专利名称：改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法
技术领域：
本发明涉及镍矿冶炼方法，具体涉及一种改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿广品的方法。
背景技术：
世界各地的红土矿主要分为以褐铁矿为主和以硅酸盐矿物为主的红土矿两大类，前者铁含量较高而镁含量较低，后者镁含量较高而铁含量较低。还有部分矿石铁、镁含量接近。红土矿的冶炼技术主要分为火法和湿法两种。火法冶炼具有不能回收钴的缺点，主要用于从铁含量较低的红土矿中生产镍铁；湿法冶炼可以同时提取红土矿中的镍、钴、铁、镁等金属，因而在红土矿的冶炼开发中占据重要的地位。红土矿的湿法冶炼目前主要采用酸浸工艺，包括常压酸浸、堆浸和高压酸浸等工艺，其中堆浸工艺采用在室温下浸出矿石，但矿石溶解速度慢，镍钴浸出率较低，只适用于处理高镁含量的红土矿。常压酸浸在高于室温的温度下进行，浸出过程酸耗量大，且浸出液中存在浓度很高的残酸，必须加入碱液中和才能进行后续的分离，但碱的中和过程易产生大量Fe (OH) 3胶体，造成过滤困难，此外，中和过程使残酸未能得到回收利用，造成了酸的浪费；对于高铁含量的红土矿，由于铁矿物溶解速度很慢，必须使用浓度很高的酸在接近沸点的温度下浸出才能使铁矿物溶解，因此常压酸浸更适合处理高镁含量的红土矿；但是，相对于堆浸工艺，常压酸浸工艺操作简单，设备投资少，占地面积小，因而比堆浸工艺应用更为普遍。高压酸浸工艺一般在高温高压(230 270°C、3 5MPa)下进行，矿石溶解速度快，浸出过程中矿物中的镍、钴和铁先溶解进入浸出液中，接着浸出液中的铁水解为赤铁矿而沉积下来；浸出过程实现了镍钴和铁的分离，因此高压酸浸工艺特别适用于处理高铁低镁矿；由于铁沉积过程释放的酸可以继续浸出未溶解的矿石，因此该工艺酸耗较低；但高压酸浸工艺需要使用耐腐蚀性能优良的材料制成的高压釜，且要求设备密封良好，因此操作条件苛刻，设备投资和维修费用较高，此外，长期使用高压釜，其釜壁易形成结垢，这会大大降低高压釜的生产能力，必须定期停工清除结垢。常压酸浸和高压酸浸工艺各有利弊，为了降低酸耗、同时避免使用昂贵的高压釜，近年来，已有关于综合利用高铁含量矿的常压酸浸液除铁过程释放的酸浸出高镁含量矿的公开报道，其中的除铁方法包括黄钠(钾)铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法等。如公开号为CN102212684A、CN101418379A和CN102286661A的发明专利中，在处理高镁含量矿和高铁含量矿时均是将铁最终以黄钠(钾)铁矾的形式沉积，由于黄钠(钾)铁矾中含有较高的硫酸根(常在10 15%以上)，很难回收利用，长期堆放会造成环境污染。采用针铁矿法除铁时，需先将Fe3+还原为Fe2+，使Fe3+浓度低于lg/L，再缓慢氧化Fe2+为Fe3+，同时Fe3+缓慢沉淀为针铁矿；这种沉铁法对工艺操作控制要求较高，对于铁浓度较高(远远高于lg/L)的红土矿浸出液来说，Fe3+浓度的控制有一定的困难，需要使用大量的还原剂，这将大大增加红土矿冶炼成本。因此，将浸出液中的铁沉积为赤铁矿是实现酸综合利用的最理想和首选的途经。赤铁矿的沉积大多在高压和高温(250°C以上)条件下进行，因此必须使用昂贵的高压釜。近年来也有一些专利提出了在120 200°C沉淀赤铁矿的方法，在此低温范围内酸对设备的腐蚀大幅度下降，因而可以使用价格便宜、操作简单的高压釜，从而降低设备投资和维修费用；加上沉铁过程释放的酸可以回收利用，这将大大降低酸耗和冶炼成本。如专利CN101392321A公开了一种在120 200°C范围内沉淀赤铁矿的方法，但是该法要求在沉铁和浸出之前加入碳质还原剂对红土矿进行微波还原焙烧，这将增加浸出过程的工序和成本，此外，从该申请所提供的实施例可看出，该方法只适用于处理高铁含量矿石，对高镁含量矿石不适用。通常高铁含量矿的常压浸出液的酸度很高，其pH值大多<0，而100 200°C范围内赤铁矿沉积所需的pH值在0. 5 I的范围内，为此必须降低浸出液的酸度才能在200°C以下沉积赤铁矿。如果加入碱液中和浸出液中的酸，则浸出液中的残酸就难以得到循环利用。专利CN101001964公开了一种在沉铁反应之前一次性加入一定量的高镁含量矿以中和高铁含量矿浸出液的残酸的方法，但该专利中各金属的浸出率不够理想，从该专利给出的实施例中可以看出，镍的浸出率大多在90%左右，而铁的浸出率高达7 10%。本申请人认为这主要是由于高镁含量矿的一次性加入只能使沉铁反应初期浸出液的PH值降低，一旦沉铁反应发生，就会有酸释放进入溶液中，溶液的酸度就会再次升高，PH值则再次下降，当pH值低于沉铁反应所要求的pH值范围时,沉铁反应就会停止,也就不再有酸释放出来，这会造成高镁含量矿浸出不完全，同时高铁含量矿浸出液中的铁也不能完全沉积为赤铁矿
