专利名称：一种褐铁型红土镍矿的浸出方法
一种褐铁型红土镍矿的浸出方法技术领域
一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，涉及一种湿法处理红土镍矿回收镍、钴和铁的工艺方法。
背景技术：
红土镍矿是含镍橄榄石经长期风化淋滤变质形成的矿物，由于矿床风化后铁的氧化使矿石呈红色，而被通称为红土镍矿。根据矿床中铁、硅、镁和镍的含量不同可将红土镍矿分为褐铁型红土镍矿和硅镁镍矿型红土镍矿两种类型，一般来说，前者镍品位较低而铁品位较高，适合湿法工艺，后者镍品位相对较高而铁品位相对较低，适合火法冶炼，且前者资源总量约为后者两倍。随着我国对镍、钴及铁精矿需求的不断增加，如何从褐铁型红土镍矿中高效经济地提取镍、钴，并综合利用其中的铁具有重要意义。
目前，大规模应用的褐铁型红土镍矿湿法冶金生产工艺主要有两种还原焙烧一氨浸工艺和加压酸浸工艺。还原焙烧一氨浸工艺通常用来处理含MgO大于10%，含Ni约1% 且M赋存状态不太复杂的红土镍矿。虽然该工艺采用常压浸出，降低了设备成本及管理成本，但存在还原气氛不易控制，镍浸出率波动较大，钴浸出率低，氨易挥发、铁磁选富集率低等不足。硫酸加压酸浸工艺适于处理含MgO小于10%，特别是小于5%而含Ni大于1. 3%的红土镍矿。该工艺的最大优点是镍、钴浸出率高，但酸耗成为制约本工艺的最大经济指标。 而酸耗和矿石中镁铝的含量及铁的浸出有关，因而，对于选定的矿来说浸出过程中铁的控制成为该工艺的关键。因红土镍矿中的铁有部分以磁铁矿的形式存在，即有相当量的亚铁存在于矿中，浸出时会随着矿物的溶解而进入溶液导致浸出液中铁含量较高。通常是通过往高压釜中通入氧气或者富氧空气来控制浸出液中的铁含量，但高温高压条件下通入氧气既对设备安全性提出更高的要求又增加了经济成本。可见只有镍钴品位较高、镁铝含量低且在无需通氧的较温和操作条件下严格控制铁的浸出，即同时降低酸耗和操作条件才能保证这种酸浸工艺的技术经济性和工艺可行性。为此许多研究者针对传统硫酸加压浸出工艺提出了不同的改进方案。
专利CN101139656公开了一种红土镍矿浸出方法，该法采用两段加压浸出，首先将褐铁型红土镍矿进行一段加压浸出，再加入腐殖土矿，进行二段加氧、加压浸出。此方法虽然能够控制铁的浸出，但存在高压通氧的弊端，两段加压浸出更是增加了工艺的技术复杂性。
专利CN1676634公开了一种镍钴氧化矿加压氧化浸出法，该法不直接采用硫酸作浸出剂，而是向高压釜内加入硫磺粉浆或硫化矿精矿浆，与通入的氧反应生成浸出所需的硫酸，从而将矿中镍钴浸出。该专利虽降低了酸耗，但仍需在高温高压下通氧，对设备要求较高。
专利CN1995414公开了氧化镍矿的硫酸强化浸出提取法，该法将原矿破磨后加入加压釜，并向加压釜中加入还原剂进行加压浸出，反应温度200°C以下，压力1.6 MPa以下获得了较高的浸出率。该法虽比常规加压浸出法设备要求低，技术容易掌握，但得到的浸出液中杂质含量较高，后续提纯工序较难，另外此法并未提及铁的回收利用，经济性不好。
综上，以上针对不同含量的红土镍矿进行的工艺改进或存在高温高压通氧对设备要求高、经济成本高和工艺技术复杂等弊端，或存在有价金属回收率低且选择性不好等不足，都未能很好的综合利用褐铁型红土镍矿。因此，开发一种较温和条件下处理褐铁型红土镍矿且金属浸出选择性好的加压浸出工艺具有十分重要的现实意义。发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种无需高温高压通氧或富氧空气，能很好的利用矿中的有价金属元素镍、钴和铁的褐铁型红土镍矿的浸出方法。
上述目的是通过以下方案实现的。
一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于其工艺过程的步骤包括(1)将褐铁型红土镍矿原矿磨细、制浆后，加入硫酸进行加热预浸出；(2)将预浸后矿浆加入Mg(NO3)2，在搅拌下进行加热加压浸出；(3)浸出结束后，矿浆经中和除铁铝后，分离得到浸出液和浸出渣；(4)浸出渣经洗涤后得洗涤液和富铁渣；浸出液经中和沉镍钴得到镍钴氢氧化物，分离镍钴后的母液通过蒸发结晶综合回收其中的硫酸镁。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于步骤(1)所述的褐铁型红土镍矿原矿中主元素质量百分含量为总铁Σ Fe 40% 50%，其中亚铁狗(II ) 1. 0 25%， 镍 Ni 0. 5% 2. 0%,钴 Co 0. 01% 0. 2%,镁 Mg 0. 3% 5%，铝 Al 0. 