本发明涉及金属回收技术领域，具体而言，涉及一种红土镍矿酸浸渣的处理方法。
背景技术：
随着电池工业的飞速发展，世界镍钴需求急剧上升，镍钴价大幅上涨，高品位镍钴资源日趋枯竭，人们把关注的焦点放在开发低品位、成分复杂的红土镍矿上，采用的工艺通常为高压酸浸工艺，生产电池用镍钴原料。
然而上述高压酸浸工艺会生成大量含铁高的浸出渣、石膏渣、锰镁渣等，需尾矿库堆存，否则对环境造成污染。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种红土镍矿酸浸渣的处理方法，以解决现有技术中红土镍矿酸浸渣中金属回收率低、环境污染严重的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种红土镍矿酸浸渣的处理方法，包括：对红土镍矿进行加压酸浸处理，固液分离后得到含铁酸浸渣和酸浸液；对酸浸液进行预中和，固液分离后得到石膏渣和预中和液；在70～80℃下，利用氢氧化钙调节预中和液的ph值为3.2～3.5进行一段除铁铝，固液分离后得到一段铁铝渣和一段除铁铝液；利用磁化焙烧工艺对一段铁铝渣和含铁酸浸渣的混合物进行处理，得到铁精矿和无害尾渣，其中混合物中一段铁铝渣重量含量在25％以下；在70～80℃下，利用氢氧化钙调节一段除铁铝液的ph值为4.2～4.5进行二段除铁铝，固液分离后得到二段铁铝渣和二段除铁铝液；对二段除铁铝液进行沉镍钴，得到沉镍钴后贫液和镍钴沉淀物；对沉镍钴后贫液分步骤进行沉锰和沉镁，依次得到锰渣和镁渣；以及将二段铁铝渣返回加压酸浸处理过程。
进一步地，上述对沉镍钴后贫液分步骤进行沉锰和沉镁的过程包括：对所述沉镍钴后贫液进行氧化，然后在0～50℃下，利用氢氧化钙调节沉镍钴后贫液的ph值为9.0～9.5进行沉锰，固液分离后得到锰渣和沉锰后液；在0～50℃下，利用氢氧化钙调节沉锰后液的ph值为10.5～11.5进行沉镁，固液分离后得到镁渣和沉镁后液。
进一步地，上述对二段除铁铝液进行沉镍钴的过程包括：在60～65℃下，利用氢氧化钙调节二段除铁铝液的ph值为7.0～7.2进行沉镍钴，固液分离后得到一段混合镍钴沉淀和一段沉镍钴后液；在50～55℃下，利用氢氧化钙调节一段沉镍钴后液的ph值为8.0～8.5进行沉镍钴，固液分离后得到二段混合镍钴沉淀和沉镍钴后贫液。
进一步地，上述处理方法还包括将二段混合镍钴沉淀返回加压酸浸处理过程。
进一步地，上述利用磁化焙烧工艺对一段铁铝渣和含铁酸浸渣的混合物进行处理的过程包括：对混合物配煤后进行磁化焙烧，得到焙烧渣；对焙烧渣进行磁选，得到铁精矿和无害尾渣。
进一步地，以相对于与上述混合物10～30wt％的配煤量进行配煤，优选配入无烟煤、褐煤中的一种或两种煤。
进一步地，上述磁化焙烧的焙烧温度为700～1000℃，焙烧时间为1～2h，在磁化焙烧完成后且对焙烧渣进行磁选之前对焙烧渣进行水淬。
进一步地，上述磁选的磁场强度为100～300ka/m。
进一步地，上述对酸浸液进行预中和的过程包括向酸浸液中加入石灰石进行预中和，使酸浸液中硫酸浓度为10～15g/l，并且调整预中和后的酸浸液温度为80～90℃后进行固液分离。
进一步地，上述对红土镍矿进行加压酸浸处理的温度为230～260℃，压力为3～6mpa。
