专利名称：一种氧化镍矿浸出液除铁的方法
技术领域：
本发明涉及从镍矿浸出液中除铁的方法，具体涉及一种氧化镍矿浸出液除铁的方法。
背景技术：
由于全球镍产品的需求量不断上升，开发镍矿资源成为迫在眉睫的任务。氧化镍矿是主要的镍矿资源，酸浸工艺是氧化镍矿冶炼的常用技术。无论是通过常压酸浸还是高压酸浸所得到的浸出液都含有铁、镍、钴、镁、铝等金属离子，只有对浸出液进行净化分离才能获得纯的镍、钴、镁、铝、铁等金属或含金属的盐类化合物。通常浸出液中的铁离子浓度高于其它金属离子浓度，故多数净化分离流程的第一步是除铁。常用的浸出液除铁方法主要有氧化中和法、黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法。氧化中和法是用氧化剂将浸出液中Fe2+氧化为Fe3+，再加入碱液调整溶液的pH值，使Fe3+以氢氧化铁的形式沉淀，此法操作简便，但氢氧化铁常以胶体形式沉淀，造成溶液过滤困难， 此外，氢氧化铁沉积时会带动部分或大量的镍、钴、镁、铝等其它金属离子共沉积，造成金属离子的损失。黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法都具有良好的过滤和洗涤性能，但黄钾铁矾难于回收利用，在堆积和存放的过程中还会释放出硫酸而污染环境，因此黄钾铁矾法现在已较少使用；赤铁矿法和针铁矿法因具有除铁产品可以直接出售的优势而成为首选的除铁方法，但赤铁矿法需要的沉铁温度较高，通常在140°C以上，能耗和对设备的要求相对较高， 而针铁矿法可在较低的温度下进行，因此人们更倾向于采用针铁矿法除铁。针铁矿法除铁的原理是先用氧化剂将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，然后Fe3+水解为针铁矿而从溶液中沉积下来。Fe3+水解为针铁矿的反应要求溶液中Fe3+的浓度足够低，如低于lg/L，而氧化镍矿浸出液中Fe3+浓度常常高于此数值，故需先加入还原剂将部分Fe3+还原为Fe2+ ；Fe3+的水解反应还要求在较低的酸度(如pH值在2 5)下进行，酸浸工艺所得的氧化镍矿浸出液的酸度一般较高，通常PH值小于1或在1附近，这就要求加入碱性物质调整溶液的酸度，但加入碱性物质容易造成部分Fe3+优先以氢氧化铁的形式沉积，这会造成镍钴等金属离子的损失和过滤困难；此外，若水解生成的针铁矿颗粒过细，溶液过滤时细小的针铁矿颗粒会穿过滤布，会造成溶液过滤不干净，针铁矿产品难于回收；若水解生成的针铁矿结晶度不高，镍钴等金属离子同样会与针铁矿共沉积，导致镍钴元素的损失。已报道的除铁方法中，大都需用碱液调整浸出液的酸度和加入还原剂来进行除铁操作，因此沉铁过程不可避免地会出现镍钴等有价金属的损失和矿浆过滤困难等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改进的氧化镍矿浸出液除铁的方法。本发明所述方法可以在不添加还原剂和碱性物质的条件下获得较高的铁脱除率，所述铁以针铁矿沉积，镍、钴、镁和铝等金属几乎没有损失。本发明所述的一种氧化镍矿浸出液除铁的方法，包括以下步骤
(1)向反应釜中加入一定量的水；(2)升温至70 100°C，搅拌条件下，分别以0. 005 0. 05L/min和0. 005 0. IL/ min的流速通入氧化镍矿浸出液和氧化剂进行反应，所述氧化镍矿浸出液和氧化剂的通入时间均为0. 5 4h ；(3)停止加入氧化镍矿浸出液和氧化剂，搅拌反应15 90min，所得料浆过滤，滤液即为除铁后溶液。上述方法中步骤(1)中，所述水的加入量为使加入氧化镍矿浸出液后所得溶液的酸浓度在 0. 01 0. 5g/L范围内且Fe3+的浓度低于lg/L。需要说明的是，水和浸出液的总体积应该在反应釜所能盛载的范围内，相对来说，反应釜的体积越大，一个处理周期所能处理的浸出液的量就越大。步骤(2)中，所述氧化剂为空气或氧气。