5% 3%，硅 SiO2 3% 10%。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述步骤(1)的磨细过程为湿磨，湿磨后粒度小于74 μ m的矿占全部矿量的比例大于70%，制浆后矿浆中褐铁型红土镍矿的质量浓度为20% 50%。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述步骤(1)中加入的硫酸为浓硫酸，加入量为200 450 kg/t干基矿。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述步骤(1)的加热预浸出过程的温度为60 90°C，时间0. 5 1. 5 h。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述步骤(2)的加热加压浸出过程产生的气体用MgO浆吸收，吸收后液返回步骤(2)。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤(2)的 Mg(NO3)2总加入量为2 80 kg/t干基矿。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤(2)的浸出温度为200 280°C ；浸出压力为1. 5 6. 5Mpa ；浸出时间为0. 5 5 h。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤(2)的浸出液固比 1:1 6:1 ml/go
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的吸收加热加压浸出过程产生的气体用的MgO浆中的MgO质量浓度为15% 30%。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤(3)采用MgO 浆进行中和除铁铝，MgO浆的质量浓度为15% 30%，除铁铝时调矿浆pH值到3. 8 4. 0。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤(4)的浸出渣洗涤过程采用5 8级逆流水洗，洗涤液固比2:1 4:1 ml/g。
本发明的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤(4)采用MgO 干粉或质量浓度为15% 40%Mg0浆进行中和沉镍钴，沉镍钴时调矿浆pH值到7. 8 8. 0。。
本发明的方法，以褐铁型红土镍矿为原料，采用矿浆预浸出一高效选择性加压浸出一Mg (NO3)2再生循环一浸出液中和沉镍钴的新工艺回收利用其中的有价元素镍、钴和铁。 为储量丰富但一直未被充分利用的褐铁型红土镍矿提供了一种经济低碳的新工艺思路。与现有褐铁型红土镍矿工艺对比，可发现有如下优势(1)一段加压浸出且无需通氧的浸出体系使工艺易操作控制，且试剂消耗量小，经济成本较低；(2)浸出选择性好，镍、钴浸出率均大于90%，而铁浸出率小于0.8%，不仅有利于铁富集，也减少了后续除杂时镍钴的损失。
(3)添加剂Mg(NO3)2可再生，降低了工艺的消耗成本。
(4)铁综合利用率高，浸出渣铁含量可达55%以上，可用于高炉炼铁。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，操作包括以下步骤(1)将褐铁型红土镍矿原矿破磨，并配成一定浓度的矿浆，加入一定量的浓硫酸，然后进行加热预浸；(2)预浸后加入一定量的Mg(NO3) 2再生液，若不足则补加一定量的固体Mg (NO3)2,升温至设定温度后，在高温高压条件下浸出一定时间；(3)浸出结束后，排出釜内气体并用MgO浆吸收，吸收液返回步骤(2)；浸出矿浆加入 MgO中和除铁铝，之后浓密分离得到浸出液和浸出渣，浸出渣经浓密洗涤得洗涤液和富铁渣，洗涤液返回步骤(1)破磨工序；(4)浸出液经中和沉镍钴得到镍钴氢氧化物，分离镍钴后的母液经蒸发结晶综合回收其中的MgSO4，蒸发液则返回步骤(3)洗涤工序。
