专利名称：从红土镍矿提取镍钴的方法
技术领域：
本发明属于有色金属湿法冶金领域，尤其涉及一种从镍矿中提取镍钴的 方法。
背景技术：
红土镍矿是赋存镍的氧化矿，其镍贮存量占总镍贮量的65%以上。目前 国内外对红土镍矿的处理工艺主要有两种火法与湿法。红土镍矿可分为褐 铁矿型和硅镁镍矿型两种类型。褐铁矿类型位于矿床的上部，铁高、镍低， 硅、镁也较低，但钴含量比较高，这种矿石宜采用湿法冶金工艺处理。硅镁 镍矿位于矿床的下部，硅、镁的含量比较高、铁含量较低、钴含量也较低， 但镍的含量比较高，这种矿石宜采用火法冶金工艺处理。而处于中间过渡的 矿石可以采用火法冶金，也可以采用湿法冶金工艺。
湿法冶金工艺又分为还原焙烧-氨浸工艺(简称为RRAL)和硫酸加压酸 浸工艺(简称为HPAL)。前者通过对矿石进行预还原处理，再用氨浸出镍； 后者是在加压条件下，用硫酸作浸出剂对矿石中的镍进行浸取。近年来镍红 土矿的湿法冶金技术有了很大的发展，特别是加压浸出技术和各种组合的溶 剂萃取工艺。
火法冶金工艺也分为镍铁法和造锍熔炼法，主要适应于镁质矿。镍铁法 是一种还原熔炼方法，而造锍熔炼是在外加硫化剂的情况下造锍的方法；均 在用鼓风炉或电炉内进行。
在我国的红土矿处理工艺中，还原-氨浸法因为环保问题极少使用。加压 硫酸法则存在投资大、成本高，以及浸出率低、水膨胀、镁不能开路、环保 压力大等缺陷。硫酸法从红土镍矿中提镍钴，目前我国生产工艺技术及装备 都较落后，生产规模也小，特别是环保不过关，国内企业用硫酸法处理红土 镍矿多因环保不过关被要求停产整顿。因此，要开发红土镍矿，首先就要研 究以低品位红土镍矿中提镍钴的大型化环保型生产工艺。
经济的高速发展，市场特别是亚太市场对镍的需求增长十分迅速。但占
全球70%镍矿资源的红土镍矿却只贡献了 30%的镍产量，究其原因就是红土 镍矿的开发技术还有诸多不足。因此开发适用范围宽、投资省、成本低、对 环境友好的大型化生产工艺十分迫切。
发明内容
本发明的目的在于解决目前红土镍矿处理工艺复杂、投资大、回收度低、 工艺不够环保的问题，提出一种采用高效盐酸浸出从红土镍矿提取镍钴的方 法，该方法工艺简洁、能耗低、生产成本低、镍钴回收率高、酸和水闭路循 不产生污染，对环境友好、资源适用范围宽。
本发明通过下列技术方案，实现用盐酸从红土镍矿提取镍钴
(1) 矿浆制备矿石破碎；加水研磨、过筛，制得-100目矿浆；
(2) 盐酸浸矿在矿浆中加入盐酸进行常压搅拌浸出；
(3) 固液分离将浸出液和浸出渣分离；
(4) 中和调整浸出液pH值在浸出液中加入碱土金属氧化物或者碳酸 盐作为酸中和剂，调整其pH值至3.0-4.0;过滤；中和渣得铁产品生产原料。
(5) 硫化沉镍在浸出液中加入硫化物沉淀剂，沉淀得到富镍钴硫化物。
(6) 盐酸再生沉镍后的沉淀母液经浓縮至Cl总含量(游离态+化合态) 为170~230g/L，焙烧，母液中金属氯化物水解为氯化氢和金属氧化物。氯化 氢经水吸收后获得再生盐酸，将氯化氢再生盐酸返回浸矿工序；过程中产生 的金属氧化物，经破碎和磨细，返回步骤(4)作为酸中和剂。
步骤(1)中，对采出的矿石进行破碎，当矿石含水量小于15%时适用干 破，当矿石含水量大于15%时适用湿破；加水磨浆的液固比为1:1 2:1，浆料 过100目筛，供浸出使用。
步骤(2)中，矿石中有价金属的浸出采用多浸出槽串联连续操作，搅拌 浸出在常压下迸行，温度从进料槽至出料槽梯度增加。矿浆和工业盐酸(或 回收盐酸)直接入串联浸出槽第一级。具体矿石浸出条件为①浸出槽多级 串联，优先级数5 8;②浸出HCl/料(wt)比1.0-1.4:1;液固比3.5 5:1;③ 浸出过程温度常温 卯'C;温度从进料级至出料级按常温 4(TC、 40~60°C、 60~80'C、 80 90'C梯度增加在串联浸出槽间配置；④总浸出时间3~5小时。
步骤(4)所述的中和过程以"反应-过滤"作为单元串联，在多级串联的 搅拌反应槽中进行顺流操作，优先采用2 5级反应槽；中和反应在40 90'C下
进行，反应时间1 3小时。
步骤(5)中，硫化沉镍的工艺条件最好为①温度常温 90'C;②沉 淀S/Ni(wt)比0.6-1.2:1;③终点pH值控制在3.4~4.2; 反应时间0.5~3小 时。硫化沉淀剂可以是硫化钠、硫化铵和新沉淀的硫化亚铁，优选硫化钠。
步骤(6)所述的盐酸的回收方式可以是硫化床工艺、喷雾焙烧工艺、废 酸蒸馏中和氧化工艺等现有盐酸回收工艺中的任意一种。优选喷雾焙烧工艺。
