含镍残积矿处理的方法
【专利摘要】本发明公开了一种处理含镍残积矿方法，该方法包括下列步骤：将所述含镍残积矿分为镁质矿和铁质矿；利用硫酸对所述铁质矿进行浸出处理，以便获得含有硫酸铁的浸出液，其中，所述含有硫酸铁的浸出液中游离酸的含量为40～45g/L；在85～98摄氏度的温度下，利用所述镁质矿对所述含有硫酸铁的浸出液进行第一中和处理，以便将所述浸出液中游离酸的含量降至5g/L；在85～98摄氏度的温度下，利用第一中和剂对经过第一中和处理的浸出液进行第二中和处理，以便将所述经过第一中和处理的浸出液的pH维持在1.0～2.5；以及利用第二中和剂对经过第二中和处理的浸出液进行第三中和处理并过滤，以便获得高铁滤渣和含有镍钴的浸出液。利用该方法能够有效地回收含镍残积矿中的有价金属。
【专利说明】含镍残积矿处理的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金领域，具体涉及含镍残积矿处理的方法。
【背景技术】
[0002]对含镍残积矿进行硫酸浸出处理时，在镍、钴等有价金属溶出的同时，大量铁和镁等杂质也会同时溶出。在冶金行业中，通常采用铁矾法除铁，简言之，通过在浸出液中引入钠离子，控制pH值在1.1-1.2左右，从而生成黄钠铁矾法，以达到除铁的目的。然而，铁矾法除铁所产生的铁渣由于含铁低含硫高渣性疏松致使难以用于诸如水泥、建材等行业。造成大量渣堆存，不仅占有大量土地，也对环境造成潜在污染。
[0003]因而，目前处理含镍残积矿的方法仍有待改进。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出既可以有效处理含镍残积矿，又可以合理利用含镍残积矿，增加企业收入的同时，又可以减少对环境污染的含镍残积矿处理方法。
[0005]由此，本发明提出了一种处理含镍残积矿方法。根据本发明的实施例，该方法包括下列步骤:将所述含镍残积矿分为镁质矿和铁质矿；利用硫酸对所述铁质矿进行浸出处理，以便获得含有硫酸铁的浸出液，其中，所述含有硫酸铁的浸出液中游离酸的含量为40~45g/L ;在85~98摄氏度的温度下，利用所述镁质矿对所述含有硫酸铁的浸出液进行第一中和处理，以便将所述浸出液中游离酸的含量降至5g/L ;在85~98摄氏度的温度下，利用第一中和剂对经过第一中和处理的浸出液进行第二中和处理，以便将所述经过第一中和处理的浸出液的PH维持在·1.0~2.5 ;以及利用第二中和剂对经过第二中和处理的浸出液进行第三中和处理并过滤，以便获得高铁滤渣和含有镍钴的浸出液。通过该方法，可以有效去除含镍残积矿中的含铁化合物，且可以得到高铁高硅的滤渣。高铁高硅滤渣，渣性好，可以广泛用于制砖，水泥等行业。另外净化后的镍液可以继续回收镍、钴等产品。因此，本发明提出的新的处理残积镍矿的方法，不但减少了冶炼金属产生废渣对环境造成二次污染，且大大提高资源有效利用。
[0006]根据本发明的实施例，该方法还可以具有下列附加技术特征:
[0007]在本发明的一个实施例中，所述镁质矿含有18~20重量％的镁。由此，可以进一步提高利用镁质矿进行第一中和处理的效率，从而进一步提高处理含镍残积矿的效率。
[0008]在本发明的一个实施例中，所述第一中和剂和所述第二中和剂分别独立为选自镁、镍和钴的至少之一的氧化物、氢氧化物或碳酸盐。由此，可以进一步提高第二中和处理和第三中和处理的效率。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述第一中和处理和所述第二中和处理的至少之一是在含氧氛围下进行的。由此，可以在中和处理的过程中，可以将二价铁离子转化为三价铁离子，从而可以进一步提高除铁效率。在本发明的一个实施例中，所述含氧氛围是由纯氧或空气提供的。由此，可以进一步提闻将二价铁转化为二价铁的效率，从而可以进一步提闻除铁效率。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述第一中和处理、第二中和处理和第三中和处理的至少之一是在常压下进行的。由此，可以提高该方法的安全性能，降低设备投入，从而降低了该方法的实施成本。
