一种红土镍矿盐酸常压浸出过程铁与镍、钴、硅分离与综合利用的清洁生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种褐铁型红土镍矿盐酸常压浸出—酸浸液中蛇纹石型红土镍矿选择性浸出—水解耦合反应—含Fe、Si氧化物分离、纯化制备铁精粉及建材用SiO2的红土镍矿清洁生产方法，该方法可解决红土镍矿传统常压浸出液难以处理、酸耗大的问题，实现镍、钴、铁分离及综合利用。
【专利说明】—种红土镍矿盐酸常压浸出过程铁与镍、钴、硅分离与综合利用的清洁生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有色金属冶金技术和矿产资源综合利用领域，具体涉及到一种红土镍矿盐酸常压浸出过程铁与镍、钴、硅分离与综合利用的清洁生产方法。
【背景技术】
[0002]镍，作为重要的战略金属，广泛应用于航空航天、机械制造、电器仪表及化工冶金等工业部门。镍的矿物资源主要有硫化镍矿和氧化镍矿(又称红土镍矿)。硫化镍矿含镍1%左右，选矿后的精矿品位可达6~12%，加上伴生的有价金属(铜、钴)可达6~15%，经济价值比较高。因而，前些年世界镍工业生产的镍，主要来自硫化镍矿资源，约占总产镍量的70%。随着优质、易采的硫化镍矿资源的减少，对环境要求的提高，红土镍矿提取技术的进步以及镍价格波动等因素的影响，从红土镍矿中生产镍具有重要的意义。
[0003]红土镍矿的冶炼方法根据矿物成分的不同而不同，主要分为火法冶金和湿法冶金两类。火法冶金主要处理镍品位较高的蛇纹石矿，该方法具有流程短、效率高等优点，但能耗较高，且不易处理钴含量高的红土镍矿。湿法冶金法主要有还原焙烧一氨浸法、高压酸浸法、常压酸浸法等。还原焙烧一氨浸法的主要优点是氨介质可循环使用，消耗量小，适宜于处理含MgO较高的蛇纹石矿。但钴的浸出率偏低、方法流程长、且受矿种的局限性较大。高压酸浸法适于处理褐铁型红土镍矿，其最大的优点是镍、钴浸出率可达到90%以上。但浸出方法条件较苛刻(250~270°C、4~5MPa)、红土矿资源利用率较低。常压酸浸法由于其设备投资小、方法条件温和、技术风险小、矿种普适性更强，已成为具有吸引力的红土镍矿冶炼方法之一。但到目前为止，常压酸浸法还未实现大规模工业应用，其主要问题在于酸耗大、浸出液难以处理。以低品位褐铁型红土镍矿为例，原矿中的Fe/Ni质量比可以达到50以上，而且镍主要以晶格取代的形式赋存在铁矿物中，要使镍比较完全的浸出，则有大量的铁浸入溶液，往往酸浸液中铁含 量可达100g/L以上。如果采用普通中和剂进行沉淀除铁，则沉淀量很大，会造成过滤困难、镍/钴夹带损失大等问题；如果采用萃取方式除铁，则萃取剂用量较大。因此如何解决常压酸浸过程酸耗大，浸出液中Fe、Ni分离的难题是常压酸浸法走向工业化的主要瓶颈。
[0004]综上所述，鉴于传统常压酸浸法能耗低、流程短、且操作条件温和的优势，本发明针对红土镍矿盐酸常压酸浸酸耗大、浸出液Fe、Ni难以分离的问题，提出了一种红土镍矿盐酸常压浸出方法。
【发明内容】
[0005]针对传统红土镍矿盐酸常压浸出过程酸耗大，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，本发明的目的是提供一种红土镍矿盐酸常压浸出过程铁与镍、钴、硅分离与综合利用的清洁生产方法，该方法能实现酸浸液中高浓度铁离子与镍、钴的有效分离，降低单位镍、钴产品的酸耗，提升红土镍矿资源综合利用率。[0006]为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案:
[0007]本发明首先以盐酸为浸出介质，对褐铁型红土镍矿进行常压酸浸；然后以此酸浸浸出液为介质，利用其中的余酸对蛇纹石型红土镍矿中N1、Co等进行选择性浸出；同时，在较温和条件下(T=120~150°C)，促使溶液中的Fe发生水解反应，从而实现Fe与N1、Co目标元素的分离，且降低单位N1、Co产品的酸耗。浸出渣用稀盐酸浸出，液固分离后，FeCl3滤液经中和、过滤、洗涤、烘干，得到高品位的铁精粉；Si02滤饼经洗涤、烘干后可做建材原料。从而实现镍、钴、铁、硅的分离及分步转化。
[0008]该方法具体包括以下步骤:
[0009]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、铁高效浸出，酸浸出液中总铁浓度达100g/L~120g/L ;N1、Co浓度分别达到2g/L和0.lg/L以上。
[0010]所述的红土镍矿粒度控制在200目的矿量占总矿量的90%。
[0011 ] 所述的盐酸浓度为20%~36%。
[0012]所述的酸浸温度为60~100°C。
[0013]所述的酸矿质量比为1:1~5:1。
[0014]2)将蛇纹石型红土镍矿研磨后，与步骤I)得到的酸浸液混合，进行浸出-水解耦合反应。
[0015]所述的浸出-水解耦合反应可实现镍、钴、镁的选择性浸出，以及铁、铬、铝的选择性水解。
[0016]所述的红土镍矿粒度控制在200目的矿量占总矿量的90%。
[0017]所述的浸出-水解耦合反应温度控制在120~150°C。