实施例1原矿经破碎、湿磨后得到粒径小于74 μ m占75%的红土镍矿，矿浆质量浓度为30%，加入质量分数98%的浓硫酸，加酸量为350 kg/t干基矿，加热到80°C，预浸1 h ；预浸结束后加入硝酸镁固体，加入量为60 kg/t干基矿，然后升温到230°C进行加压浸出，浸出压力为 2.5 Mpa，浸出时间为5 h，液固比为3:1 ml/g，搅拌转速为500 rpm，其中镍浸出率91. 2%， 钴浸出率92. 4%，铁浸出率则低至0. 5% ；釜内气体用质量浓度为20%的氧化镁浆吸收，浸出矿浆用质量浓度为20%的氧化镁浆调pH值到4. 0，然后经浓密分离和液固比4 1 ml/g的5 级浓密洗涤后得富铁渣、浸出液和洗涤液，其中富铁渣含铁56. 6% ；用质量浓度为40%的氧化镁浆调浸出液PH值到8. 0，对其中的镍钴进行中和沉淀，得氢氧化镍钴渣和母液，母液经蒸发结晶后得硫酸镁晶体和蒸发液，蒸发液返回浓密洗涤工序，洗涤液则返回破磨工序。
实施例2原矿经破碎、湿磨后得到粒径小于74 μ m占78%的红土镍矿，矿浆质量浓度为42%，加入质量分数98%的浓硫酸，加酸量为沈0 kg/t干基矿，加热到75°C，预浸1.0 h;预浸结束后加入再生硝酸镁溶液和硝酸镁固体，折合硝酸镁固体总加入量70 kg/t干基矿，然后升温到220°C进行加压浸出，浸出压力为2. 5 Mpa，浸出时间为2 h，液固比为2:1 ml/g，搅拌转速为500 rpm，其中镍浸出率90. 7%，钴浸出率91. 0%，铁浸出率则低至0. 4% ；釜内气体用质量浓度为18%的氧化镁浆吸收，浸出矿浆用质量浓度为20%的氧化镁浆调pH值到4. 0，然后经浓密分离和液固比3:1 ml/g的6级浓密洗涤后得富铁渣、浸出液和洗涤液，其中富铁渣含铁55. 5% ；用干粉氧化镁调浸出液pH值到7. 8，对其中的镍钴进行中和沉淀，得氢氧化镍钴渣和母液，母液经蒸发结晶后得硫酸镁晶体和蒸发液，蒸发液返回浓密洗涤工序，洗涤液则返回破磨工序。
实施例3原矿经破碎、湿磨后得到粒径小于74 μ m占85%的红土镍矿，矿浆质量浓度为20%，加入质量分数98%的浓硫酸，加酸量为450 kg/t干基矿，加热到60°C，预浸0.5 h ；预浸结束后加入再生硝酸镁溶液和硝酸镁固体，折合硝酸镁固体总加入量80 kg/t干基矿，然后升温到200°C进行加压浸出，浸出压力为1.8 Mpa，浸出时间为3 h，液固比为6:1 ml/g，搅拌转速为800 rpm，其中镍浸出率94. 2%，钴浸出率95. 4%，铁浸出率则低至0. 8% ；釜内气体用质量浓度为30%的氧化镁浆吸收，浸出矿浆用质量浓度为30%的氧化镁浆调pH值到3. 8，然后经浓密分离和液固比2:1 ml/g的6级浓密洗涤后得富铁渣、浸出液和洗涤液，其中富铁渣含铁57. 1% ；用干粉氧化镁调浸出液pH值到7. 8，对其中的镍钴进行中和沉淀，得氢氧化镍钴渣和母液，母液经蒸发结晶后得硫酸镁晶体和蒸发液，蒸发液返回浓密洗涤工序，洗涤液则返回破磨工序。
实施例4原矿经破碎、湿磨后得到粒径小于74 μ m占80%的红土镍矿，矿浆质量浓度为40%，加入质量分数98%的浓硫酸，加酸量为300 kg/t干基矿，加热到70°C，预浸1.5 h ；预浸结束后加入再生硝酸镁溶液，折合硝酸镁固体加入量40 kg/t干基矿，然后升温到260°C进行加压浸出，浸出压力为4. 8 Mpa，浸出时间为1 h，液固比为3:1 ml/g，搅拌转速为600 rpm，其中镍浸出率91. 2%，钴浸出率91. 4%，铁浸出率则低至0. 4% ；釜内气体用质量浓度为25%的氧化镁浆吸收，浸出矿浆用质量浓度为20%的氧化镁浆调pH值到4. 0，然后经浓密分离和液固比3:1 ml/g的7级浓密洗涤后得富铁渣、浸出液和洗涤液，其中富铁渣含铁55. 9% ；用干粉氧化镁调浸出液PH值到8. 0，对其中的镍钴进行中和沉淀，得氢氧化镍钴渣和母液，母液经蒸发结晶后得硫酸镁晶体和蒸发液，蒸发液返回浓密洗涤工序，洗涤液则返回破磨工序。
实施例5原矿经破碎、湿磨后得到粒径小于74 μ m占70%的红土镍矿，矿浆质量浓度为50%，加入质量分数98%的浓硫酸，加酸量为200 kg/t干基矿，加热到90°C，预浸1.5 h ；预浸结束后加入硝酸镁固体，加入量为50 kg/t干基矿，然后升温到280°C进行加压浸出，浸出压力为 6.5 Mpa，浸出时间为0. 5 h，液固比为2:1 ml/g，搅拌转速为400 rpm，其中镍浸出率90. 2%， 钴浸出率90. 4%，铁浸出率则低至0. 2% ；釜内气体用质量浓度为15%的氧化镁浆吸收，浸出矿浆用质量浓度为15%的氧化镁浆调pH值到3. 8，然后经浓密分离和液固比3:1 ml/g的8级浓密洗涤后得富铁渣、浸出液和洗涤液，其中富铁渣含铁阳.8% ；用质量浓度为15%的氧化镁浆调浸出液PH值到8. 0，对其中的镍钴进行中和沉淀，得氢氧化镍钴渣和母液，母液经蒸发结晶后得硫酸镁晶体和蒸发液，蒸发液返回浓密洗涤工序，洗涤液则返回破磨工序。
权利要求