应用本发明的技术方案，所得到的石膏渣、锰渣和镁渣可以作为一般固废物进行处理，由于锰渣中锰含量较高和镁渣中镁含量较高，因此还可以作为副产品进行销售，在实现了对含铁酸浸渣中少量的锰和镁的回收；在上述条件下进行的一段除铁铝，使得铁元素尽可能地留在渣中，提高铁的回收率；利用磁化焙烧工艺对含铁酸浸渣和一段铁铝渣中的铁进行了高效回收，其中得到的铁精矿品位较高可以直接作为其他铁制品的原料，所得到的无害尾渣无环境污染同时还可以作为水泥生产原料使用；同时在上述条件下进行二段除铁铝，使得铁和铝尽可能地进入渣中并返回加压酸浸处理过程提高铁的回收，同时减少二段除铁铝液中铁铝的含量，提高后续对镍钴的分离效率；进一步地，上述处理方法还对二段除铁铝液进行了沉镍钴，进而实现了对镍钴的回收。综上可以看出，上述处理方法实现了对含铁酸浸渣中有价金属元素的回收，进而提高了金属回收率并实现了对红土镍矿资源的高效利用，明显缓解了含铁酸浸渣带来的环境污染问题，可以对渣进行进一步利用实现了渣无害化处理。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，高压酸浸工艺产生大量的酸浸渣，目前对于酸浸渣中有价金属回收不足，导致金属回收率低进而导致环境污染严重。为了解决上述问题，本申请提供了一种红土镍矿酸浸渣的处理方法。该处理方法包括：对红土镍矿进行加压酸浸处理，固液分离后得到含铁酸浸渣和酸浸液；对酸浸液进行预中和，固液分离后得到石膏渣和预中和液；在70～80℃下，利用氢氧化钙调节预中和液的ph值为3.2～3.5进行一段除铁铝，固液分离后得到一段铁铝渣和一段除铁铝液；利用磁化焙烧工艺对一段铁铝渣和含铁酸浸渣的混合物进行处理，得到铁精矿和无害尾渣；在70～80℃下，利用氢氧化钙调节一段除铁铝液的ph值为4.2～4.5进行二段除铁铝，固液分离后得到二段铁铝渣和二段除铁铝液；对二段除铁铝液进行沉镍钴，得到沉镍钴后贫液和镍钴沉淀物；对沉镍钴后贫液分步骤进行沉锰和沉镁，依次得到锰渣和镁渣；以及将二段铁铝渣返回加压酸浸处理过程。
本申请的上述处理方法中，所得到的石膏渣、锰渣和镁渣，可以作为一般固废物进行处理，由于锰渣中锰含量较高和镁渣中镁含量较高，因此还可以作为副产品进行销售，实现了对含铁酸浸渣中少量的锰和镁的回收；在上述条件下进行的一段除铁铝，使得铁元素尽可能地留在渣中，提高铁的回收率，为后续磁化焙烧提供高品质一段铁铝渣；利用磁化焙烧工艺对含铁酸浸渣和一段铁铝渣中的铁进行了高效回收，其中得到的铁精矿品位较高可以直接作为其他铁制品的原料，所得到的无害尾渣无环境污染同时还可以作为水泥生产原料使用；同时在上述条件下进行二段除铁铝，使得铁和铝尽可能地进入渣中并返回加压酸浸处理过程提高铁的回收，同时减少二段除铁铝液中铁铝的含量，提高后续对镍钴的分离效率；进一步地，上述处理方法还对二段除铁铝液进行了沉镍钴，进而实现了对镍钴的回收。综上可以看出，上述处理方法实现了对含铁酸浸渣中有价金属元素的回收，进而提高了金属回收率并实现了对红土镍矿资源的高效利用，明显缓解了含铁酸浸渣带来的环境污染问题，可以对渣进行进一步利用实现了渣无害化处理。
在本申请一种优选的实施例中，为了提高锰和镁的回收和分离效果，优选上述对沉镍钴后贫液分步骤进行沉锰和沉镁的过程包括：对所述沉镍钴后贫液进行氧化，然后在0～50℃下，利用氢氧化钙调节沉镍钴后贫液的ph值为9.0～9.5进行沉锰，固液分离后得到锰渣和沉锰后液，其中，对沉镍钴后贫液进行氧化使其中的锰氧化为高价锰，从而使锰更容易优先镁沉淀而实现锰和镁的分离；在0～50℃下，利用氢氧化钙调节沉锰后液的ph值为10.5～11.5进行沉镁，固液分离后得到镁渣和沉镁后液。
在本申请另一种优选的实施例中，上述对二段除铁铝液进行沉镍钴的过程包括：在60～65℃下，利用氢氧化钙调节二段除铁铝液的ph值为7.0～7.2进行沉镍钴，固液分离后得到一段混合镍钴沉淀和一段沉镍钴后液；在55～60℃下，利用氢氧化钙调节一段沉镍钴后液的ph值为8.0～8.5进行沉镍钴，固液分离后得到二段混合镍钴沉淀和沉镍钴后贫液。分阶段进行沉镍钴，在实现尽可能大的镍钴回收效率的前提下，减少了氢氧化钙的消耗量，节约了镍钴回收成本。
