处理红土镍矿的方法和系统与流程

本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及处理红土镍矿的方法和系统。

背景技术：

镍作为一种重要的战略金属，具有良好的机械强度、延展性和化学稳定性。世界上可开采的镍资源有两类，一类是硫化矿床，另一类是红土镍矿。由于硫化矿提取工艺成熟，60％的镍产量来源于硫化矿。而世界近期可供开发的硫化矿资源已经不多，加之硫化矿资源勘探周期和建设周期均较长，开发和利用相对比较困难，而红土镍矿资源丰富，采矿成本低，选冶工艺趋于成熟，可生产氧化镍、硫镍、镍铁等多种中间产品，矿源靠海，便于运输，因此开发利用红土镍矿具有重要的现实意义。

火法处理红土镍矿是目前的主流工艺，其中还原焙烧-熔分已经成为研究的热点。以红土镍矿为原料，煤粉为还原剂，采用直接还原设备在高温条件下将矿石中的镍全部还原成金属镍，铁根据配碳量部分还原成金属铁，再经熔分分离使镍富集到镍铁合金中。火法处理得到的产品是镍铁合金，而目前对镍铁合金研究也仅仅停留在将其冶炼不锈钢的原料的层面上，产品的附加值不高，而且现有火法处理红土镍矿的弊病是无法回收红土镍矿中的钴资源，造成浪费。

因此，现有直接还原焙烧-燃气熔分技术处理红土镍矿还有待进一步发展。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出处理红土镍矿的方法和系统，利用该方法和系统可以对红土镍矿中钴进行有效回收，同时还可以进一步提高镍的回收率和富集。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种处理红土镍矿的方法。根据本发明实施例的处理红土镍矿的方法，包括：

(1)将红土镍矿、还原煤和添加剂进行混合成型处理，以便得到混合球团；

(2)将所述混合球团进行直接还原处理，以便得到金属化球团；

(3)将所述金属化球团进行燃气熔分处理，以便得到含钴镍铁合金和尾渣；

(4)将所述含钴镍铁合金进行雾化制粒处理，以便得到含钴镍铁合金粒；

(5)将所述含钴镍铁合金粒进行氧化硫化焙烧处理，以便得到硫化焙烧产物；以及

(6)将所述硫化焙烧产物进行水浸处理和固液分离，以便得到钴镍浸出液和浸出渣。

本发明实施例的处理红土镍矿的方法，首先将红土镍矿经过直接还原处理和燃气熔分处理后除去部分尾渣，使得镍和钴得到初步纯化和富集；其次将含钴镍铁合金经过雾化制粒处理后进行氧化硫化焙烧处理，得到硫化焙烧产物；最后对硫化焙烧产物进行水浸处理除去浸出渣，使得镍和钴与铁分离，再次得到纯化和富集。由此采用本发明上述实施例的处理红土镍矿的方法不仅可以对其中的钴进行回收利用，还可以有效对镍和钴进行纯化和富集，提高其纯度。

另外，根据本发明上述实施例的处理红土镍矿的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述红土镍矿中钴的质量分数为0.04～0.2％，镍的质量分数为0.8～2.2％。由此可以进一步提高本发明方法的适用范围。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述添加剂为选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。由此可以进一步提高铁、镍和钴的回收率，尤其提高镍和钴的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述直接还原处理是在1250～1350℃的温度下进行20～40min完成的。由此可以进一步提高镍、铁和钴的还原率，尤其可以显著提高钴的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述燃气熔分是在1500～1650℃的温度下进行20～60min完成的。由此可以有效分离出尾渣，使得镍和钴得到初步纯化和富集。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述含钴镍铁合金中钴的质量分数为0.40～1.0％，镍的质量分数为12～30％，铁的质量分数为68～86％。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述含钴镍铁合金粒的平均粒度不大于0.15mm。由此可以进一步提高氧化硫化焙烧处理的效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述氧化硫化焙烧处理是在富含二氧化硫和氧气的气氛中，于500～700℃的温度下进行20～90min完成的，所述富含二氧化硫和氧气的气氛中二氧化硫的体积浓度为3～15％，氧气的体积浓度为3～15％。由此可以氧化硫化焙烧处理效率，提高镍和钴回收率。