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法。该方法克服了现有常压酸浸工艺酸耗高和高压酸浸工艺需要使用昂贵复杂的高压釜的缺陷，在获得高的镍、钴浸出率的同时实现了镍钴、铁和硅的高效分离，并制取了赤铁矿产品；且生产过程中的酸耗、能耗和设备投资费用都较低。本发明所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，包括以下步骤(I)将红土矿分为高铁含量矿与高镁含量矿两部分，将高铁含量矿加水制得高铁含量矿水性矿浆；(2)将高铁含量矿水性矿浆置于第一浸出釜中，加入足够的无机酸进行常压浸出，过滤，得到浸出渣A和浸出液B ；(3)将浸出液B投入第二浸出釜中；(4)确定高镁含量矿的加入量，称取相应量的高镁含量矿制成水性矿浆，并将所制得的高镁含量矿水性矿浆分批次投入到第二浸出釜中，于120 180°C下进行浸出；其中，各批高镁含量矿水性矿浆的投入时间间隔为10 50min ；(5)将第二浸出釜排出的矿浆过滤，得到浸出渣C和浸出液D ;(6)对浸出渣C进行磁选，得到磁性部分和非磁性部分两部分固体，其中磁性部分固体作为赤铁矿产品收集，非磁性部分固体与浸出渣A合并用于回收硅产品；(7)将浸出液D送入镍、钴、铝和镁回收工序。上述浸出方法中，步骤(4)中，通常是在考虑了高铁含量矿和高镁含量矿的组成后，再根据浸出液B中的游离酸含量以及高铁含量矿浸出液中的铁沉积所释放的酸量来确定高镁含量矿的加入量，通常情况下，高镁含量矿的加入量为高铁含量矿的1. 5 4倍。制成高镁含量矿水性矿浆后，根据浸出液的PH值确定每一批需要加入的髙镁含量矿水性矿浆的体积，具体可以是先根据浸出液B的pH值确定第一批需要加入的髙镁含量矿水性矿浆的体积，当第一批髙镁含量矿浸出完毕，再根据当时浸出液中的PH值来确定下一批需要加入的髙镁含量矿水性矿浆的体积，依此类推。通常是将高镁含量矿水性矿浆分成2 7个批次分次投入到第二浸出釜中，其中各批矿浆的体积占高镁含量矿水性矿浆总体积的5 60%。通常控制高镁含量矿的总浸出时间在O. 5 3. Oh。步骤⑵中，无机酸与高铁含量矿的质量比通常为1. 5 4 :1。浸出时的温度通常为85°C至溶液的沸点温度之间，浸出的时间为O. 5 3h。本步骤中，所述的无机酸通常为硫酸，硫酸的浓度为93 98% (w/w) ο优选地，还可在步骤(3)中将浸出液B分成几个批次投入到第二浸出釜中，通常是将浸出液B分成2 5个批次投入第二浸出釜中，各批浸出液的体积占浸出液B总体积的10 60%。更优选地，还可以 在步骤(4)中加入氧化剂和晶种，所述的氧化剂可以是氧气或者是空气，加入量为O.1 25g氧气(或空气)/g矿(包括高铁含量矿和高镁含量矿)；所述的晶种可以是赤铁矿，加入量为O. 01 O.1g晶种/g矿(包括高铁含量矿和高镁含量矿)。本发明所述方法采用常压酸浸和低温沉铁相结合的工艺，先在常压条件下用酸浸出高铁含量红土矿，所得浸出液在较低温度下沉淀除铁生成赤铁矿，使常压下溶解铁矿物的大部分酸释放出来，所释放的酸及浸出液中的残酸即用于浸出高镁含量红土矿。与现有技术相比，本发明所述方法的优点在于1、铁在极为温和的条件下(120 180°C )而不是在高温高压(230 270°C )下沉积为赤铁矿，从而避免了使用对耐腐蚀性和密封性要求极高的昂贵高压釜，分批次而不是一次性全部加入高镁含量矿进行浸提可减小浸出釜的体积，从而大大降低了设备投资费用。2、铁以赤铁矿的形式沉积使得高铁含量矿浸出过程所消耗的酸绝大部分都被释放出来，并用于高镁含量矿石的浸出，因而大大降低了酸耗量，并实现了无酸液排放，避免了环境污染。3、由于不需在高温高压下沉铁，矿石的浸出也在较低温度下进行，整个生产过程的能耗显著降低。4、由于高镁含量矿是分批次加入高铁含量矿的浸出液中，使沉铁过程中浸出液的酸度始终维持在赤铁矿沉积的适宜PH范围，避免了浸出液沉铁过程酸度过高，从而保证了浸出液中的铁沉积完全，且可获得可以直接销售的赤铁矿产品；另外，由于沉铁过程连续不断地进行着，所释放的酸又可保证每一批高镁含量矿浸出所需的酸度要求，使得高镁含量矿能够浸出完全。