另外，为了进一步提高红土镍矿中镍的回收率，优选上述处理方法还包括将二段混合镍钴沉淀返回加压酸浸处理过程。以将二段混合镍钴沉淀中的镍和钴通过加压酸浸处理过程进一步回收。
用于本申请的磁化焙烧工艺可以参考现有技术来实现，优选上述利用磁化焙烧工艺对一段铁铝渣和含铁酸浸渣的混合物进行处理的过程包括：对混合物配煤后进行磁化焙烧，得到焙烧渣；对焙烧渣进行磁选，得到铁精矿和无害尾渣。
为了提高磁化效率，优选以相对于与混合物10～30wt％的配煤量进行配煤，为了提高煤的利用效率，优选配入无烟煤、褐煤中的一种或两种。
磁化焙烧过程汇总弱磁性的三氧化二铁被还原为强磁性的四氧化三铁，为了提高上述还原效率，进而提高磁选效率，优选上述磁化焙烧的焙烧温度为700～1000℃，焙烧时间为1～2h，在磁化焙烧完成后且对焙烧渣进行磁选之前对焙烧渣进行水淬。在焙烧完成后且对焙烧渣进行磁选前进行水淬，避免了焙烧完成后焙烧渣在高温下被氧化，影响铁的转化效率。
为了提高磁选效率，优选上述磁选的磁场强度为100～300ka/m。在经过上述磁化焙烧处理后，所得到的铁精矿品位达到58～65％，铁的回收率达到85～95％。
为了避免酸浸液中的硫酸对后续处理产生过多的影响，优选上述对酸浸液进行预中和的过程包括向酸浸液中加入石灰石进行预中和，使酸浸液中硫酸浓度为10～15g/l，并且调整预中和后的酸浸液温度为80～90℃后进行固液分离。通过石灰石的加入使得部分硫酸被中和形成石膏；而为了避免在中和过程中镍钴等金属离子沉淀出来，需要控制硫酸的浓度以维持酸性环境，本申请通过试验验证发现将酸浸液中的硫酸浓度控制在10～15g/l且在80～90℃下进行固液分离时，既可以尽可能减少酸浸液中硫酸的含量，减少后续金属分离中碱性物质的消耗量，又可以有效避免镍钴等金属离子的沉淀，实现理想的金属离子与石膏渣的分离效果。上述固液分离优选采用ccd逆流洗涤法实施，提高石膏渣的分离效果。
在本申请又一种优选的实施例中，上述对红土镍矿进行加压酸浸处理的温度为230～260℃，压力为3～6mpa。通过控制上述加压酸浸的温度和压力范围，尽可能提高红土镍矿中金属元素的溶出，进而提高金属收率。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
将红土镍矿经230℃、3.0mpa高压酸浸处理，固液分离得到含铁酸浸渣和酸浸液，向酸浸液中加石灰石预中和到酸浸液中硫酸浓度为10g/l，并控制预中和后的酸浸液的温度为90℃进行ccd逆流洗涤，得一般固废石膏渣和预中和液；向预中和液中加入氢氧化钙使其ph值调节至3.2，在80℃进行固液分离得到一段铁铝渣和一段除铁铝液；取均匀混合后的一段铁铝渣和酸浸渣混合物共20g进行配煤，其中，一段铁铝渣占混合物总重的11.3％，配煤为占上述混合物20wt％的无烟煤，在配煤后的混合物在马弗炉中800℃下焙烧1h，水淬焙烧渣后在磁场强度为200ka/m下对焙烧渣进行弱磁选，分别得到铁精矿及无害尾渣。经化学分析，铁精矿品位达到65％，回收率为95％。向一段除铁铝液加氢氧化钙使其ph值调节至4.2，在75℃下进行固液分离，得到二段铁铝渣和二段除铁铝液；二段铁铝渣与红土镍矿混合再次高压浸出；向二段除铁铝液中加氢氧化钙使其ph值调节至7.0，在70℃下进行固液分离得一段混合镍钴沉淀和一段沉镍钴后液，其中一段混合镍钴沉淀为高质量的氢氧化镍钴产品；向一段沉镍钴后液中加氢氧化钙使其ph值调节至8.0，在65℃下进行固液分离，得到二段混合镍钴沉淀和沉镍钴后贫液，二段混合镍钴沉淀与红土镍矿混合再次高压浸出；向沉镍钴后贫液继续加入氢氧化钙使其ph值调节至9.0，在60℃下进行固液分离得到锰渣和沉锰后液；向沉锰后夜中加入氢氧化钙使其ph值调节至10.5，在40℃下进行固液分离得到镁渣和沉镁后液，所得到的属一般固废的锰渣及镁渣由于其中锰、镁含量较高作为锰、镁副产品出售。