本发明用盐酸在常压下对红土镍矿进行搅拌浸出，矿石中的镍、钴、铁、 镁、钙等以氯化物进入浸出液中，固液分离后，浸出液中的镍钴用硫化沉淀 得到镍钴中间产品，沉镍后的母液经过高温水解，母液中的金属离子水解成 氧化物，并回收氯化氢得到盐酸，回收的盐酸再进入浸出工段，从而实现盐 酸闭路循环。回收盐酸过程中产生的金属氧化物，经破碎和磨细，返回步骤 (4)作为浸出液的酸中和剂，实现中和剂的循环使用。与现有技术相比，本 发明浸出速度快，除杂能力强，镍钴浸出率高，对资源的适用范围大。实现 了HC1的闭路循环利用。因此说，本发明不但流程简洁、工艺环保，且能实 现资源综合利用，大大节约成本，单位金属投资小，特别适应大规模生产， 符合大工业生产要求。
图1:本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
如图1所示的工艺，从红土镍矿中提取镍钴。以下实施例中所用红土镍 矿的镍钴质量百分数含量分别为Nil.32%; CO 0.11%。 实施例1
按料水比1:1 (wt)加水将红土镍矿球磨并过100目筛，取-100目浆料， 按固液比3.5:1、 HCl/料比为1.0分别加入水和盐酸(盐酸质量百分数浓度35% 以上)，搅拌。
按如下程序浸出常温搅拌浸出l小时；后升温至40'C，搅拌浸出l小 时；如此类推，分别于60'C、 80°C、 9(TC下各浸出1小时，总浸出时间控制 5小时。
趁热过滤、对残渣进行洗涤，母液定容后进行分析。结果确定镍钴综合 浸出率为92.7%。 实施例2
按料水比1:2 (wt)加水将红土镍矿球磨并过100目筛，取-100目浆料， 按固液比5:1、 HCl/料比为1.4分别加入水和盐酸(盐酸质量百分数浓度35% 以上)，搅拌。
按如下程序浸出升温至40'C搅拌浸出1小时；再升温至80'C搅拌浸出 1小时；再升温至卯'C下搅拌浸出1小时，总浸出时间控制3小时。
趁热过滤、对残渣进行洗涤，母液定容后进行分析。结果确定镍钴综合 浸出率为91.3%。
经盐酸浸出红土镍矿，浸出液镍钴含量(g/L)分别为Ni2.87; Co 0.23; Fe84.6;浸出液酸度为I"Tl.26mol/L。下述实施试验以此浸出液进行。 实施例3
取浸出液，加热至90'C,搅拌；按每1000ml浸出液加入工业碳酸钙100g 对浸出液进行第一次中和操作，中和反应1小时，过滤，稍加洗涤；同样， 在卯'C下按每1000ml滤液加入工业碳酸钙100g对第一次中和液进行第二次 中和操作，中和反应l小时，过滤，稍加洗涤；再在90'C下对第二次中和液 进行第三次中和，碳酸转的加入量以中溶液pH3.0 4.0为终点，控制调整时间 1小时，过滤、洗涤，得中和液；中和液成分(g/L)Ni2.14; Co0.17， pH3.41。
将中和液加热到90'C ，搅拌；按每1000ml中和液加入硫化钠(Na2S 9H20) 20.0g，缓慢向中和液中加入硫化钠，反应时间0.5小时，反应完，母液pH4.12。
过滤、洗涤沉淀物，得镍钴硫化物。其中镍钴含量(％)为Ni 32.25; Co 2.48。
实施例4
取浸出液，于反应器中加热至4(TC搅拌；按每1000ml浸出液加入工业碳 酸钙60g对浸出液进行第一次中和操作，中和反应3小时，过滤，稍加洗涤; 同样，在4(TC下按每1000ml滤液加入工业碳酸镁60g对第一次中和液进行第 二次中和操作，中和反应3小时，过滤，稍加洗涤；类推，再进行第三次、 第四次中和；在第四次中和后，进行第五次中和调整，碳酸钙的加入量以中 和液pH3.0 4.0为终点，控制调整时间3小时，过滤、洗涤，得中和液；中和 液成分(g/L) Nil.97; Co 0.15， pH3.84。
常温下，于反应器搅拌中和液；按每1000ml中和液加入硫化钠
(Na2S'9H20) 9.0g，缓慢向中和液中加入硫化钠，反应时间3小时，反应 完，母液pH3.83。
过滤、洗涤沉淀物，得镍钴硫化物。其中镍钴含量(％)为Ni 37.63; Co 2.85。
实施例5
沉镍母液，经浓縮调整至Cl总量230g/L。
恒定管式竖炉炉膛温度600'C;将调整后的母液引入炉顶部喷嘴并喷雾入 炉内，实现母液内金属氯化物的高温水解。
喷雾焙烧工艺回收盐酸，即从炉顶引出炉气，至水中用水吸收；焙烧炉 炉顶温度360-440°C，焙烧炉炉膛温度610-720'C，出炉炉气温度370-390'C， 吸收炉气的水温升至85 卯'C;炉气经多级吸收后排空。
