MPa、温度为170～200℃条件下反应3～5h得到硫酸镍酸浸液和钼铁渣；将得到的钼铁渣按照液固比为2～4：1mL/g加入浓度为2～4mol/L的NaOH溶液中，在温度为70～90℃条件下反应3～5h获得钼酸钠溶液和富含铁硅的浸出渣。该方法在高温氧压条件下用水作为浸出介质，通过氧对矿石中的镍、钼、铁等成分的氧化转化，实现镍钼铁的提取与分离，其技术工艺简单，金属回收率高。
【专利说明】
一种黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法，属于冶金化工技术领域。
【背景技术】
[0002]碳质岩系矿物是一种含多种金属元素的复杂多金属矿物，生成于震旦采、寒开系、志留系等古老地层中，由菌藻类低等生物在浅海还原环境下形成高度质程度的可燃矿产，其特点是高灰份，低热值、外观如黑石，含有钒、钼、镍、磷、铜、硫、铁、錬、铀等多种金属元素。
[0003]我国碳质岩系矿物主要分布在西起湘西，经赣、皖两省，东到浙西的条带上，其中沅陵-常德区、安化-宁乡区、临湘-崇阳区、黔县-歙县区是中国五个含钒黑色碳质页岩富矿区，而贵州省织金县、纳雍县、金沙县、铜仁市、遵义市等地蕴藏大量的含镍钼的黑色碳质页岩，是提取镍钼重要的矿物资源。
[0004]含镍钼的黑色碳质岩系矿物的物质组成复杂，镍和钼的赋存状态及赋存价态变化多样，分散细微，在同一矿体中，通常存在多种的镍矿物和钼矿物，其中镍主要与镍的独立矿物、硫化物(如黄铁矿)、黏土矿物有关，部分以针镍矿(Ni S)、二硫镍矿(Ni S2)和辉镍矿(Ni3S4)形式存在，部分取代黄铁矿中的Fe以镍黄铁矿((Ni，Fe)S2)形式存在，部分取代硅氧八面体“复网层”和铝氧八面体“单网层”中的Al3+、Fe3+等进入粘土矿物中的硅酸盐、硅铝酸盐相，另外还存在部分与有机官能团结合的有机态的镍;钼大多赋存于硫化物中，并与黄铁矿伴生，主要为辉钼矿(MoS2)和硫铁钼矿((Mo，Fe)xSy)，另有部分主要以类质同相形式取代Al3+、Fe3+等进入云母矿物和硅酸盐相，其他则以有机态形式存在于有机质中。由于矿物中的镍钼以多种价态多种形式赋存，相互掺杂伴生，且嵌布粒度较细，泥化状态严重，粒度粗细极不均匀，同时微细粒石英和粘土含量较高，镍钼的存在呈现复杂性、多样化、多变化等特点，因而，采用选矿技术难以将有用矿物分离富集。
[0005]目前，提取方法主要采用传统的焙烧-碱浸法、碳酸钠焙烧-水浸法，此类方法的不足是焙烧反应基本是在固-固表面发生化学反应，且由于含镍钼的黑色碳质页岩中镍钼含量低铁硫含量高，从根本上限制了镍钼矿物的反应速度和转化率金属回收率低、成本高，效益差，同时焙烧产生的二氧化硫易造成环境污染严重。为了避免传统焙烧工艺的弊端，科技人员对镍钼提取的工艺流程进行了改进，开发了直接氧压酸浸提取镍钼工艺和直接氧压碱浸提取钼、镍铁渣常压酸浸提取镍工艺，但氧压酸浸工艺未能充分利用矿物的硫，且由于硫的转化受到抑制，限制了镍钼的浸出，且得到的溶液成分复杂需进一步净化分离;氧压碱浸工艺得到的镍铁渣经常压酸浸后得到的镍钼溶液较难处理，存在有价金属分散、试剂消耗量大、成本高、镍钼分离困难等问题。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法。该方法在高温氧压条件下用水作为浸出介质，通过氧对矿石中的镍、钼、铁等成分的氧化转化，实现镍钼铁的提取与分离，其技术工艺简单，金属回收率高，镍钼铁易分离，试剂消耗量小，低成本，无污染，本发明通过以下技术方案实现。
[0007]一种黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将黑色岩系镍钼铁硫化矿破碎磨细后，按照液固比为2?4: lmL/g加入水，在控制氧压为0.3?0.5MPa、温度为170?200°C条件下反应3?5h得到硫酸镍酸浸液和钼铁渣；