该步骤中，氧化镍矿浸出液和空气的通入是同时开始且同时停止的。可根据需要，在步骤(2)中可加入少量的针铁矿作为晶种，一般按浸出液中每克铁加入0. 01 0. 1克的针铁矿。当需要处理的氧化镍矿浸出液中不含Fe2+时，则不需加入氧化剂。与现有技术相比，本发明的优点在于1、本发明通过控制浸出液和氧化剂的流速、加入时间和水的加入量来达到Fe2+氧化反应和Fe3+水解反应所要求的酸度和浓度条件，从而实现了在不添加还原剂和碱性物质的条件下除铁的目的，与传统针铁矿除铁法比较，本发明所述方法大大简化了工艺流程，降低了生产成本。2、铁离子通过针铁矿的形式结晶沉淀，除铁过程没有氢氧化铁及结晶度低的水合氧化铁等产物，不仅过滤性能良好，而且沉淀物可直接作为产品出售，提高了除铁过程的经济效益。3、沉铁过程中几乎没有镍、钴、镁、铝等金属离子共沉积，镍和钴等有价金属的损失几乎为零，实现了铁与镍钴等其它金属离子的高效分离。
具体实施例方式下面结合实例对本发明做进一步说明，但本发明不受这些实施例的限制。实施例1氧化镍矿浸出液(以下简称浸出液)中金属离子浓度分别为Fe2+2.02g/L， Fe3+8. 5g/L，Ni2+L 2g/L, Co2+O. 13g/L, Mg2+O. 17g/L, Al3+O. 08g/L。浸出液的酸浓度为 12g/L。除铁方法(1)将600ml水加入到体积为4L的搅拌反应釜；(2)升温至85°C，搅拌条件下分别以0. 02L/min和0. 01L/min的速度加入上述浸出液和空气到反应釜中，所述浸出液和空气的通入时间均为2. 5h(—般情况下，浸出液和空气的通入是同时开始且同时停止的)；(3)停止通入浸出液和空气，继续搅拌反应45min，将矿浆从反应釜排出，经过滤后得到滤液和滤渣两部分，所得滤渣干燥后可作为产品出售(所得滤渣为针铁矿，纯度可达95 %以上，下同)，所得滤液即为除铁后溶液。上述方法中，料浆极易过滤，没有沉积物穿过滤布。所得滤液的残酸浓度为0. 39g/ L, Fe3+浓度为0. 04g/L, Fe2+浓度为0，镍、钴、镁和铝离子的浓度与原浸出液浓度相同。按照上述除铁方法，一个周期可处理3L(0.02L/minX150min)浸出液，若使用更大体积的反应釜，则处理量会增加。实施例2浸出液中金属离子浓度分别为=Fe2+L02g/L, Fe3+2. 62g/L，Ni2+L 33g/L， Co2+O. 093g/L, Mg2+3. 17g/L，Al3+O. 6g/L。浸出液的酸浓度为 13g/L。除铁方法(1)将1. IL水加入到体积为2. 5L的搅拌反应釜中；(2)升温至75°C，搅拌条件下分别以0. 04L/min和0. 005L/min的速度加入以上浸出液和氧气于反应釜中，所述浸出液和空气的通入时间均为30min ；(3)停止加入浸出液和氧气，继续搅拌反应15min，将矿浆从反应釜排出，经过滤后得到滤液和滤渣两部分，所得滤渣干燥后可作为产品出售，所得滤液即为除铁后溶液。上述方法中，料浆极易过滤，没有沉积物穿过滤布。所得滤液的残酸浓度为0. 2g/ L, Fe3+浓度为0. 01g/L，Fe2+浓度为0，镍、钴、镁和铝离子的浓度与原浸出液浓度相同。按照上述除铁方法，一个周期可处理1. 2L浸出液，若使用更大体积的反应釜，则处理量会增加。实施例3浸出液中金属离子浓度分别为Fe2+9.3g/L，Fe3+20. 6g/L，Ni2+5. 2g/L，Co2+O. 53g/ L，Mg2+7. 7g/L，Al3+3. lg/L。浸出液的酸浓度为 15g/L。除铁方法(1)将1. 2L水加入到体积为4. 5L的搅拌反应釜中；(2)升温至95°C，搅拌条件下分别以0. 03L/min和0. 04L/min的速度加入以上浸出液和空气于反应釜中所述浸出液和空气的通入时间均为1. 5h ；(3)停止加入浸出液和空气，再搅拌反应90min，将矿浆从反应釜排出，经过滤后得到滤液和滤渣两部分，所得滤渣干燥后可作为产品出售，所得滤液即为除铁后溶液。