从第一级吸收得到HC1含量达312g/L的盐酸。氯化物总回收率大于99%。 回收得到的盐酸返回浸矿工序使用。金属氯化物高温水解后得到的金属氧化 物返回中和工序。
实施例6
沉镍母液，经浓縮调整至ci总量nog/L。
恒定管式竖炉炉膛温度72(TC;将调整后的母液引入炉顶部喷嘴并喷雾入 炉内，实现母液内金属氯化物的高温水解。
从炉顶引出炉气，至水中用水吸收；出炉炉气温度410-420'C，吸收炉气 的水温升至85 90'C;炉气经多级吸收后排空。 -
从第一级吸收得到HC1含量达286g/L的盐酸。回收得到的盐酸返回浸矿 工序使用。金属氯化物高温水解后得到的金属氧化物返回中和工序。
权利要求
1.一种从红土镍矿提取镍钴的方法，其特征在于包括以下步骤(1)矿浆制备矿石破碎；加水研磨、过筛，制得-100目矿浆；(2)盐酸浸矿在矿浆中加入盐酸进行常压搅拌浸出；(3)固液分离将浸出液和浸出渣分离；(4)中和浸出液在浸出液中加入碱土金属氧化物或者碳酸盐作为酸中和剂，调整其pH值至3.0～4.0；过滤；中和渣得铁产品生产原料；(5)硫化沉镍在浸出液中加入硫化物沉淀剂，沉淀得到富镍钴硫化物；(6)盐酸再生沉镍后的沉淀母液经浓缩至Cl总含量为170～230g/L，焙烧，母液中金属氯化物水解为氯化氢和金属氧化物；氯化氢经水吸收后获得再生盐酸返回矿石浸出工序；金属氧化物经破碎和磨细，返回步骤(4)作为酸中和剂。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中，当矿石含水 量小于15%时采用干破法；当矿石含水量大于15%时用湿破法。
3，如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(2)采用浸出槽多级 串联连续操作，矿浆和盐酸直接入串联浸出槽第一级；矿石浸出条件为 ①浸出HCl/料(wt)比1.0~1.4:1;液固比3.5 5:1;②浸出过程温度从进料级 至出料级按常温 40'C、 40~60°C、 60~80°C、 80 90'C在串联浸出槽间梯度 增加；③总浸出时间为3 5小时。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述浸出槽多级串联的级数为5~8。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)所述的中和过程以"反 应-过滤"作为单元串联，在多级串联的搅拌反应槽中进行顺流操作，中和 反应在40 90'C下进行，反应时间1~3小时；所述碳酸盐为碳酸钙或碳酸 镁。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于所述多级串联反应槽采用2~5级; 所述碳酸盐为碳酸钙。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(5)中硫化沉镍的工艺条 件为①温度常温 卯。C;②S/Ni(wt)比为0.6 1.2:1;③终点pH值为 3.4~4.2;④反应时间为0.5~3小时；所述硫化沉淀剂为硫化钠、硫化铵和新沉淀的硫化亚铁中的任意一种。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于所述硫化沉淀剂为硫化钠。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(6)所述的盐酸的回收工 艺为硫化床工艺、喷雾焙烧工艺、废酸蒸馏中和氧化工艺中的任意一种。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于所述盐酸回收工艺为喷雾焙烧 工艺。
全文摘要
本发明公开了一种从红土镍矿提取镍钴的方法，包括步骤(1)矿浆制备矿石破碎，制浆；(2)盐酸浸矿在矿浆中加入盐酸进行常压搅拌浸出；(3)固液分离；(4)中和浸出液；(5)硫化沉镍；(6)盐酸再生沉镍后的沉淀母液经浓缩焙烧，母液中金属氯化物水解为氯化氢和金属氧化物，氯化氢经水吸收后获得再生盐酸返回矿石浸出工序；金属氧化物经破碎磨细返回中和工序。本发明流程简洁、工艺环保，对资源的适用范围大，且浸出速度快，除杂能力强，镍钴浸出率高，实现了HCl的闭路循环和资源的综合利用。
文档编号C22B23/00GK101338374SQ200810031359
公开日2009年1月7日 申请日期2008年5月22日 优先权日2008年5月22日
发明者李新海, 王志兴, 胡启阳, 郭华军 申请人:中南大学