根据本发明的第二方面，本发明提出了一种实施前面实施例的处理红土镍矿的方法的系统，该系统包括：

混合成型装置，所述混合装置具有红土镍矿入口、还原煤入口、添加剂入口和混合球团出口，所述混合装置适于将红土镍矿、还原煤和添加剂进行混合成型处理，以便得到混合球团；

直接还原装置，所述直接还原装置具有混合球团入口和金属化球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，所述直接还原装置适于对所述混合球团进行直接还原处理，以便得到金属化球团；

燃气熔分装置，所述燃气熔分装置具有金属化球团入口、含钴镍铁合金出口和尾渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连，所述燃气熔分装置适于对所述金属化球团进行燃气熔分处理，以便得到含钴镍铁合金和尾渣；

雾化制粒装置，所述雾化制粒装置具有含钴镍铁合金入口和含钴镍铁合金粒出口，所述含钴镍铁合金入口与所述含钴镍铁合金出口相连，所述雾化制粒装置适于对所述含钴镍铁合金进行雾化制粒处理，以便得到含钴镍铁合金粒；

氧化硫化焙烧装置，所述氧化硫化焙烧装置具有含钴镍铁合金粒入口、二氧化硫入口、氧气入口和硫化焙烧产物出口，所述含钴镍铁合金粒入口与所述含钴镍铁合金粒出口相连，所述氧化硫化焙烧装置适于对所述含钴镍铁合金粒进行氧化硫化焙烧处理，以便得到硫化焙烧产物；

水浸装置，所述水浸装置具有硫化焙烧产物入口、水入口和浸出浆液出口，所述硫化焙烧产物入口与所述硫化焙烧产物出口相连，所述水浸装置适于对所述硫化焙烧产物进行水浸处理，以便得到浸出浆液；

固液分离装置，所述固液分离装置具有浸出浆液入口、钴镍浸出液出口和浸出渣出口，所述浸出浆液入口与所述浸出浆液出口相连，所述固液分离装置适于对所述浸出浆液进行固液分离，以便得到钴镍浸出液和浸出渣。

本发明实施例的处理红土镍矿的系统，首先利用直接还原装置和燃气熔分装置对红土镍矿进行过直接还原处理和燃气熔分处理后除去部分尾渣，使得镍和钴得到初步纯化和富集；其次利用雾化制粒装置对含钴镍铁合金经过雾化制粒处理后在氧化硫化焙烧装置中进行氧化硫化焙烧处理，得到硫化焙烧产物；最后利用水浸装置和固液分离装置对硫化焙烧产物进行水浸处理和固液分离除去浸出渣，使得镍和钴再次得到纯化和富集。由此采用本发明上述实施例的处理红土镍矿的系统不仅可以对其中的钴进行回收利用，还可以有效对镍和钴进行纯化和富集，提高其纯度。

另外，根据本发明上述实施例的处理红土镍矿的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述直接还原装置为转底炉；所述雾化制粒装置为超高压水雾化制粒机或超高压气雾化制粒机；所述固液分离装置为过滤机。由此可以进一步提高处理效率。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的处理红土镍矿的方法的流程图。

图2是根据本发明一个实施例的处理红土镍矿的系统的结构示意图。

具体实施方式

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。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种处理红土镍矿的方法。根据本发明实施例的处理红土镍矿的方法，包括：(1)将红土镍矿、还原煤和添加剂进行混合成型处理，以便得到混合球团；(2)将混合球团进行直接还原处理，以便得到金属化球团；(3)将金属化球团进行燃气熔分处理，以便得到含钴镍铁合金和尾渣；(4)将含钴镍铁合金进行雾化制粒处理，以便得到含钴镍铁合金粒；(5)将含钴镍铁合金粒进行氧化硫化焙烧处理，以便得到硫化焙烧产物；以及(6)将硫化焙烧产物进行水浸处理和固液分离，以便得到钴镍浸出液和浸出渣。