[0018]所述的酸浸液与蛇纹石红土镍矿质量比1:1~2:1。
[0019]3)将步骤2)反应得到的浆料经液固分离后，分别得到含有Fe、Si氧化物的滤饼，以及含有N1、Co离子的酸性滤液。
[0020]所述的滤饼中Fe质量百分含量为20~25%，Si质量百分含量为15%~25%。
[0021]所述的滤液中Ni浓度为4~6g/L,Co浓度为0.2~0.5g/L,Mg浓度为30~35g/L，Fe浓度在2~3g/L以下。
[0022]4)将步骤3)得到的含Fe、Si氧化物的滤饼与稀盐酸混合进行浸出反应，反应后的浆料进行液固分离，得到含FeCl3的滤液和SiO2的滤饼。
[0023]所述的稀盐酸浓度为16%~22%。
[0024]所述的浸出温度控制在60~100°C。
[0025]所述的稀盐酸与含Fe、Si氧化物的滤饼的质量比为2:1~5:1。
[0026]5)将步骤4)得到的含FeCl3滤液进行中和、过滤、洗涤、烘干，得到高品位的铁精粉；Si02滤饼经洗涤、烘干后可做建材原料；
[0027]所述的中和剂为镁的氧化物或其碱，或者钙的氧化物或其碱，例如MgO、CaO、Mg(OH)2, Ca(OH)2中的一种或多种；所述中和剂还可以是其他相关离子的盐、碱或其氧化物，比如碳酸钠或氢氧化钠等。
[0028]所述的中和温度为室温。
[0029]所述的洗涤温度控制在50~90°C。
[0030]所述的洗涤时间为0.5~I小时。[0031]6)将步骤3)得到的含有N1、Co离子的酸性滤液经除杂、萃取、沉淀、电解等工序，可制得相应的N1、Co产品。
[0032]所述的镍、钴产品可以是电解镍、镍粉、电解钴或碳酸钴等。
[0033]本发明提供一种褐铁型红土镍矿盐酸常压浸出一酸浸液中蛇纹石型红土镍矿选择性浸出一水解耦合反应一含Fe、Si氧化物分离、纯化制备铁精粉及建材用SiO2的红土镍矿清洁生产方法，该方法可解决红土镍矿传统常压浸出液难以处理、酸耗大的问题，实现镍、钴、铁分离及综合利用，有效解决红土镍矿常压浸出液难以处理的问题，同时降低单位镍、钴产品的酸耗，又可实现镍、钴、铁、硅的综合利用，创造出更大的经济效益，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，是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。
[0034]本发明提出了一种红土镍矿盐酸常压浸出过程铁与镍、钴分离及综合利用的清洁生产方法，其优势在于:
[0035]I)实现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。
[0036]2)降低单位镍、钴产品的酸耗，从而降低原料成本。
[0037]3)实现镍、钴、铁、硅综合利用，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。
【具体实施方式】
[0038]下面以【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0039]实施例1`
[0040]以褐铁型红土镍矿为原料，将其研磨，粒度控制在200目的矿量占总矿量的90%，研磨后与36%的盐酸按酸矿质量比1:1 一同加入到搪瓷反应釜中进行混合、升温，当温度达到10(TC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:Fe: 120.7g/L、N1:2.88g/L、Co:0.19g/L、Cr:2.89g/L、Al:5.98g/L、Mg:3.03g/L。再以蛇纹石型红土镍矿为原料，将其研磨，粒度控制在200目的矿量占总矿量的90%，研磨后与上述浸出液按酸矿质量比1:1 一同加入到均相反应釜中进行混合、升温，当反应达到150°C时开始计时反应。反应结束后进行液固分离，含有N1、Co离子的酸性滤液主要组成为:Fe:1.67g/L、N1:5.76g/L、Co:0.38g/L、Mg:31.24g/L，作为后续提取N1、Co的原料。滤饼主要组成为:Fe:23.72%、S1:22.64%、Cr: 1.61%, Al: 2.64%, Mg: 1.42%,以此滤饼为原料，与 22% 的盐酸按酸矿质量比2:1混合，在100°C进行浸出反应，反应结束后进行液固分离。SiO2滤饼经洗涤、烘干后可作建材原料，其中SiO2纯度达到90%以上；以FeCl3滤液为原料，加入一定量MgO在室温下进行中和反应，反应结束后经过滤、洗涤、烘干，得到铁精粉，Fe品位达到65%以上，其中洗涤温度控制在50~90°C，洗涤时间为0.5~I小时。含有N1、Co离子的酸性滤液经除杂、萃取、沉淀、电解等工序，可制得相应的N1、Co产品，所述的镍、钴产品可以是电解镍、镍粉、电解钴或碳酸钴等。
[0041]实施例2