实施例2
将红土镍矿经245℃、4.5mpa高压酸浸处理，固液分离得到含铁酸浸渣和酸浸液，向酸浸液中加石灰石预中和到酸浸液中硫酸浓度为12g/l，并控制预中和后的酸浸液的温度为85℃进行ccd逆流洗涤，得一般固废石膏渣和预中和液；向预中和液中加入氢氧化钙使其ph值调节至3.3，在75℃进行固液分离得到一段铁铝渣和一段除铁铝液；取均匀混合后的一段铁铝渣和酸浸渣混合物共20g进行配煤，其中，配煤为占上述混合物25wt％褐煤，一段铁铝渣占混合物总重的14.6％，，在配煤后的混合物在马弗炉中850℃下焙烧2h，水淬焙烧渣后在磁场强度为150ka/m下对焙烧渣进行弱磁选，分别得到铁精矿及无害尾渣。经化学分析，铁精矿品位达到60％，回收率为94％。向一段除铁铝液加氢氧化钙使其ph值调节至4.3，在73℃下进行固液分离，得到二段铁铝渣和二段除铁铝液；二段铁铝渣与红土镍矿混合再次高压浸出；向二段除铁铝液中加氢氧化钙使其ph值调节至7.1，在65℃下进行固液分离得一段混合镍钴沉淀和一段沉镍钴后液，其中一段混合镍钴沉淀为高质量的氢氧化镍钴产品；向一段沉镍钴后液中加氢氧化钙使其ph值调节至8.1，在63℃下进行固液分离，得到二段混合镍钴沉淀和沉镍钴后贫液，二段混合镍钴沉淀与红土镍矿混合再次高压浸出；向沉镍钴后贫液继续加入氢氧化钙使其ph值调节至9.3，在55℃下进行固液分离得到锰渣和沉锰后液；向沉锰后夜中加入氢氧化钙使其ph值调节至11，在50℃下进行固液分离得到镁渣和沉镁后液，所得到的属一般固废的高锰渣及高镁渣由于其中锰、镁含量较高作为锰、镁副产品出售。
实施例3
将红土镍矿经260℃、5.0mpa高压酸浸处理，固液分离得到含铁酸浸渣和酸浸液，向酸浸液中加石灰石预中和到酸浸液中硫酸浓度为14g/l，并控制预中和后的酸浸液的温度为80℃进行ccd逆流洗涤，得一般固废石膏渣和预中和液；向预中和液中加入氢氧化钙使其ph值调节至3.5，在70℃进行固液分离得到一段铁铝渣和一段除铁铝液；取均匀混合后的一段铁铝渣和酸浸渣混合物共20g进行配煤，其中配煤为占上述混合物15wt％无烟煤，一段铁铝渣占混合物总重的11.3％，在配煤后的混合物在马弗炉中750℃下焙烧1.5h，水淬焙烧渣后在磁场强度为300ka/m下对焙烧渣进行弱磁选，分别得到铁精矿及无害尾渣。经化学分析，铁精矿品位达到60％，回收率为85％。向一段除铁铝液加氢氧化钙使其ph值调节至4.5，在70℃下进行固液分离，得到二段铁铝渣和二段除铁铝液；二段铁铝渣与红土镍矿混合再次高压浸出；向二段除铁铝液中加氢氧化钙使其ph值调节至7.2，在60℃下进行固液分离得一段混合镍钴沉淀和一段沉镍钴后液，其中一段混合镍钴沉淀为高质量的氢氧化镍钴产品；向一段沉镍钴后液中加氢氧化钙使其ph值调节至8.3，在60℃下进行固液分离，得到二段混合镍钴沉淀和沉镍钴后贫液，二段混合镍钴沉淀与红土镍矿混合再次高压浸出；向沉镍钴后贫液继续加入氢氧化钙使其ph值调节至9.5，在50℃下进行固液分离得到锰渣和沉锰后液；向沉锰后夜中加入氢氧化钙使其ph值调节至11.5，在30℃下进行固液分离得到镁渣和沉镁后液，所得到的属一般固废的高锰渣及高镁渣由于其中锰、镁含量较高作为锰、镁副产品出售。
实施例4
与实施例1的不同之处在于，向酸浸液中加石灰石预中和到酸浸液中硫酸浓度为18g/l，并控制预中和后的酸浸液的温度为90℃进行ccd逆流洗涤，得一般固废石膏渣和预中和液，此后得到的一段铁铝渣中会有少量石膏，得到铁精矿品位为60％，回收率为91％。
实施例5