本发明实施例的处理红土镍矿的方法，首先将红土镍矿经过直接还原处理和燃气熔分处理后除去部分尾渣，使得镍和钴得到初步纯化和富集；其次将含钴镍铁合金经过雾化制粒处理后进行氧化硫化焙烧处理，得到硫化焙烧产物；最后对硫化焙烧产物进行水浸处理除去浸出渣，使得镍和钴与铁分离再次得到纯化和富集。由此采用本发明上述实施例的处理红土镍矿的方法不仅可以对其中的钴进行回收利用，还可以有效对镍和钴进行纯化和富集，提高其纯度。

下面参考图1对根据本发明实施例的处理红土镍矿的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

s100：混合成型处理

根据本发明的实施例，首先，将红土镍矿、还原煤和添加剂进行混合成型处理，以便得到混合球团。

根据本发明的实施例，红土镍矿中含钴质量分数为0.04～0.2％，现有红土镍矿直接还原-熔分工艺得到的镍铁合金利用价值低，镍含量低，杂质含量高，镍铁粉不能直接用作不锈钢冶炼的原料，经济价值较低；而且红土镍矿中钴没有回收利用。因此，现有的处理红土镍矿的手段还有待进一步改进。

根据本发明的实施例，用于混合成型的红土镍矿、还原煤和添加剂的配比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，可以将红土镍矿、还原煤和添加剂按照质量比100:(5～25):(3～15)进行混合成型。由此，可以显著提高还原处理得到的金属化球团的金属化率，从而显著提高镍铁粉产品中镍的品位。

根据本发明的实施例，添加剂的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，添加剂可以包括选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少之一。发明人发现，通过添加这些碱性添加剂，可以提高红土镍矿中钴镍氧化物的活度，促进钴镍的还原。

s200：直接还原处理

根据本发明的实施例，将混合球团进行直接还原处理，以便得到金属化球团。具体地，可以利用混合球团中的还原煤对红土镍矿进行直接还原，以便将红土镍矿中的镍、铁化合物还原为单质，得到金属化球团。

根据本发明的实施例，直接还原处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，直接还原处理可以在1250～1350摄氏度下进行20～40min完成。由此，可以进一步提高还原处理得到的金属化球团的金属化率，从而进一步提镍和钴的品位。

s300：燃气熔分处理

根据本发明的实施例，将金属化球团进行燃气熔分处理，以便得到含钴镍铁合金和尾渣。具体地，在得到含有镍、铁和钴单质的金属化球团后，可以通过熔分处理使镍、铁与球团中的cao、mgo、sio2、al2o3等杂质分离，以便得到含钴镍铁合金和熔分尾渣。

根据本发明的实施例，燃气熔分处理的并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，燃气熔分处理可以在1550～1650摄氏度下进行20～60分钟完成。由此，可以有效地将镍、铁和钴熔化，实现与cao、mgo、sio2、al2o3等杂质的分离。

根据本发明的具体实施例，燃气熔分处理得到的含钴镍铁合金中钴的质量分数为0.40～1.0％，镍的质量分数为12～30％，铁的质量分数为68～86％。根据本发明的具体实施例，红土镍矿中钴的质量分数为0.04～0.2％。通过直接还原和燃气熔分处理后，钴的质量分数由0.04～0.2％提高至0.40～1.0％，镍质量分数提高至12～30％。可见，通过直接还原和燃气熔分处理可以有效地除去金属化球团中的cao、mgo、sio2、al2o3等杂质，使得钴和镍得到有效富集，显著提高了钴和镍的品位。