[0011]在本发明的一个实施例中，在对经过第二中和处理的浸出液进行第三中和处理之前，对所述经过第二中和处理的浸出液进行过滤洗涤，以便获得滤液和高铁高硅滤渣；以及将所得到的滤液进行第三中和处理。由此，可以实现对高铁高硅铝渣的回收，发明人发现，二氧化硅在高铁高硅铝渣中的含量为55~60重量％以及大约20%的铁，从而适合用作建材工业材料。
[0012]在本发明的一个实施例中，在第一中和处理和第二中和处理至少之一的过程中，以250rpm的搅拌速度对中和体系进行搅拌。由此,可以进一步提高中和反应的效率,从而进一步提高对含镍残积矿的处理效率。
[0013]在本发明的一个实施例中，进一步包括将所述经过第三中和处理后的滤渣与所述铁质矿进行浸出处理。由此，可以将滤渣返回浸出处理步骤，实现对滤渣的循环处理，从而可以提高除铁效率，和对残留于滤渣中的镍钴进行有效回收。
[0014]在本发明的一个实施例中，进一步包括从所述含镍钴浸出液中回收镍和钴的步骤，由此，可以有效地获得镍钴金属。
[0015]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本发明的上述和/或附加的`方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0017]图1是根据本发明一个实施例的处理含镍残积矿的方法的流程示意图。
[0018]图2是根据本发明另一个实施例的处理含镍残积矿的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0020]在本文中所使用的“第一”、“第二”等类似术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0021]下面参考图1对根据本发明实施例的处理含镍残积矿的方法进行说明。如图1所示，本发明的处理含镍残积矿的方法可以包括:
[0022]SlOO:对铁质矿进行硫酸浸出处理
[0023]在对含镍残积矿进行硫酸浸出处理之前，需要将含镍残积矿分为镁质矿和铁质矿。然后，利用硫酸对铁质矿进行浸出处理，以便获得含有硫酸铁的浸出液。根据本发明的实施例，含有硫酸铁的浸出液中游离酸的含量可以为40~45g/L。在本文中，所使用的术语“镁质矿”是指含镍残积矿中镁含量比较高的矿石，通常镁含量约为16%，在本文中，所使用的术语“铁质矿”是指含镍残积矿中铁含量比较高的矿石，通常铁含量为25~30%。本领域技术人员可以采用任何已知的方法，对镁质矿和铁质矿进行区分。例如，根据本发明的实施例，可以通过粒度对镁质矿与铁质矿的混合物进行筛分分别得到镁质矿和铁质矿。
[0024]根据本发明的实施例，利于硫酸对铁质矿进行浸出处理的方式并不受特别限制。本领域技术人员可以采用任何已知的方法进行硫酸浸出处理。根据本发明的实施例，可以在将铁质矿进行硫酸浸出处理之前，预先将铁质矿进行粉碎，例如可以将铁质矿进行粉碎至粒度不大于75微米(200目)的颗粒占95重量％以上。在将铁质矿粉碎之后，可以将经过粉碎的铁质矿与硫酸混合。这里的硫酸的浓度并不受特别限制。根据本发明的实施例，可以采用硫酸溶液，例如浓度为93~98%的硫酸溶液。
[0025]在硫酸浸出反应中，硫酸会与铁质矿中的金属元素发生化学反应，主要如下:
[0026]Ni CHH2SO4=Ni S04+H20
[0027]2Fe00H+3H2S04=Fe2 (SO4) 3+4H20
[0028]由此，在所得到的浸出液中含有上述浸出的金属离子，其中以硫酸盐形式存在的铁离子的含量较高，例如硫酸铁和硫酸亚铁。根据本发明的实施例，进行硫酸浸出反应时，所采用的硫酸溶液和铁质矿的比例并不受特别限制，只要在所得到的含有硫酸铁的浸出液中游离酸的含量在40~45g/L范围内即可，换句话说，在最终得到的含有硫酸铁的浸出液中仍然含40~45g/L的未完全反应的硫酸，即为硫酸浸出反应所加入的硫酸的量是过量的。
[0029]S200:第一中和处理
