专利名称：一种褐铁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，具体地，本发明涉及一种褐铁型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法，实现了铁、镍、钴、铬分离及综合利用。
背景技术：
世界陆基镍的储量约为4.7亿吨，其中39.4%以硫化矿形式存在，60.6%以氧化矿形式存在。目前，世界上镍产量的60% 65%来源于硫化矿，随着高品位含镍硫化矿资源的日益枯竭和社会发展对镍需求量的不断增加，高效低成本地开发、利用红土镍矿具有重要的意义。对于褐铁型红土镍矿的处理，目前以湿法冶金工艺为主。其中，常采用的是高压酸浸工艺。该工艺在250 270°C和4 5MPa的高温高压下进行浸出，可保证较高的镍浸出率和较低的铁浸出率。但由于高压酸浸工艺受到矿石条件、设备条件、浸出条件及结垢程度等制约，目前世界上采用加压酸浸工艺处理红土镍矿的工厂，其运行均不稳定。此外，还原焙烧-氨浸工艺也是早期常用的红土镍矿处理工艺，但它只适合处理表层的红土矿，且镍、钴的浸出率偏低，全流程镍的回收率只有75% 80%，钴回收率仅有40% 50%，这就极大限制了氨浸工艺的发展。常压浸出工艺，具有工艺简单、能耗低、设备费用低、操作条件易于控制等优点，已成为近期研究热点之一。但该工艺存在着浸出液中铁离子浓度高，铁与镍、钴等金属元素分离困难，传统沉铁工序的铁渣过滤性能差、渣量大且渣中含镍高(0.2% 0.4%)等问题，因此常压浸出工艺目前尚未实现工业化应用。综上所述，虽然关于红土镍矿的湿法冶金工艺研究和工艺应用有很多，但均存在着一些问题。本发明针对褐铁型红土镍矿盐酸常压浸出工艺存在的浸出液难处理的问题，提出了一种工艺成熟、有效的新方法。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有褐铁型红土镍矿盐酸常压浸出液中铁离子浓度高，与目标金属元素镍、钴等难以分离的问题，实现酸浸液中高浓度铁离子与镍、钴、铬的有效分离，同时回收盐酸，提升红土镍矿资源综合利用率，提供一种具有工业操作性且环境友好的红土镍矿湿法冶金清洁处理方法。本发明以褐铁型红土镍矿为原料，首先进行盐酸常压浸出，使铁、镍、钴、铬等金属元素进入酸浸液。然后将酸浸液定量地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后进入吸收塔生成盐酸；煅烧炉及除尘器底部收集的铁氧化物粉末经水洗后，镍、钴有价元素进入液相，铁、铬氧化物进入渣相，然后采用液相氧化的方式使渣中的铬溶出，从而实现铁、镍、钴、铬的分离及分步转化。本发明的褐铁型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法，包括以下步骤:I)将褐铁型红土镍矿研磨后，与盐酸混合进行常压浸出反应，使镍、钴、铁、铬浸出；
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后进入吸收塔生成盐酸；同时，收集煅烧炉及除尘器底部的铁氧化物粉末；4)将步骤3)得到的铁氧化物粉末用清水洗涤、过滤，得到含水溶性N1、Co的酸性滤液和含氧化铁、氧化铬的不溶性固体滤饼；5)将步骤4)得到的固体滤饼与氧化剂混合，进行液相氧化反应，反应后过滤、洗涤，使可溶性Cr进入液相，然后经萃取、还原制得相应铬产品；渣相经烘干后得到铁精粉；6)将步骤4)得到的酸性滤液进行萃取、沉淀、电解，制得N1、Co产品。根据本发明的清洁生产方法，其中，步骤I)所述褐铁型红土镍矿研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的85%以上；所述盐酸质量百分比浓度为18% 36%;所述酸浸温度为50 120°C ;所述盐酸与褐铁型红土镍矿的质量比为2:1 5:1。步骤I)所述的常压浸出反应，可以使镍、钴、铁、铬高效浸出，浸出液中总铁浓度达到 120g/L 左右(100 120g/L)。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300 800°C。步骤2)优选使用计量泵将酸浸液打入煅烧水解炉。所述酸浸液进入煅烧水解炉经雾化后，与高温气体进行煅烧反应。