根据本发明的具体实施例，与现有红土镍矿还原焙烧-磨矿磁选工艺得到的含钴镍铁粉相比，由于熔分过程中钙镁硅铝等杂质氧化物全部进入渣相，所以得到的含钴镍铁合金中钴、镍和铁的品位均要高于含钴镍铁粉。由此，采用红土镍矿直接还原-燃气熔分处理可以进一步提高钴、镍和铁的品位。

s400：雾化制粒处理

根据本发明的实施例，将含钴镍铁合金进行雾化制粒处理，以便得到含钴镍铁合金粒。

发明人发现，通过雾化制粒处理将含钴镍铁合金转化为含钴镍铁合金粒，可以有效地提高后续氧化硫化焙烧处理中含钴镍铁合金中镍和钴的硫化率，从而提高镍和钴的品位。

根据本发明的实施例，雾化制粒处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

根据本发明的实施例，含钴镍铁合金粒的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，含钴镍铁合金粒的平均粒径可以不大于0.15毫米。由此，可以使含钴镍铁合金粒具有较大的比表面积，可以有效地提高后续氧化硫化焙烧处理中钴和镍的硫化率，提高钴和镍的品位。

s500：氧化硫化焙烧处理

根据本发明的实施例，将含钴镍铁合金粒进行氧化硫化焙烧处理，以便得到硫化焙烧产物。具体地，氧化硫化焙烧处理过程中，含钴镍铁合金粒中镍和钴转化为水溶性硫酸镍niso4和硫酸钴coso4，后续可以通过水浸将镍和钴选择性浸出到溶液中，得到钴镍浸出液。

根据本发明具体实施例，氧化硫化焙烧处理是在富含二氧化硫和氧气的气氛中，于500～700℃的温度下进行20～90min完成的，富含二氧化硫和氧气的气氛中二氧化硫的体积浓度为3～15％，氧气的体积浓度为3～15％。

根据本发明具体实施例，可以通过在富含二氧化硫和氧气的气氛中并控制500～700摄氏度的温度，可以使得含钴镍铁合金粒中镍和钴转化为水溶性硫酸镍niso4和硫酸钴coso4，后续可以通过水浸将镍和钴选择性浸出到溶液中，得到钴镍浸出液。而含钴镍铁合金粒中的铁会被氧化到氧化铁(非水溶)，即使有铁转化成水溶性的硫酸铁fe2(so4)3，也会在温度500～700℃条件下分解转化为fe2o3，从而不会进入到钴镍浸出液中。由此通过在上述氧化硫化焙烧处理条件下可以有效地实现铁与钴镍的分离，进而显著提高钴镍的品位。

s600：水浸处理和固液分离

根据本发明的实施例，将硫化焙烧产物进行水浸处理和固液分离，以便得到钴镍浸出液和浸出渣。由此通过进一步将上述经过氧化硫化焙烧处理得到的硫化焙烧产物进行水浸处理和固液分离，可以得到钴镍浸出液，并产生浸出渣。

由于氧化硫化焙烧处理过程中，含钴镍铁合金中镍和钴转化为水溶性硫酸镍niso4和硫酸钴coso4，铁会被氧化成非水溶性的氧化铁，即使有铁转化成水溶性的硫酸铁fe2(so4)3，也会在温度500～700℃氧化硫化焙烧条件下分解转化为fe2o3，从而不会进入到钴镍浸出液中。由此，通过采用氧化硫化焙烧处理和水浸处理可以有效地实现铁与钴镍的分离，进而显著提高钴镍的品位。

根据本发明的具体实施例，钴镍浸出液最后可以利用现有成熟的提钴提镍处理得到金属钴和金属镍产品，整个流程钴回收率90％以上，镍回收率90％以上。由此采用本发明上述实施例的处理红土镍矿的方法可以有效地对其中的镍和钴进行回收，且回收率均可以到达90％以上，进而显著提高了红土镍矿的再利用价值。