1.一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于其工艺过程的步骤包括(1)将褐铁型红土镍矿原矿磨细、制浆后，加入硫酸进行加热预浸出；(2)将预浸后矿浆加入Mg(NO3)2，在搅拌下进行加热加压浸出；(3)浸出结束后，矿浆经中和除铁铝后，分离得到浸出液和浸出渣；(4)浸出渣经洗涤后得洗涤液和富铁渣；浸出液经中和沉镍钴得到镍钴氢氧化物，分离镍钴后的母液通过蒸发结晶综合回收其中的硫酸镁。
2.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于步骤(1) 所述的褐铁型红土镍矿原矿中主元素质量百分含量为总铁Σ Fe 40% 50%，其中亚铁 Fe( II ) 1. 0 25%，镍Ni 0. 5% 2. 0%，钴Co 0. 01% 0. 2%，镁Mg 0. 3% 5%，铝Al 0.5% 3%，硅 SiA 3% 10%。
3.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述步骤(1) 的磨细过程为湿磨，湿磨后粒度小于74 μ m的矿占全部矿量的比例大于70%，制浆后矿浆中褐铁型红土镍矿的质量浓度为20% 50%。
4.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述步骤(1) 中加入的硫酸为质量浓度98%的浓硫酸，加入量为200 450 kg/t干基矿。
5.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述步骤(1) 的加热预浸出过程的温度为60 90°C，时间0. 5 1. 5 h。
6.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述步骤(2) 的加热加压浸出过程产生的气体用MgO浆吸收，吸收后液返回步骤(2)。
7.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤 (2)的Mg(NO3)2总加入量为2 80 kg/t干基矿。
8.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤 (2)的浸出温度为200 280°C ；浸出压力为1. 5 6. 5Mpa ；浸出时间为0. 5 5 h。
9.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤(2)的浸出液固比为1:1 6:1ml/g。
10.根据权利要求6所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的吸收加热加压浸出过程产生的气体用的MgO浆中的MgO质量浓度为15% 30%。
11.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤(3)采用MgO浆进行中和除铁铝，MgO浆的质量浓度为15% 30%。
12.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤(4)的浸出渣洗涤过程采用5 8级逆流水洗，洗涤液固比为2:1 4:1ml/g。
13.根据权利要求1所述的一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，其特征在于所述的步骤 (4)采用MgO干粉或质量浓度为15% 40%Mg0浆进行中和沉镍钴。
全文摘要
一种褐铁型红土镍矿的浸出方法，涉及一种湿法处理红土镍矿回收镍、钴和铁的工艺方法。其特征在于其工艺过程的步骤包括(1)将褐铁型红土镍矿原矿磨细、制浆后，加入硫酸进行加热预浸出；(2)将预浸后矿浆加入Mg(NO3)2，在搅拌下进行加热加压浸出；(3)浸出结束后，矿浆经中和除铁铝后，分离得到浸出液和浸出渣；(4)浸出渣经洗涤后得洗涤液和富铁渣；浸出液经中和沉镍钴得到镍钴氢氧化物，分离镍钴后的母液通过蒸发结晶综合回收其中的硫酸镁。本发明的方法实现了镍钴的高效选择性浸出，浸出率均可达90%以上，而铁的浸出率则低至0.8%以下，同时得到了含铁55%以上的富铁渣。
文档编号C22B23/00GK102534206SQ201210041038
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者尹飞, 张永禄, 杨卜, 杨玮娇, 王成彦, 陈永强, 马保中 申请人:北京矿冶研究总院