(2)将步骤(I)得到的钼铁渣按照液固比为2?4:lmL/g加入浓度为2?4mol/L的NaOH溶液中，在温度为70?90°C条件下反应3?5h获得钼酸钠溶液和富含铁硅的浸出渣。
[0008]所述步骤(I)中黑色岩系镍钼铁硫化矿包括以下质量百分比组分:镍1%?6%、钼4%?9%、铁1?18%、硫20?30%和二氧化硅1?17%。
[0009]本发明的有益效果是:
(I)本发明采用氧压水浸工艺，将传统工艺中依矿物性质选定的高温焙烧和浸取的方法变成在加压氧化过程中使复杂矿物转变为易溶化合物或沉淀物相互分离，强化了冶金过程，避免了二氧化硫等烟气污染。
[0010](2)氧压水浸过程充分利用黑色岩系镍钼铁硫化矿中高活性的胶状硫化物容易被氧化转化为硫酸的特点，不外加其他试剂，依靠矿物中的胶状硫化物在氧压条件下氧化转化生成的硫酸，直接转化和溶解黑色岩系矿物中的镍生成硫酸镍进入溶液，而矿物中溶出铁则在高温氧压条件下生成赤铁矿渣，同时利用浸出过程矿物中的元素硫转化为硫酸，使溶出的钼转化为钼酸沉淀进入渣相，较好的实现了镍钼铁的分离提取。
[0011](3)氧压水浸过程利用黑色岩系镍钼铁硫化矿中的铁在浸出过程中形成Fe3VFe2+离子对，溶解氧将溶液中二价铁离子氧化成三价铁离子，三价铁离子进一步将镍钼胶状硫化物氧化成硫酸盐及少部分的元素硫等，Fe3VFe2+离子对的存在改变了该氧化过程的机制，使原来氧气直接氧化镍钼胶状硫化物的气-固反应，转变成氧气氧化二价铁离子生成三价铁离子的气-液反应和三价铁离子对镍钼胶状硫化物的液-固反应，加速氧的传递和镍钼硫化物的氧化转化，
(4)本发明属于一种强化氧化反应的高效清洁冶金工艺，其工艺流程短，金属回收率高，资源综合利用率高，不需要焙烧，无烟气污染，试剂消耗少，生产成本低。
【具体实施方式】
[0012]下面结合【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0013]实施例1
该黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将黑色岩系镍钼铁硫化矿(贵州某地黑色岩系镍钼铁硫化矿，包括以下质量百分比组分:镍4.73%、钼6.89%、铁15.85%、硫25.68%和二氧化硅13.5%)破碎磨细至-200目彡90%后，按照液固比为3: lmL/g加入水，在控制氧压为0.5MPa(通入工业氧气)、温度为170?180°(:条件下反应511得到硫酸浓度为368/1硫酸镍酸浸液和钼铁渣，镍的浸出率为97.2%;
(2)将步骤(I)得到的钼铁渣按照液固比为4:lmL/g加入浓度为2mol/L的NaOH溶液中，在温度为70?80 °C条件下反应5h获得钼酸钠溶液和富含铁硅的浸出渣，钼浸出率为94.37%，富含铁硅的浸出渣包括以下质量百分比组分:镍0.45%、钼0.72%、铁23.17%、二氧化硅 19.57% 和硫 1.72%。
[0014]实施例2
该黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将黑色岩系镍钼铁硫化矿(贵州某地黑色岩系镍钼铁硫化矿，包括以下质量百分比组分:镍4.73%、钼6.89%、铁15.85%、硫25.68%和二氧化硅13.5%)破碎磨细至-200目彡90%后，按照液固比为4: lmL/g加入水，在控制氧压为0.310^(通入工业氧气)、温度为180?190°(:条件下反应311得到硫酸浓度为278/1硫酸镍酸浸液和钼铁渣，镍的浸出率为91.73%;
(2)将步骤(I)得到的钼铁渣按照液固比为2:lmL/g加入浓度为4mol/L的NaOH溶液中，在温度为70?80°C条件下反应4h获得钼酸钠溶液和富含铁硅的浸出渣，钼浸出率为90.16%，富含铁硅的浸出渣包括以下质量百分比组分:镍0.52%、钼0.81%、铁21.37%、二氧化硅 18.52% 和硫 1.91%。