本发明实施例的处理红土镍矿的方法，首先将红土镍矿进行直接还原-熔分处理得到含钴镍铁合金，再对含钴镍铁合金雾化制粒后采用氧化硫化焙烧处理，控制焙烧温度500～700℃，将含钴镍铁合金中镍和钴转化为水溶性硫酸镍niso4和硫酸钴coso4，后续通过水浸将镍和钴选择性浸出到溶液中，得到钴镍浸出液。含钴镍铁合金中的铁会被氧化到氧化铁(非水溶)，即使有铁转化成水溶性的硫酸铁fe2(so4)3，也会在温度500～700℃条件下分解转化为fe2o3，从而不会进入到钴镍浸出液中。钴镍浸出液最后利用现有成熟的提钴提镍处理得到金属钴和金属镍产品，整个流程钴回收率90％以上，镍回收率90％以上。

根据本发明的第二方面，本发明提出了一种实施前面实施例的处理红土镍矿的方法的系统。本发明具体实施例的处理红土镍矿的系统包括：混合成型装置100、直接还原装置200、燃气熔分装置300、雾化制粒装置400、氧化硫化焙烧装置500、水浸装置600和固液分离装置700。其中，混合装置100具有红土镍矿入口110、还原煤入口120、添加剂入口130和混合球团出口140；直接还原装置200具有混合球团入口210和金属化球团出口220，混合球团入口210与混合球团出口140相连；燃气熔分装置300具有金属化球团入口310、含钴镍铁合金出口320和尾渣出口330，金属化球团入口310与金属化球团出口220相连；雾化制粒装置400具有含钴镍铁合金入口410和含钴镍铁合金粒出口420，含钴镍铁合金入口410与含钴镍铁合金出口320相连；氧化硫化焙烧装置500具有含钴镍铁合金粒入口510、二氧化硫入口520、氧气入口530和硫化焙烧产物540，含钴镍铁合金粒入口510与含钴镍铁合金粒出口420相连；水浸装置600具有硫化焙烧产物入口610、水入口620和浸出浆液出口630，硫化焙烧产物入口610与硫化焙烧产物出口540相连；固液分离装置700具有浸出浆液入口710、钴镍浸出液出口720和浸出渣出口730，浸出浆液入口710与浸出浆液出口630相连。

下面参考图2详细描述本发明具体实施例的处理红土镍矿的系统。

根据本发明的实施例，混合装置100具有红土镍矿入口110、还原煤入口120、添加剂入口130和混合球团出口140，混合装置100适于将红土镍矿、还原煤和添加剂进行混合成型处理，以便得到混合球团。

根据本发明的实施例，红土镍矿中含钴质量分数为0.04～0.2％，现有红土镍矿直接还原-熔分工艺得到的镍铁合金利用价值低，镍含量低，杂质含量高，镍铁粉不能直接用作不锈钢冶炼的原料，经济价值较低；而且红土镍矿中钴没有回收利用。因此，现有的处理红土镍矿的手段还有待进一步改进。

根据本发明实施例的处理红土镍矿的系统，首先利用混合装置100将红土镍矿、还原煤和添加剂进行混合成型处理，以便得到混合球团。具体地，用于混合成型的红土镍矿、还原煤和添加剂的配比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，可以将红土镍矿、还原煤和添加剂按照质量比100:(5～25):(3～15)进行混合成型。由此，可以显著提高还原处理得到的金属化球团的金属化率，从而显著提高产品中镍和钴的品位。

根据本发明的实施例，添加剂的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，添加剂可以包括选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少之一。发明人发现，通过添加这些碱性添加剂，可以提高红土镍矿中钴镍氧化物的活度，促进钴镍的还原。

根据本发明的实施例，直接还原装置200具有混合球团入口210和金属化球团出口220，混合球团入口210与混合球团出口140相连。

根据本发明的实施例，直接还原装置200适于对混合球团进行直接还原处理，以便得到金属化球团。具体地，在直接还原装置200内，混合球团中的还原煤对红土镍矿进行直接还原，以便将红土镍矿中的镍、钴化合物还原为单质，得到金属化球团。