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；所述回收盐酸质量百分比浓度为17% 22%;所述的固体粉末成分主要是Fe2O3，其中夹带着NiCl2、CoCl2、Cr2O3 等。根据本发明的清洁生产方法，其中，步骤4)所述洗涤温度控制在30 95°C ;所述的洗涤时间为0.5 2小时。根据本发明的清洁生产方法，其中，步骤5)所述的氧化反应温度控制在80 1400C ;所述的氧化剂为高氯酸盐、高锰酸盐或双氧水；所述铬产品为氧化铬、氢氧化铬等。根据本发明的清洁生产方法，其中，步骤6)所述的镍、钴产品为镍盐、钴盐、电解镇、电解钻等。本发明提出了一种实现褐铁型红土镍矿盐酸常压浸出过程铁与镍、钴、铬分离及综合利用的清洁生产工艺，其优势在于:(I)实现褐铁型红土镍矿常压浸出液中高浓度铁离子与目标金属元素镍、钴的分离，有效解决红土镍矿常压浸出液难以处理的问题。(2)实现盐酸的回收利用，实现铁、镍、钴、铬综合利用；同时，减少污染物氯化氢的排放，符合清洁生产的要求，为红土镍矿资源的综合利用提供了一条有效的途径。
具体实施例方式实施例1原料为褐铁型红土镍矿，研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的85%以上，与质量百分比浓度31%的盐酸按酸矿质量比2.5:1—同加入到搪瓷反应釜中进行混合、升温，当温度达到100°C时开始计时反应。反应结束后进行板框压滤，酸浸液中主要元素组成为:Fe2O3:114.7g/L、N1:2.76g/L、Co:0.24g/L、Cr:3.09g/L、Al:7.98g/L、Mg:3.93g/L。将酸浸液用计量泵以100L/h的流量打入到煅烧水解炉内，经雾化后，在300°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进入两级填料吸收塔，回收的盐酸平均浓度为22%。煅烧炉及除尘底部的铁氧化物粉末在95°C下洗涤lh，过滤后，N1、Co进入液相。滤饼用质量百分比浓度10%的高锰酸钾溶液在130°C下进行氧化反应，反应结束后过滤，Cr进入液相，其转化率达到99%，渣相烘干后得到Fe2O3粉末，其纯度达到90%以上。实施例2原料为褐铁型红土镍矿，研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的85%以上，与质量百分比浓度22%的盐酸按酸矿质量比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，酸浸液中主要元素组成为:Fe2O3:120.6g/L、N1:3.07g/L、Co:0.33g/L、Cr:4.llg/L、Al:8.02g/L、Mg:2.97g/L。将酸浸液用计量泵以50L/h的流量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进入两级填料吸收塔，回收的盐酸平均浓度为18%。煅烧炉及除尘底部的铁氧化物粉末在60°C下洗涤1.5h，过滤后，N1、Co进入液相。滤饼用质量百分比浓度20%的高氯酸溶液在80°C下进行氧化反应，反应结束后过滤，Cr进入液相，其转化率达到99%，渣相烘干后得到Fe2O3粉末，其纯度达到90%以上。实施例3原料为褐铁型红土镍矿，研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的85%以上，与质量百分比浓度18%的盐酸按酸矿质量比5:1 —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，酸浸液中主要元素组成为:Fe2O3:119.3g/L、N1:3.55g/L、Co:0.36g/L、Cr:4.35g/L、Al:8.56g/L、Mg:3.05g/L。将酸浸液用计量泵以1000L/h的流量打入到煅烧水解炉内，经雾化后，在300°C下进行煅烧反应。反应生成的氯化氢气体经旋风除尘和静电除尘两级除尘后进入两级填料吸收塔，回收的盐酸平均浓度为22%。煅烧炉及除尘底部的铁氧化物粉末在30°C下洗涤2h，过滤后，N1、Co进入液相。滤饼用质量百分比浓度10%的高氯酸钾溶液在140°C下进行氧化反应，反应结束后过滤，Cr进入液相，其转化率达到99%，渣相烘干后得到Fe2O3粉末，其纯度达到90%以上。