专利名称：一种蛇纹石型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法
技术领域：
本发明涉及有色金属冶金技术领域，具体涉及一种蛇纹石型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法，本发明得到的高镍氧化铁渣用作后续高炉还原熔炼生产镍铁的原料，从而实现蛇纹石型红土镍矿的清洁生产。
背景技术：
镍是一种重要的战略金属元素，其中，不锈钢用镍需求约占全球镍消费总量的66%，不锈钢工业的迅速发展驱动镍的需求也强劲增加。世界陆基镍中60%以上以红土镍矿形式存在，而其产镍量仅占世界产镍量的40 45%。因此，随着品位高、开采条件好的镍硫化矿资源日渐枯竭，加快红土镍矿冶炼工艺研究与开发，已成为目前国际上的重大冶金难题，也是关系到未来镍稳定供应的全球性课题。由于炼钢技术的进步，原来采用纯镍类原料冶炼合金钢和不锈钢的钢厂，从经济角度考虑己改用非纯镍类，使得火法冶炼发展很快。目前世界范围内，红土矿产镍量中的70%的镍是采用火法工艺流程回收，其中蛇纹石型红土镍矿以其高镍、低铁的特点，更适宜用火法工艺进行冶炼。世界上用得最多的火法处理工艺是电炉还原熔炼生产镍铁，用于生产不锈钢。具体包括回转窑-电炉还原熔炼、竖炉-电炉还原熔炼、烧结-电炉还原熔炼等工艺方法。传统火法冶炼工艺具有工艺成熟、流程短、效率高等优点，但同时也存在能耗较高、熔炼过程渣量过多、有粉尘污染等不足。中国一些民营企业 自20世纪90年代开始，自主开发了高炉冶炼红土矿生产镍铁合金新技术，并通过持续的技术进步已将小高炉冶炼的容量从IOOm3提高到600m3，取得了可喜进步。但是，由于红土镍矿组成的复杂性，特别是蛇纹石型红土矿中MgO含量较高，造渣制度难以遵循现代炼铁工艺的造渣制度，否则渣量将过大，能耗较高。此外，由于渣量大、渣层厚，导致热量难以有效传至炉缸下部，引发铁水温度变低，容易产生含镍铁水不易流出的问题。综上所述，通过研究新方法、新工艺解决火法冶炼工艺中能耗高、渣量大等难题，来实现红土镍矿火法冶炼工艺的低能耗、低排放和镍工业的可持续发展是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的是通过常压酸浸、煅烧水解实现镍、铁与镁、硅杂质的分离，提高进高炉前氧化铁渣中的镍品位，降低高炉熔炼过程的造渣量、降低能耗，同时回收盐酸介质，降低原料成本，提供一种具有工业操作性且环境友好的红土镍矿清洁处理方法。本发明以蛇纹石型红土镍矿为原料，首先进行盐酸常压浸出，使铁、镍、钴等金属元素进入酸浸液，硅进入渣相。然后将酸浸液定量打入煅烧水解炉中进行煅烧反应。炉顶产生的氯化氢气体经过多级除尘系统与氧化镁分离后进入吸收塔实现盐酸再生。煅烧炉底部收集的固体粉料主要成分为氧化铁，其中含有氧化镍，并含少量氧化钴、氧化镁和氧化铝。上述含镍氧化铁可用作后续高炉还原熔炼生产镍铁的原料。
本发明的蛇纹石型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法，包括以下步骤:I)将蛇纹石型红土镍矿研磨后，与盐酸混合进行常压浸出反应，使镍、钴、铁、镁浸出，硅进入渣相；2)将步骤I)得到的酸浸液加入煅烧水解炉，经雾化后，进行煅烧反应；3)将步骤2)煅烧反应过程生成的氯化氢气体经两级以上除尘与氯化镁分离后进入吸收塔生成盐酸；同时，收集煅烧炉及除尘器底部的混合氧化物粉末；4)将步骤3)得到的混合氧化物粉堆存，用作后续高炉还原熔炼生产镍铁的原料。根据本发明的清洁生产方法，其中，步骤I)所述蛇纹石型红土镍矿研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的80%以上；所述盐酸质量百分比浓度为17% 31% ;所述酸浸温度为50 120°C ;所述盐酸与蛇纹石型红土镍矿的质量比为2:1 4:1。