根据本发明的实施例，直接还原装置内进行的直接还原处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，直接还原处理可以在1250～1350摄氏度下进行20～40min完成。由此，可以进一步提高还原处理得到的金属化球团的金属化率，从而进一步提镍和钴的品位。

根据本发明的实施例，直接还原装置为转底炉，由此可以进一步提高直接还原处理效率。

根据本发明的实施例，燃气熔分装置300具有金属化球团入口310、含钴镍铁合金出口320和尾渣出口330，金属化球团入口310与金属化球团出口220相连，燃气熔分装置300适于对金属化球团进行燃气熔分处理，以便得到含钴镍铁合金和尾渣。

根据本发明的实施例，利用燃气熔分装置300将金属化球团进行燃气熔分处理，以便得到含钴镍铁合金和尾渣。具体地，在得到含有镍、铁和钴单质的金属化球团后，可以通过熔分处理使镍、钴和铁以合金的形式与球团中的cao、mgo、sio2、al2o3等杂质分离，以便得到含钴镍铁合金和熔分尾渣。

根据本发明的实施例，燃气熔分处理的并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，燃气熔分处理可以在1550～1650摄氏度下进行20～60分钟完成。由此，可以有效地将镍、铁和钴熔化，实现与cao、mgo、sio2、al2o3等杂质的分离。

根据本发明的具体实施例，燃气熔分处理得到的含钴镍铁合金中钴的质量分数为0.40～1.0％，镍的质量分数为12～30％，铁的质量分数为68～86％。根据本发明的具体实施例，红土镍矿中钴的质量分数为0.04～0.2％。通过直接还原和燃气熔分处理后，钴的质量分数由0.04～0.2％提高至0.40～1.0％，镍质量分数提高至12～30％。可见，通过直接还原和燃气熔分处理可以有效地除去金属化球团中的cao、mgo、sio2、al2o3等杂质，使得钴和镍得到有效富集，显著提高了钴和镍的品位。

根据本发明的具体实施例，与现有红土镍矿还原焙烧-磨矿磁选工艺得到的含钴镍铁粉相比，由于熔分过程中钙镁硅铝等杂质氧化物全部进入渣相，所以得到的含钴镍铁合金中钴和镍的品位均要高于含钴镍铁粉。由此，采用红土镍矿直接还原-燃气熔分处理可以进一步提高钴和镍的品位。

根据本发明的实施例，雾化制粒装置400具有含钴镍铁合金入口410和含钴镍铁合金粒出口420，含钴镍铁合金入口410与含钴镍铁合金出口320相连，雾化制粒装置400适于对含钴镍铁合金进行雾化制粒处理，以便得到含钴镍铁合金粒。

根据本发明的实施例，雾化制粒装置为超高压水雾化制粒机或超高压气雾化制粒机。

发明人发现，通过利用雾化制粒装置400可以将含钴镍铁合金转化为含钴镍铁合金粒，进而可以有效地提高后续氧化硫化焙烧处理中含钴镍铁合金中镍和钴的硫化率，从而提高镍和钴的品位。

根据本发明的实施例，雾化制粒处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

根据本发明的实施例，含钴镍铁合金粒的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，含钴镍铁合金粒的平均粒径可以不大于0.15毫米。由此，可以使含钴镍铁合金粒具有较大的比表面积，可以有效地提高后续氧化硫化焙烧处理中钴和镍的硫化率，提高钴和镍的品位。

根据本发明的实施例，氧化硫化焙烧装置500具有含钴镍铁合金粒入口510、二氧化硫入口520、氧气入口530和硫化焙烧产物540，含钴镍铁合金粒入口510与含钴镍铁合金粒出口420相连。