[0015]实施例3
该黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将黑色岩系镍钼铁硫化矿(贵州某地黑色岩系镍钼铁硫化矿，包括以下质量百分比组分:镍4.73%、钼6.89%、铁15.85%、硫25.68%和二氧化硅13.5%)破碎磨细至-200目彡90%后，按照液固比为2: lmL/g加入水，在控制氧压为0.4MPa(通入工业氧气)、温度为190?200°C条件下反应4h得到硫酸浓度为43g/L硫酸镍酸浸液和钼铁渣，镍的浸出率为98.33%;
(2)将步骤(I)得到的钼铁渣按照液固比为3: lmL/g加入浓度为3mol/L的NaOH溶液中，在温度为80?90°C条件下反应3h获得钼酸钠溶液和富含铁硅的浸出渣，钼浸出率为95.28%，富含铁硅的浸出渣包括以下质量百分比组分:镍0.41%、钼0.63%、铁24.11%、二氧化硅20.79% 和硫 1.69%。
[0016]实施例4
该黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将黑色岩系镍钼铁硫化矿(贵州某地黑色岩系镍钼铁硫化矿，包括以下质量百分比组分:镍1%、钼4%、铁18%、硫30%和二氧化硅10%)破碎磨细至-200目彡90%后，按照液固比为2: lmL/g加入水，在控制氧压为0.4MPa(通入工业氧气)、温度为190?200 V条件下反应4h得到硫酸浓度为硫酸镍酸浸液和钼铁渣；
(2)将步骤(I)得到的钼铁渣按照液固比为3: lmL/g加入浓度为3mol/L的NaOH溶液中，在温度为80?90°C条件下反应3h获得钼酸钠溶液和富含铁硅的浸出渣。
[0017]实施例5
该黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法，其具体步骤如下:
(1)首先将黑色岩系镍钼铁硫化矿(贵州某地黑色岩系镍钼铁硫化矿，包括以下质量百分比组分:镍6%、钼9%、铁10%、硫20%和二氧化硅17%)破碎磨细至-200目彡90%后，按照液固比为2: lmL/g加入水，在控制氧压为0.4MPa(通入工业氧气)、温度为190?200 V条件下反应4h得到硫酸浓度为硫酸镍酸浸液和钼铁渣；
(2)将步骤(I)得到的钼铁渣按照液固比为3: lmL/g加入浓度为3mol/L的NaOH溶液中，在温度为80?90°C条件下反应3h获得钼酸钠溶液和富含铁硅的浸出渣。
[0018]以上对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【主权项】
1.一种黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法，其特征在于具体步骤如下: (1)首先将黑色岩系镍钼铁硫化矿破碎磨细后，按照液固比为2?4:lmL/g加入水，在控制氧压为0.3?0.5MPa、温度为170?200°C条件下反应3?5h得到硫酸镍酸浸液和钼铁渣； (2)将步骤(I)得到的钼铁渣按照液固比为2?4:lmL/g加入浓度为2?4mol/L的NaOH溶液中，在温度为70?90°C条件下反应3?5h获得钼酸钠溶液和富含铁硅的浸出渣。2.根据权利要求1所述的黑色岩系镍钼铁硫化矿分离回收镍钼铁的方法，其特征在于:所述步骤(I)中黑色岩系镍钼铁硫化矿包括以下质量百分比组分:镍1%?6%、钼4%?9%、铁1?18%、硫20?30%和二氧化硅1?17%。
【文档编号】C22B7/04GK105925796SQ201610276361
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】邓志敢, 魏昶, 李兴彬, 李存兄, 樊刚, 李旻廷
【申请人】昆明理工大学