根据本发明的清洁生产方法，其中，步骤2)所述酸浸液进料流量为10 1000L/h ；所述煅烧温度为500 1000°C。根据本发明的清洁生产方法，其中，步骤3)所述每级除尘使用的除尘装置为旋风除尘器、布袋除尘器或静电除尘器中的一种；所述吸收塔为单级或多级填料吸收塔；所述的回收盐酸质量百分比浓度为17% 22%。根据本发明的清洁生产方法，其中，步骤3)所述的煅烧炉底混合氧化物以氧化铁为主，其中含有氧化镍，并含少量氧化钴、氧化镁、氧化铝；除尘口物料主要为氧化镁粉末。本发明针对蛇纹石型红土镍矿火法冶炼过程渣量大、能耗高等缺点，提出了一种利用盐酸常压浸出一酸浸液煅烧水解/盐酸再生一制备高镍氧化铁渣的新工艺处理蛇纹石型红土镍矿，得到的高镍氧 化铁渣用作后续高炉还原熔炼镍铁的原料，从而实现蛇纹石型红土镍矿的清洁生产。该工艺既可实现蛇纹石型红土镍矿中镁、硅与镍、铁的分离，从而提高镍的品位，同时降低高炉还原熔炼过程的造渣量、降低能耗，又可实现盐酸介质的再生循环，降低原料成本，符合清洁生产的要求，为红土镍矿资源的大规模化工业应用提供了一条有效的途径。本发明的优势在于:(I)实现蛇纹石型红土镍矿中镁、硅与镍、铁的分离，从而提高镍的品位，同时降低高炉还原熔炼过程的造渣量、降低能耗、减少污染物排放，符合清洁生产的要求。(2)实现盐酸介质的回收利用，降低原料成本，易于实现红土镍矿资源的大规模工业化应用。
具体实施例方式实施例1原料为蛇纹石型红土镍矿，研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的80%以上，与质量百分比浓度22%的盐酸按酸矿比3:1 —同加入到搪瓷反应釜中进行混合、升温，当温度达到60°C时开始计时反应。反应结束后进行板框压滤，滤饼为硅渣，酸浸液中主要元素组成为:Fe:36.2g/L、N1:3.78g/L、Co:0.14g/L、Cr:0.39g/L、Al:0.98g/L、Mg:19.13g/L、S1:0.17g/L。将酸浸液用计量泵以lOOL/h的速度打入到煅烧水解炉内，经雾化后在700°C下进行煅烧反应。反应生成的氯化氢气体经旋风除尘和布袋除尘两级除尘后与氧化镁分离，进入两级填料吸收塔回收盐酸，平均浓度为22%。煅烧炉底部得到含镍的氧化铁渣，其中镍品位为4.1%，可用作后续高炉还原熔炼镍铁的原料。实施例2原料为蛇纹石型红土镍矿的盐酸常压浸出液，研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的80%以上，与质量百分比浓度18%的盐酸按酸矿比4:1 一同加入到搪瓷反应釜中进行混合、升温，当温度达到80°C时开始计时反应。反应结束后进行板框压滤，滤饼为硅渣，酸浸液中主要元素组成为=Fe: 30.6g/L、N1: 3.07g/L、Co: 0.33g/L、Cr: 0.41g/L、Al: 1.02g/L、Mg:20.97g/L、S1:0.15g/L。将酸浸液用计量泵以200L/h的速度打入到煅烧水解炉内，经雾化后，在600°C下进行煅烧反应。反应生成的氯化氢气体经旋风除尘和布袋除尘两级除尘后与氧化镁分离，进入两级填料吸收塔回收盐酸，平均浓度为18%。煅烧炉底部得到含镍的氧化铁渣，其中镍品位为3.9%，可用作后续高炉还原熔炼镍铁的原料。实施例3原料为蛇纹石型红土镍矿，研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的80%以上，与质量百分比浓度17%的盐酸按酸矿比4:1 一同加入到搪瓷反应釜中进行混合、升温，当温度达到50°C时开始计时反应。反应结束后进行板框压滤，滤饼为硅渣，酸浸液中主要元素组成为:Fe:33.4g/L、N1:3.56g/L、Co:0.37g/L、Cr:0.4g/L、Al:1.01g/L、Mg:20.12g/L、S1:0.14g/L。将酸浸液用计量泵以lOOOL/h的速度打入到煅烧水解炉内，经雾化后在500°C下进行煅烧反应。反应生成的氯化氢 气体经旋风除尘和布袋除尘两级除尘后与氧化镁分离，进入两级填料吸收塔回收盐酸，平均浓度为17%。