根据本发明的实施例，氧化硫化焙烧装置500适于对含钴镍铁合金粒进行氧化硫化焙烧处理，以便得到硫化焙烧产物。具体地，氧化硫化焙烧处理过程中，含钴镍铁合金粒中镍和钴转化为水溶性硫酸镍niso4和硫酸钴coso4，后续可以通过水浸将镍和钴选择性浸出到溶液中，得到钴镍浸出液。

根据本发明具体实施例，氧化硫化焙烧处理是在富含二氧化硫和氧气的气氛中，于500～700℃的温度下进行20～90min完成的，富含二氧化硫和氧气的气氛中二氧化硫的体积浓度为3～15％，氧气的体积浓度为3～15％。

根据本发明具体实施例，可以通过在富含二氧化硫和氧气的气氛中并控制500～700摄氏度的温度，可以使得含钴镍铁合金粒中镍和钴转化为水溶性硫酸镍niso4和硫酸钴coso4，后续可以通过水浸将镍和钴选择性浸出到溶液中，得到钴镍浸出液。而含钴镍铁合金粒中的铁会被氧化到氧化铁(非水溶)，即使有铁转化成水溶性的硫酸铁fe2(so4)3，也会在温度500～700℃条件下分解转化为fe2o3，从而不会进入到钴镍浸出液中。由此通过在上述氧化硫化焙烧处理条件下可以有效地实现铁与钴镍的分离，进而显著提高钴镍的品位。

根据本发明的实施例，水浸装置600具有硫化焙烧产物入口610、水入口620和浸出浆液出口630，硫化焙烧产物入口610与硫化焙烧产物出口540相连，水浸装置600适于对硫化焙烧产物进行水浸处理，以便得到浸出浆液。

根据本发明的实施例，固液分离装置700具有浸出浆液入口710、钴镍浸出液出口720和浸出渣出口730，浸出浆液入口710与浸出浆液出口630相连，固液分离装置700适于对浸出浆液进行固液分离，以便得到钴镍浸出液和浸出渣。

根据本发明的实施例，固液分离装置700可以为过滤机。

根据本发明的实施例，利用水浸装置600和固液分离装置700对上述经过氧化硫化焙烧处理得到硫化焙烧产物进行水浸处理和固液分离，以便得到钴镍浸出液，并产生浸出渣。

由于在氧化硫化焙烧500内进行的氧化硫化焙烧处理过程中，含钴镍铁合金中镍和钴转化为水溶性硫酸镍niso4和硫酸钴coso4，铁会被氧化成非水溶性的氧化铁，即使有铁转化成水溶性的硫酸铁fe2(so4)3，也会在温度500～700℃氧化硫化焙烧条件下分解转化为fe2o3，从而不会进入到钴镍浸出液中。由此，通过采用氧化硫化焙烧处理和水浸处理可以有效地实现铁与钴镍的分离，进而显著提高钴镍的品位。

根据本发明的具体实施例，钴镍浸出液最后可以利用现有成熟的提钴提镍处理得到金属钴和金属镍产品，整个流程钴回收率90％以上，镍回收率90％以上。由此采用本发明上述实施例的处理红土镍矿的方法可以有效地对其中的镍和钴进行回收，且回收率均可以到达90％以上，进而显著提高了红土镍矿的再利用价值。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

将红土镍矿(co质量分数0.08％，ni质量分数2.0％，fe质量分数17％)、还原煤、石灰石和碳酸钠按重量比例100:15:10:3进行混合成型处理得到混合球团，将混合球团在转底炉内进行直接还原处理，还原条件：还原温度1250℃，还原时间35min。还原结束后得到金属化球团，金属化球团在燃气熔分炉内1500℃熔分60min得到含钴镍铁合金(co质量分数1.0％，ni质量分数30％，fe质量分数68％)和尾渣。将含钴镍铁合金在超高压水雾化制粒机上进行雾化制粒处理得到含钴镍铁合金粒(粒度小于0.15mm)，将含钴镍铁合金粒进行氧化硫化焙烧，焙烧条件：so2体积浓度10％，o2体积浓度10％，焙烧温度为500℃，焙烧时间20min。焙烧结束后将硫化焙烧产物进行水浸处理，水浸结束后通过过滤机固液分离得到钴镍浸出液和水浸渣。镍回收率90％，钴回收率90％，水浸渣中含铁60％可以作为高炉炼铁的原料，钴镍浸出液可以进一步进行提取金属镍和金属钴。