·[0030]在该步骤中，可以在85~98摄氏度的温度下，利用镁质矿对在前一步骤中所得到的含有硫酸铁的浸出液进行第一中和处理，以便将浸出液中游离酸的含量降至5g/L。根据本发明实施例，在利用镁质矿在与硫酸铁的浸出液进行第一中和处理之前，可以预先将镁质矿进行粉碎，例如可以将铁质矿进行粉碎至粒度不大于75微米(200目)的颗粒占95重量％以上。进行第一中和处理时，所采用硫酸铁的浸出液与镁质矿的比例并不受特别限制，只要将所得到的含有硫酸铁的浸出液中游离酸的含量降至5g/L即可，由此可以将pH值调节至1.0~2.5之间。根据本发明的实施例，镁质矿与硫酸铁的浸出液加入反应器的方式并不受特别限制，根据本发明实施例，在进行第一中和处理时，可以将在85~95摄氏度的温度下进行该中和反应，并且根据本发明的实施例，加热的方式并不受特别限制，可采用电加热、燃烧生热等方法。根据本发明的实施例，在进行第一中和处理时，由于反应温度接近沸点，因而可以确保第一中和处理反应中，镁质矿会与含有硫酸铁浸出液发生化学反应，主要如下:
[0031]H2S04+Mg0=MgS04+H20
[0032]Fe2 (SO4) 3+3H20=Fe203+3H2S04
[0033]从上述反应式，可以看出第一中和处理时，会主要发生两种反应，一是镁质矿中含镁化合物与所述含硫酸铁浸出液中残余游离酸发生中和反应，根据本发明实施例，含镁化合物可以包括氧化镁、碳酸镁和氢氧化镁至少之一。二是随着含硫酸铁的浸出液中游离酸被中和，当所述含硫酸铁浸出液的PH值调节至1.0~2.5时，含硫酸铁的浸出液中三价铁离子发生水解反应，生成含铁氧化物。
[0034]根据本发明的实施例，上述反应可以在常压下进行，由此，可以提高该方法的安全性能，降低设备投入，从而降低了该方法的实施成本。
[0035]根据本发明的实施例，用于实施上述中和反应的反应器的种类并不受特别限制，本领域技术人员可选择任何已知反应器。根据本发明实施例，在进行第一中和处理时，可通过机械搅拌方式将镁质矿与含有硫酸铁的浸出液均匀混合，以便提高提高第一中和处理的效率。根据本发明的实施例，搅拌速度可以为200~300rpm,优选250rpm。由此,可以进一步提闻中和反应的效率，从而进一步提闻对含镇残积矿的处理效率。
[0036]S300:第二中和处理
[0037]根据本发明实施例，由于在进行第一中和的过程中，含硫酸铁浸出液中的三价铁离子会发生水解反应，在三价铁离子沉淀的同时，生成了硫酸。为使得水解反应持续进行，根据本发明实施例，在85~98摄氏度的温度下，进行了第二中和处理。具体的，在该步骤中，将第一碱性中和试剂加入到含硫酸铁的浸出液中。
[0038]根据本发明的实施例，在该第二中和处理中，含硫酸铁的浸出液中的酸会与碱性中和试剂发生化学反应，主要如下:
[0039]or+H+=H2O
[0040]通过该第二中和处理，所述含硫酸铁的浸出液pH值维持在1.0~2.5之间，从而含硫酸铁的浸出液中的三价铁离子不断发生水解反应，其中第二中和处理时间并不受特别限制，只要含硫酸铁的浸出液中的85~90%三价铁离子沉淀即可，例如可以控制反应时间为I~4h。
[0041]根据本发明的实施例，第一碱性中和试剂的种类并不受特别限制，可为选自镁、镍和钴的至少之一的氧化物、氢氧化物`或碳酸盐。换句话说，第一碱性中和试剂可以为选自下列的至少一组:
[0042](a)镁的氧化物、氢氧化物的碳酸盐的至少之一；
[0043](b)镍的氧化物、氢氧化物的碳酸盐的至少之一；以及
[0044](C)钴的氧化物、氢氧化物的碳酸盐的至少之一。
[0045]由此，可以进一步提高利用第一碱性中和试剂进行第二中和处理的效率。
[0046]根据本发明的实施例，第一碱性中和试剂的形式并不受特别限制，即可以是将溶液状态的第一碱性中和试剂加入到经过第一中和处理的浸出液中，也可以直接将固体状态的第一碱性中和试剂加入到经过第一中和处理的浸出液中。
[0047]根据本发明的实施例，在进行第二中和处理时，所采用硫酸铁的浸出液与第一碱性中和试剂的比例并不受特别限制，只要将所得到的含有硫酸铁的浸出液PH值维持在
1.0~2.5之间即可。根据本发明的实施例，上述第二中和反应可以在常压下进行，由此，可以提高该方法的安全性能，降低设备投入，从而降低了该方法的实施成本。
[0048]根据本发明的实施例，用于实施上述中和反应的反应器的种类并不受特别限制，本领域技术人员可选择任何已知反应器。根据本发明实施例，在进行第二中和处理时，可通过机械搅拌方式将第一碱性中和试剂与含有硫酸铁的浸出液均匀混合，以便提高提高第二中和处理的效率。根据本发明的实施例，搅拌速度可以为200~300rpm，优选250rpm。由此，可以进一步提闻中和反应的效率，从而进一步提闻对含镇残积矿的处理效率。[0049]根据本发明的实施例，在进行第二中和处理之后，可以将中和后浆液进行过滤，洗涤，得到高铁高硅滤渣。根据本发明的实施例，过滤，洗涤方式并不受特别限制，本领域技术人员可采用任何已知的过滤，洗涤方式。根据本发明的实施例，所得到的高铁高硅滤渣由于其含铁高，含硅高，因而可广泛运用于制砖，水泥等建材工业。