上述方法中，料浆极易过滤，没有沉积物穿过滤布。所得滤液的残酸浓度为0. 4g/ L, Fe3+浓度为0. 06g/L, Fe2+浓度为0，镍、钴、镁和铝离子的浓度与原浸出液浓度相同。按照上述除铁方法，一个周期可处理2. 7L浸出液，若使用更大体积的反应釜，则处理量会增加。实施例4浸出液中金属离子浓度分别为Fe2+14.3g/L，Fe3+8. 6g/L，Ni2+5. 2g/L，Co2+O. 39g/ L，Mg2+39. 8g/L，Al3+23. lg/L。浸出液的酸浓度为 12g/L。除铁方法(1)将1. 5L水加入体积为3L的搅拌反应釜中；(2)升温至100°C，搅拌条件下分别以0. 005L/min和0. 09L/min的速度加入以上浸出液和氧气于反应釜中，所述浸出液和氧气的通入时间均为4h ；(3)停止加入浸出液和氧气，继续搅拌反应60min，将矿浆从反应釜排出，经过滤后得到滤液和滤渣两部分，所得滤渣干燥后可作为产品出售，所得滤液即为除铁后溶液。
上述方法中，料浆极易过滤，没有沉积物穿过滤布。所得滤液的残酸浓度为0. 21g/ L, Fe3+浓度为0. 055g/L, Fe2+浓度为0，镍钴镁铝离子的浓度与原浸出液浓度相同。
按照上述除铁方法，一个周期可处理1. 2L浸出液，若使用更大体积的反应釜，则处理量会增加。
权利要求
1.一种氧化镍矿浸出液除铁的方法，其特征在于包括以下步骤(1)向反应釜中加入一定量的水；(2)升温至70 100°C，搅拌条件下，分别以0.005 0. 05L/min和0. 005 0. lL/min 的流速通入氧化镍矿浸出液和氧化剂进行反应，所述氧化镍矿浸出液和氧化剂的通入时间均为0. 5 4h ；(3)停止加入氧化镍矿浸出液和氧化剂，搅拌反应15 90min，所得料浆过滤，滤液即为除铁后溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤⑴中，所述水的加入量为使加入氧化镍矿浸出液后所得溶液的酸浓度在0.01 0. 5g/L范围内且!^3+的浓度低于lg/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤O)中，所述氧化剂为空气或氧气。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤O)中加入针铁矿作为晶种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于针铁矿加入量为按浸出液中每克铁加入 0.01 0. 1克的针铁矿。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤( 中，当氧化镍矿浸出液中不含狗2+时，则不需加入氧化剂。
全文摘要
本发明公开了一种氧化镍矿浸出液除铁的方法，包括以下步骤(1)向反应釜中加入一定量的水；(2)升温至70～100℃，搅拌条件下，分别以0.005～0.05L/min和0.005～0.1L/min的流速通入氧化镍矿浸出液和氧化剂进行反应，两者的通入时间均为0.5～4h；(3)停止加入氧化镍矿浸出液和氧化剂，搅拌反应15～90min，所得料浆过滤，滤液即为除铁后溶液。与现有技术相比，本发明不需添加还原剂和碱性物质即达到了除铁的目的，简化了工艺，降低了生产成本；在除铁过程中，沉淀物不仅过滤性能良好，而且可直接作为产品出售，提高了除铁过程的经济效益；沉铁过程镍和钴等有价金属的损失几乎为零。
文档编号C22B3/44GK102181638SQ20111011115
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月30日 优先权日2011年4月30日
发明者刘葵 申请人:广西师范大学