实施例2

将红土镍矿(co质量分数0.04％，ni质量分数1.6％，fe质量分数25％)、还原煤、石灰石和碳酸钠按重量比例100:15:10:3进行混合成型处理得到混合球团，将混合球团在转底炉内进行直接还原处理，还原条件：还原温度1320℃，还原时间40min。还原结束后得到金属化球团，金属化球团在燃气熔分炉内1550℃熔分40min得到含钴镍铁合金(co质量分数0.60％，ni质量分数22％，fe质量分数76％)和尾渣。将含钴镍铁合金超高压水雾化制粒机上进行雾化制粒处理得到含钴镍铁合金粒(粒度小于0.15mm)，将含钴镍铁合金粒进行氧化硫化焙烧，焙烧条件：so2体积浓度8％，o2体积浓度8％，焙烧温度为600℃，焙烧时间40min。焙烧结束后将硫化焙烧产物进行水浸处理，水浸结束后通过过滤机固液分离得到钴镍浸出液和水浸渣。镍回收率92％，钴回收率92％，水浸渣中含铁62％可以作为高炉炼铁的原料，钴镍浸出液可以进一步进行提取金属镍和金属钴。

实施例3

将红土镍矿(co质量分数0.15％，ni质量分数1.2％，fe质量分数40％)、还原煤、消石灰和硫酸钠按重量比例100:25:10:5进行混合成型处理得到混合球团，将混合球团在转底炉内进行直接还原处理，还原条件：还原温度1350℃，还原时间20min。还原结束后得到金属化球团，金属化球团在燃气熔分炉内1600℃熔分30min得到含钴镍铁合金(co质量分数0.48％，ni质量分数15％，fe质量分数83％)和尾渣。将含钴镍铁合金在超高气水雾化制粒机上进行雾化制粒处理得到含钴镍铁合金粒(粒度小于0.15mm)，将含钴镍铁合金粒进行氧化硫化焙烧，焙烧条件：so2体积浓度3％，o2体积浓度3％，焙烧温度为700℃，焙烧时间60min。焙烧结束后将硫化焙烧产物进行水浸处理，水浸结束后通过过滤机固液分离得到钴镍浸出液和水浸渣，镍回收率95％，钴回收率95％，水浸渣中含铁63％可以作为高炉炼铁的原料，钴镍浸出液可以进一步进行提取金属镍和金属钴。

实施例4

将红土镍矿(co质量分数0.20％，ni质量分数0.8％，fe质量分数50％)、还原煤、消石灰和硫酸钠按重量比例100:25:10:5进行混合成型处理得到混合球团，将混合球团在转底炉内进行直接还原处理，还原条件：还原温度1325℃，还原时间25min。还原结束后得到金属化球团，金属化球团在燃气熔分炉内1650℃熔分30min得到含钴镍铁合金(co质量分数0.40％，ni质量分数12％，fe质量分数86％)和尾渣。将含钴镍铁合金在超高压气雾化制粒机上进行雾化制粒处理得到含钴镍铁合金粒(粒度小于0.15mm)，将含钴镍铁合金粒进行氧化硫化焙烧，焙烧条件：so2体积浓度15％，o2体积浓度15％，焙烧温度为700℃，焙烧时间90min。焙烧结束后将硫化焙烧产物进行水浸处理，水浸结束后通过过滤机固液分离得到钴镍浸出液和水浸渣，镍回收率97％，钴回收率97％，水浸渣中含铁64％可以作为高炉炼铁的原料，钴镍浸出液可以进一步进行提取金属镍和金属钴。

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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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。