[0050]另外，根据本发明实施例，由于含硫酸亚铁的浸出液中含有少量亚铁离子，因此，在本发明实施例中，第一中和处理和第二中和处理的至少之一是在含氧氛围下进行的。由此，可以在中和处理的过程中，将二价铁离子转化为三价铁离子，从而可以进一步提高除铁效率。根据本发明实施例中，含氧氛围可通过在第一中和处理和第二中和处理中引入纯氧、空气、双氧水、高氯酸钾的至少之一或它们的组合，其中，根据本发明实施例，可通过加入纯氧或空气，从而可以进一步提闻除铁效率。
[0051]S400:第三中和处理
[0052]根据本发明实施例，将经过第二中和处理的含硫酸铁的浸出液过滤，得到滤液和高铁高硅滤渣，其中滤液含有镍、钴等金属。根据本发明实施例，为回收滤液中镍和钴，对滤液进行了第三中和处理。具体地，在85~98摄氏度的温度下，将第二碱性中和试剂加入滤液中进行第三中和处理。
[0053]根据本发明的实施例，在该第三中和处理中，经过第二中和处理后的浸出液中的游离酸会与第二碱性中和试剂发生化学反应，主要如下:
[0054]or+H+=H2O
[0055]根据本发明的实施例，第二碱性中和试剂的种类并不受特别限制，可为选自镁、镍和钴的至少之一的氧化物、氢氧化物或碳酸盐。换句话说，第二碱性中和试剂可以为选自下列的至少一组:
[0056](a)镁的氧化物、氢氧化物的碳酸盐的至少之一；
[0057](b)镍的氧化物、氢氧化物的碳酸盐的至少之一；以及
[0058](c)钴的氧化物、氢氧化物的碳酸盐的至少之一。
[0059]由此，可以进一步提高利用第二碱性中和试剂进行第三中和处理的效率。
[0060]根据本发明的实施例，第二碱性中和试剂的形式并不受特别限制，即可以是将溶液状态的第二碱性中和试剂加入到经过第二中和处理的浸出液中，也可以直接将固体状态的第二碱性中和试剂加入到经过第二中和处理的浸出液中。
[0061]根据本发明的实施例，用于实施上述中和反应的反应器的种类并不受特别限制，本领域技术人员可选择任何已知反应器。根据本发明实施例，在进行第三中和处理时，可通过机械搅拌方式将第二碱性中和试剂与滤液液均匀混合，以便提高提高第三中和处理的效率。根据本发明的实施例，搅拌速度可以为200~300rpm,优选250rpm。由此,可以进一步提闻中和反应的效率，从而进一步提闻对含镇残积矿的处理效率。
[0062]根据本发明实施例，本领域技术人员可采用任何已知的加入方式，例如并加方式或对加方式。第二碱性中和试剂与滤液比例并不受特别限制，只要得到滤液PH值在3.5~
4.0之间即可，由此可将三价铁去除干净，经过第三中和处理后，将中和后浆液再次过滤，洗涤，得滤液及滤渣。根据本发明实施例，所得到滤渣返回铁质矿浸出处理。实现对滤渣的循环处理，从而可以提高除铁效率，和对残留于滤渣中的镍钴进行有效回收。所得到滤液返回提取镍、钴产品步骤，由此，可以有效地获得镍钴金属。
[0063]另外，根据本发明实施例，本发明提供的处理含镍残积矿方法的各步骤是在常压进行的。即在处理含镍残积矿时对设备要求不高。换话说，本发明提出的处理含镍残积矿方法设备投入费用低，可减少企业运营成本。
[0064]另外，如前所述，根据本发明实施例，在本发明中可以采用的碱性中和试剂为选自镁、镍和钴的至少之一的氧化物、氢氧化物或碳酸盐。由于镁的氧化物、氢氧化物或碳酸盐可在处理含镍残积矿的废水中获得，因此实现了资源循环利用，降低了生产成本。
[0065]下面通过具体实施例对本发明进行描述，需要说明的是，下面的实施例仅仅是为了说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围。另外，如无明确说明，在下面实施例中所采用的试剂均为市售可得的。
[0066]实施例1
[0067]参考图2，利用硫酸对铁质矿进行硫酸浸出，得到含有硫酸铁的浸出液(浸出浆液)。在常压、温度85~98°C及机械搅拌速度为250rpm的条件下，利用镁质矿将所得到的浸出液中游离酸浓度从40~45g/L降到4.5~5g/L，pH降到1.0~2.5，温度为95摄氏度时，三价铁水解生成三氧化二铁沉淀，如下面反应式。从而实现从浸出液中除铁，同时镁质矿中的镍、钴等有价组分被酸溶出。