实施例4原料为褐铁型红土镍矿，研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的85%以上，与质量百分比浓度36%的盐酸按酸矿质量比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，酸浸液中主要元素组成为:Fe2O3:121.7g/L、N1:3.98g/L、Co:0.38g/L、Cr:4.97g/L、Al:8.68g/L、Mg:3.23g/L。将酸浸液用计量泵以10L/h的流量打入到煅烧水解炉内，经雾化后，在800°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进入两级填料吸收塔，回收的盐酸平均浓度为17%。煅烧炉及除尘底部的铁氧化物粉末在95°C下洗涤0.5h，过滤后，N1、Co进入液相。滤饼用质量百分比浓度20%的双氧水在80°C下进行氧化反应,反应结束后过滤，Cr进入液相，其转化率 达到90%，渣相烘干后得到Fe2O3粉末，其纯度达到90%以上。
权利要求
1.一种褐铁型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法，包括以下步骤: 1)将褐铁型红土镍矿研磨后，与盐酸混合进行常压浸出反应，使镍、钴、铁、铬浸出； 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后进入吸收塔生成盐酸；同时，收集煅烧炉及除尘器底部的铁氧化物粉末； 4)将步骤3)得到的铁氧化物粉末用清水洗涤、过滤，得到含水溶性N1、Co的酸性滤液和含氧化铁、氧化铬的不溶性固体滤饼； 5)将步骤4)得到的固体滤饼与氧化剂混合，进行液相氧化反应，反应后过滤、洗涤，使可溶性Cr进入液相，然后经萃取、还原制得相应铬产品；渣相经烘干后得到铁精粉； 6)将步骤4)得到的酸性滤液进行萃取、沉淀、电解，制得N1、Co产品。
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)所述褐铁型红土镍矿研磨后粒度控制在200目以下的占总矿量的85%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18% 36% ;所述酸浸温度为50 120°C ;所述盐酸与褐铁型红土镍矿的质量比为2:1 5:1。
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300 800°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。
6.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，步骤4)所述洗涤温度控制在30 95°C ;所述的洗涤时间为0.5 2小时。
7.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，步骤5)所述的氧化反应温度控制在80 140 0C ο
8.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，步骤5)所述的氧化剂为高氯酸盐、高锰酸盐或双氧水。
全文摘要
本发明涉及一种褐铁型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法。本发明的褐铁型红土镍矿盐酸常压浸出清洁生产方法，包括以下步骤1)将褐铁型红土镍矿与盐酸混合进行常压浸出反应；2)将步骤1)得到的酸浸液进行煅烧反应；3)将步骤2)生成的氯化氢气体经除尘后进入吸收塔生成盐酸；同时，收集铁氧化物粉末；4)将步骤3)得到的铁氧化物粉末用清水洗涤、过滤；5)将步骤4)得到的固体滤饼进行液相氧化反应，制得相应铬产品；渣相得到铁精粉；6)将步骤4)得到的酸性滤液制得Ni、Co产品。本发明可以实现褐铁型红土镍矿常压浸出液中铁与镍、钴、铬的分离，有效解决红土镍矿常压浸出液难以处理的问题。
文档编号C22B3/10GK103173613SQ20131008185
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者曲景奎, 郭强, 齐涛, 宋云霞, 张培育, 时美玲 申请人:中国科学院过程工程研究所