[0042]以褐铁型红土镍矿为原料，将其研磨，粒度控制在200目的矿量占总矿量的90%，研磨后与20%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60°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:Fe:100.12g/L、N1:2.06g/L、Co:0.lg/L,Cr: 1.67g/L、Al:3.99g/L、Mg:2.06g/L。再以蛇纹石型红土镍矿为原料，将其研磨，粒度控制在200目的矿量占总矿量的90%，研磨后与上述浸出液按酸矿质量比2:1 —同加入到均相反应釜中进行混合、升温，当反应达到120°C时开始计时反应。反应结束后进行液固分离，含有N1、Co离子的酸性滤液主要组成为:Fe:2.67g/L、N1:4.56g/L、Co:0.29g/L、Mg:30.78g/L，作为后续提取N1、Co的原料。滤饼主要组成为:Fe: 24.08%、S1: 25.47%、Cr: 1.77%、Al: 2.56%、Mg: 1.33%,以此滤饼为原料，与 16% 的盐酸按酸矿质量比5:1混合，在60°C进行 浸出反应，反应结束后进行液固分离。SiO2滤饼经洗涤、烘干后可作建材原料，其中SiO2纯度达到90%以上；以FeCl3滤液为原料，加入一定量MgO在室温下进行中和反应，反应结束后经过滤、洗涤、烘干，得到铁精粉，Fe品位达到65%以上，其中洗涤温度控制在50~90°C，洗涤时间为0.5~I小时。含有N1、Co离子的酸性滤液经除杂、萃取、沉淀、电解等工序，可制得相应的N1、Co产品，所述的镍、钴产品可以是电解镍、镍粉、电解钴或碳酸钴等。
【权利要求】
1.一种红土镍矿盐酸常压浸出过程铁与镍、钴、硅分离与综合利用的清洁生产方法，其特征是，所述方法包括以下步骤: 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、铁浸出，酸浸出液中总铁浓度达到100g/L~120g/L ;N1、Co浓度分别达到2g/L和0.lg/L以上； 2)将蛇纹石型红土镍矿研磨后，与步骤I)得到的酸浸液混合，进行浸出-水解耦合反应； 3)将步骤2)反应得到的浆料经液固分离后得到含有Fe、Si氧化物的滤饼，以及含有N1、Co离子的酸性滤液； 4)将步骤3)得到的含Fe、Si氧化物的滤饼与稀盐酸混合进行浸出反应，反应后的浆料进行液固分离，得到含FeCl3的滤液和SiO2的滤饼； 5)将步骤4)得到的含FeCl3滤液进行中和、过滤、洗涤、烘干，得到高品位的铁精粉；SiO2滤饼经洗涤、烘干，作为建材原料； 6)将步骤3)得到的含有N1、Co离子的酸性滤液经除杂、萃取、沉淀、电解工序，制得相应的N1、Co产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤I)中褐铁型红土镍矿粒度控制在200目的矿量占总矿量的90% ;盐酸浓度为20%~36% ;酸浸温度控制在60~100°C ;酸矿质量比为1:1~5:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤2)中蛇纹石型红土镍矿粒度控制在200目的矿量占总矿量的90% ;浸出-水解耦合反应温度控制在120~150°C ;酸浸液与蛇纹石型红土镍矿质量比1:1~2:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤3)滤饼中Fe质量百分含量为20~25%，Si质量百分含量为15%~25% ;酸性滤液中Ni浓度为4~6g/L，Co浓度为0.2~0.5g/L，Mg浓度为30~35g/L, Fe浓度在2~3g/L以下。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤4)中稀盐酸浓度为16%~22%;浸出温度控制在60~100°C ;稀盐酸与含有Fe、Si氧化物的滤饼的质量比为2:1~5:1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤5)的中和剂为镁的氧化物或其碱，或者钙的氧化物或其碱。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是，步骤5)的中和剂为180、0&0、1%(0!1)2、Ca(OH)2的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤5)的中和温度为室温。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤5)中和后铁氧化物，以及SiO2滤饼的洗涤温度控制在50~90°C，洗涤时间为0.5~I小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤6)得到的N1、Co产品为电解镍或镍粉或电解钴或碳酸钴。
【文档编号】C22B23/00GK103757261SQ201310654625
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】郭强, 曲景奎, 齐涛, 张培育, 时美玲, 孟龙 申请人:中国科学院过程工程研究所