与实施例1的不同之处在于，向酸浸液中加石灰石预中和到酸浸液中硫酸浓度为10g/l，并控制预中和后的酸浸液的温度为70℃进行ccd逆流洗涤，得一般固废石膏渣和预中和液，其中铁精矿品位达到62％，回收率为89％。
实施例6
与实施例1不同之处在于，取均匀混合后的一段铁铝渣和酸浸渣混合物共20g进行配煤，其中配煤为占上述混合物30wt％褐煤，在配煤后的混合物在马弗炉中700℃下焙烧1h，水淬焙烧渣后在磁场强度为200ka/m下对焙烧渣进行弱磁选，分别得到铁精矿及无害尾渣。经分析，铁精矿品位达到63％，回收率为90％。
实施例7
与实施例1不同之处在于，取均匀混合后的一段铁铝渣和酸浸渣混合物共20g进行配煤，其中配煤为占上述混合物10wt％无烟煤在配煤后的混合物在马弗炉中1000℃下焙烧1h，水淬焙烧渣后在磁场强度为200ka/m下对焙烧渣进行弱磁选，分别得到铁精矿及无害尾渣。经分析，铁精矿品位达到62％，回收率为89％。
实施例8
与实施例1不同之处在于，向一段除铁铝液加氢氧化钙使其ph值调节至4.2，在80℃下进行固液分离，得到二段铁铝渣和二段除铁铝液，其中二段铁铝渣中石膏含量略高于实施例1，最终得到的铁精矿品位为63％，回收率为92％。
实施例9
与实施例1的不同之处在于，向二段除铁铝液中加氢氧化钙使其ph值调节至7.5，在70℃下进行固液分离得一段混合镍钴沉淀和一段沉镍钴后液，其中镍、钴回收率略有降低。
实施例10
与实施例1的不同之处在于，向一段沉镍钴后液中加氢氧化钙使其ph值调节至8.5，在65℃下进行固液分离，得到二段混合镍钴沉淀和沉镍钴后贫液，其中镁、锰回收率略有降低。
对比例1
与实施例1不同之处在于，向预中和液中加入氢氧化钙使其ph值调节至3.7，在80℃进行固液分离得到一段铁铝渣和一段除铁铝液，其中铁铁精矿品位为58％，回收率为83％。
对比例2
与实施例1不同之处在于，向预中和液中加入氢氧化钙使其ph值调节至3.0，在80℃进行固液分离得到一段铁铝渣和一段除铁铝液，其中铁精矿品位为60％，回收率为80％。
对比例3
与实施例1不同之处在于，向一段除铁铝液加氢氧化钙使其ph值调节至4.6，在75℃下进行固液分离，得到二段铁铝渣和二段除铁铝液，其中，铁精矿品位为56％，铁回收率为80％。
对比例4
与实施例1不同之处在于，向一段除铁铝液加氢氧化钙使其ph值调节至4.0，在75℃下进行固液分离，得到二段铁铝渣和二段除铁铝液，其中，铁精矿品位为54％，铁回收率为81％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：所得到的石膏渣、锰渣和镁渣可以作为一般固废物进行处理，由于锰渣中锰含量较高和镁渣中镁含量较高，因此还可以作为副产品进行销售，实现了对含铁酸浸渣中少量的锰和镁的回收；在上述条件下进行的一段除铁铝，使得铁元素尽可能地留在渣中，提高铁的回收率；利用磁化焙烧工艺对含铁酸浸渣和一段铁铝渣中的铁进行了高效回收，其中得到的铁精矿品位较高可以直接作为其他铁制品的原料，所得到的无害尾渣无环境污染同时还可以作为水泥生产原料使用；同时在上述条件下进行二段除铁铝，使得铁和铝尽可能地进入渣中并返回加压酸浸处理过程提高铁的回收，同时减少二段除铁铝液中铁铝的含量，提高后续对镍钴的分离效率；进一步地，上述处理方法还对二段除铁铝液进行了沉镍钴，进而实现了对镍钴的回收。综上可以看出，上述处理方法实现了对含铁酸浸渣中有价金属元素的回收，进而提高了金属回收率并实现了对红土镍矿资源的高效利用，明显缓解了含铁酸浸渣带来的环境污染问题，可以对渣进行进一步利用实现了渣无害化处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。