[0068]Fe2 (SO4) 3+3H20=Fe203+3H2S04
[0069]接下来，用氢氧化镁浆液作为中和剂在沸点温度下中和上述步骤中生成的硫酸，以便维持pH在1.0~2.5，反应3~6h，进而使三价铁继续水解。最终使得近85~90%的铁形成沉淀。过滤、洗涤后产出浸出液和滤渣，滤渣中铁含量55%，硫含量约2%，镍含量0.15%。
[0070]再次利用氢氧化镁浆液处理浸出液,使其pH值升至3.5~4.0，然后过滤、洗涤产出镍钴浸出液和浸出残渣，将浸出残`渣返回至硫酸浸出。
[0071]从上述实施例，可以看出，处理含镍残积矿过程中，温度维持在85至沸点温度之间、控制pH维持在1.0~2.5之间、机械搅拌速度为250rpm及在常压的条件下，是从含镍残积矿中沉淀铁的最佳条件。所得到沉淀物含铁，含硅量高，含硫含镍量低。且含水量低。因此，该此沉淀物可用于制砖、水泥等工业领域。
[0072]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0073]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种处理含镍残积矿的方法，其特征在于，包括下列步骤: 将所述含镍残积矿分为镁质矿和铁质矿； 在85~98摄氏度的温度下，利用硫酸对所述铁质矿进行浸出处理，以便获得含有硫酸铁的浸出液，其中，所述含有硫酸铁的浸出液中游离酸的含量为40~45g/L ； 在85~98摄氏度的温度下，利用所述镁质矿对所述含有硫酸铁的浸出液进行第一中和处理，以便将所述浸出液中游离酸的含量降至5g/L ； 在85~98摄氏度的温度下,利用第一中和剂对经过第一中和处理的浸出液进行第二中和处理，以便将所述经过第一中和处理的浸出液的pH维持在1.0~2.5 ;以及 利用第二中和剂对经过第二中和处理的浸出液进行第三中和处理并过滤，以便获得高铁滤洛和含有镍钴的浸出液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镁质矿含有18~20重量％的镁。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一中和剂和所述第二中和剂分别独立为选自镁、镍和钴的至少之一的氧化物、氢氧化物或碳酸盐。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一中和处理和所述第二中和处理的至少之一是在含氧氛围下进行的。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氧氛围是由双氧水、高氯酸钾、纯氧或空气提供的，优选纯氧或空气。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一中和处理、第二中和处理和第三中和处理的至少之一是在常压下进行的。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对经过第二中和处理的浸出液进行第三中和处理之前，对所述经过第二中和处理的浸出液进行过滤洗涤，以便获得滤液和高铁高硅滤渣；以及 将所得到的滤液进行第三中和处理。
8.根据权利要求4所述`的方法，其特征在于，在第一中和处理和第二中和处理至少之一的过程中，以250rpm的搅拌速度对中和体系进行搅拌。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述经过第三中和处理后的高铁滤渣与所述铁质矿进行浸出处理。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括从所述含镍钴浸出液中回收镍和钴的步骤。
【文档编号】C22B3/08GK103667726SQ201410014471
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】李少龙, 董爱国, 时炜, 吴筱, 陆业大, 陈广华, 聂颖, 王魁珽 申请人:中国恩菲工程技术有限公司