煅烧炉底部得到含镍的氧化铁渣，其中镍品位为4.0%，可用作后续高炉还原熔炼镍铁的原料。实施例4原料为蛇纹石型红土镍矿的盐酸常压浸出液，研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的80%以上，与质量百分比浓度31%的盐酸按酸矿比2:1 —同加入到搪瓷反应釜中进行混合、升温，当温度达到120°C时开始计时反应。反应结束后进行板框压滤，滤饼为硅渣，酸浸液中主要元素组成为:Fe:40.7g/L、N1:4.28g/L、Co:0.42g/L、Cr:0.56g/L、Al:1.91g/L、Mg:25.99g/L、S1:0.18g/L。将酸浸液用计量泵以lOL/h的速度打入到煅烧水解炉内，经雾化后，在1000°C下进行煅烧反应。反应生成的氯化氢气体经旋风除尘和布袋除尘两级除尘后与氧化镁分离，进入两级填料吸收塔回收盐酸，平均浓度为22%。煅烧炉底部得到含镍的氧化铁渣，其中镍品位为4.3%，可用作后续高炉还原熔炼镍铁的原料。
权利要求
1.一种蛇纹石型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法，包括以下步骤: 1)将蛇纹石型红土镍矿研磨后，与盐酸混合进行常压浸出反应，使镍、钴、铁、镁浸出，硅进入渣相； 2)将步骤I)得到的酸浸液加入煅烧水解炉，经雾化后，进行煅烧反应； 3)将步骤2)煅烧反应过程生成的氯化氢气体经两级以上除尘与氯化镁分离后进入吸收塔生成盐酸；同时，收集煅烧炉及除尘器底部的混合氧化物粉末； 4)将步骤3)得到的混合氧化物粉堆存，用作后续高炉还原熔炼生产镍铁的原料。
2.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，步骤I)所述蛇纹石型红土镍矿研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的80%以上。
3.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，步骤I)所述盐酸质量百分比浓度为17% 31% ;所述酸浸温度为50 120°C ;所述盐酸与蛇纹石型红土镍矿的质量比为2:1 4:1。
4.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，步骤2)所述酸浸液进料流量为10 1000L/h ;所述煅烧温度为500 1000°C。
5.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，步骤3)所述每级除尘使用的除尘装置为旋风除尘器、 布袋除尘器或静电除尘器中的一种；所述吸收塔为单级或多级填料吸收塔。
全文摘要
本发明涉及有色金属冶金技术领域，具体涉及一种蛇纹石型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法。本发明的蛇纹石型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法，包括以下步骤1)将蛇纹石型红土镍矿与盐酸混合进行常压浸出反应；2)将步骤1)得到的酸浸液加入煅烧水解炉，进行煅烧反应；3)将步骤2)煅烧反应过程生成的氯化氢气体经两级以上除尘与氯化镁分离后进入吸收塔生成盐酸；同时，收集煅烧炉及除尘器底部的混合氧化物粉末；4)将步骤3)得到的混合氧化物粉堆存，用作后续高炉还原熔炼生产镍铁的原料。本发明既可实现蛇纹石型红土镍矿中镁、硅与镍、铁的分离，又可实现盐酸介质的再生循环，降低原料成本。
文档编号C22B3/10GK103215446SQ201310081590
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者郭强, 曲景奎, 宋云霞, 张培育, 齐涛 申请人:中国科学院过程工程研究所