图1为本发明所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法的一种工艺的工艺流程图；图2为本发明所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法的另一种工艺的工艺流程图；图3为本发明实施例1所述方法得到的磁性固体的XRD图谱。
具体实施例方式下面以具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。以下的实施例中选择了四种矿样，其中矿样1#、矿样2#为高铁含量红土矿，矿样3#、矿样4#为高镁含量红土矿，其元素分析如表I所示。表1:矿样的元素分析(wt % )
权利要求
1.改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，其特征在于包括以下步骤 (1)将红土矿分为高铁含量矿与高镁含量矿两部分，将高铁含量矿加水制得高铁含量矿水性矿浆； (2)将高铁含量矿水性矿浆置于第一浸出釜中，加入足够的无机酸进行常压浸出，过滤，得到浸出渣A和浸出液B ; (3)将浸出液B投入第二浸出釜中； (4)确定高镁含量矿的加入量，称取相应量的高镁含量矿制成水性矿浆，并将所制得的高镁含量矿水性矿浆分批次投入到第二浸出釜中，于120 180°C下进行浸出；其中，各批高镁含量矿水性矿浆的投入时间间隔为10 50min ； (5)将第二浸出釜排出的矿浆过滤，得到浸出渣C和浸出液D； (6)对浸出渣C进行磁选，得到磁性部分和非磁性部分两部分固体，其中磁性部分固体作为赤铁矿产品收集，非磁性部分固体与浸出渣A合并用于回收硅产品； (7)将浸出液D送入镍、钴、铝和镁回收工序。
2.根据权利要求1所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，其特征在于步骤(4)中，将制得的高镁含量矿水性矿浆分成2 7个批次投入到第二浸出釜中，各批矿浆的体积占高镁含量矿水性矿浆总体积的5 60%。
3.根据权利要求2所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，其特征在于高镁含量矿的总浸出时间为0. 5 3. Oh。
4.根据权利要求1所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，其特征在于步骤(2)中，无机酸与高铁含量矿的质量比为1. 5 4 :1。
5.根据权利要求1所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，其特征在于步骤(2)中，浸出的温度为85°C至溶液的沸点温度之间，浸出的时间为0. 5 3h0
6.根据权利要求1 5中任一项所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，其特征在于步骤(3)中，将浸出液B分批次投入到第二浸出釜中。
7.根据权利要求6所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，其特征在于将浸出液B分成2 5个批次投入第二浸出釜中，各批浸出液的体积占浸出液B总体积的10 60%。
8.根据权利要求6所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，其特征在于步骤(4)中，加入氧化剂和晶种。
9.根据权利要求1 5中任一项所述的改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，其特征在于步骤(4)中，加入氧化剂和晶种。
全文摘要
本发明公开了一种改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法，包括将红土矿分成高铁含量矿与高镁含量矿两部分；将高铁含量矿进行常压浸出，过滤，所得浸出渣A备用，浸出液B投入第二浸出釜中；确定高镁含量矿的加入量，将其水性矿浆分批次投入到第二浸出釜中，于120～180℃下进行浸出；将第二浸出釜排出的矿浆过滤，对所得浸出渣C进行磁选，其中磁性部分固体作为赤铁矿产品收集，非磁性部分固体与浸出渣A合并用于回收硅产品；所得浸出液D送入镍、钴、铝和镁回收工序。该方法在获得高的镍钴浸出率的同时实现了镍钴、铁和硅的高效分离，并制取了赤铁矿产品；且生产过程中的酸耗、能耗和设备投资费用都较低。
文档编号C22B3/44GK103060549SQ20121048758
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者刘葵, 陈星新 申请人:广西师范大学