CN101230422A

CN101230422A - 一种从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法

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Publication number: CN101230422A
Application number: CNA200810058082XA
Authority: CN
Inventors: 汪云华; 范兴祥; 关晓伟; 李柏榆; 赵家春; 吴晓峰; 吴跃东; 郭亚琴; 昝林寒; 童伟峰
Original assignee: Sino Platinum Metals Co Ltd
Current assignee: Sino Platinum Metals Co Ltd
Priority date: 2008-02-02
Filing date: 2008-02-02
Publication date: 2008-07-30
Also published as: AU2008237569A8; AU2008237569A1; AU2008237569B2; AU2008237569B8

Abstract

本发明涉及一种从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法，红土镍矿破磨、加入碳质还原剂和添加剂生石灰混磨，用球蛋成型机制成球团，干燥；转底炉进行高温快速还原球团，还原后，进行破碎，湿法球磨，采用磁选机进行选别，得到含镍大于4％的初级镍铁粉；采用加压氧浸初级镍铁粉，氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫酸镍溶液；采用氢氧化钠沉镍，获得氢氧化镍。在此工艺条件下氢氧化镍产品含镍可达到30～40％，镍直收率达到70～75％，铁红含铁62～68％，铁收率可70～75％达到。本发明具有原料来源广、工序简单、生产效率高、镍回收率高、成本低、资源利用率高等特点，具有重要的应用和推广价值。

Description

一种从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法

技术领域本发明涉及有色金属冶金领域，特别是涉及火湿法结合工艺处理红土镍矿的方法。

背景技术公知的红土镍矿开发工艺粗分为火法、湿法及火湿法结合三类。火法冶炼工艺，主要是生产粒镍、熔炼镍铁和熔炼镍锍。湿法冶炼工艺，主要是加压酸浸。火湿法结合工艺，主要是还原焙烧-常压氨浸及离析-还原焙烧-选矿。

莫叔迟等人在《有色金属》(冶炼部分)1994年第1期公知了用含镍较低的红土矿作原料，其试验所用低镍矿的化学成分为(％)：SiO₂ 7.31、Al₂O₃ 6.11、T_Fe 4.77、CaO 3.29、MnO 0.44、NiO 0.9I、FeO 0.72，P 0.44。采用选择还原工艺，生产了含Ni2.85~5.02％、Cr≤1.05％、C0.013％~5.28％、P0.034％~0.098％的炉料级镍铁。该工艺存在的问题是：由于镍品位较低，采用电炉冶炼，能耗较高，相应生产成本也就高；如果镍品位在1.2以上，采用该方法，成本就会低一些。

刘大星在《有色金属》(冶炼部分)2002年第3期报道了针对不同类型的镍红土矿可以有不同的处理工艺。硅镁镍矿通常采用火法冶金工艺。处理镍红土矿的火法冶金有2种熔炼方法，一种是用鼓风炉或电炉还原熔炼得到镍铁，采用电炉熔炼可以达到较高的温度，炉内的气氛也比较容易控制，炉料需预先经过干燥脱水，干燥和预热一般采用回转窑。在电炉还原熔炼的过程中几乎所有的镍和钻的氧化物都被还原成金属，而铁则不必全部还原成金属铁，铁的还原程度通过还原剂焦碳的加入量加以调整。得到的镍铁成分为(％)：Ni+Co 25～45；C 0.02～0.06；S 0.02～0.05；Si 0.02～1.5；P 0.01～003；Fe 55～75。此外硅镁镍矿也可以采用外加硫化剂的方法进行硫化熔炼得到镍锍，石膏是最常用的硫化剂。造锍熔炼一般在鼓风炉中进行，也可以用电炉，镍锍的成分可以通过还原剂(焦粉)和硫化剂(石膏)的加入量加以调整。得到的低镍锍(通常含Ni+Co＝20％～30％)再送到转炉中吹炼成高镍锍。

何焕华在《中国有色冶金》2004年第6期阐述了火法湿法相结合的工艺处理氧化镍的工厂，目前世界上只有日本冶金(Nippon Yakim)公司的大江山冶炼厂(Oyama Smelter)使用该工艺。过程为：原矿磨细与粉煤混合制团(是否加离析氯化剂需进一步核实)，团矿干燥后高温还原焙烧，焙烧矿磨细浆化后进行选矿(重选和磁选)产出镍铁合金产品。该工艺的最大特点是生产成本低，85％的能耗由煤提供(吨矿耗煤160～180kg)。与电炉熔炼(80％能耗为电能，吨矿电耗560～600kW·h)相比，前者能耗仅为后者的30％左右。该工艺的主要问题是粉煤与矿石有效混合及还原焙烧温度的稳定控制，常因这些问题使技术指标不稳定。但从节能、低成本和适于处理低品位氧化镍矿资源的角度出发，该工艺值得进一步研究完善和推广。俄罗斯的研究人员也研究了离析焙烧-浮选(或磁选)工艺处理乌拉尔氧化镍矿，认为它是目前唯一能处理任何类型的氧化镍矿，且能耗及加工成本较低的方法。

李智才申请了一种处理低铁氧化镍矿的常压浸出方法专利(申请号：200610046808.9)，一种处理低铁氧化镍矿的常压浸出方法，工艺流程为：首先将氧化镍矿湿磨，要求粒度≤0.8mm，然后进行液固分离，要求滤渣含水率为20％～35％；向滤渣中加入浓硫酸，加入量为干矿量的70~90％，酸解干燥后将物料存放1～5天，进行浸出沉铁，要求加料速度＜5克/升·分，液固比2～4，溶液温度90～100℃，浸出时间2～3小时；中和剂加入量为干矿量的10～14％，控制溶液pH值2.5～3.5；然后按常规方法进行液固分离得到浸出液和浸出沉铁渣。

曹国华申请了低品位红土镍矿堆浸提镍钴的方法专利(申请号：200510010915.1)，发明提供一种低品位红土镍矿堆浸提镍钴的方法，它将矿石进行破碎，控制矿石平均粒度小于2cm；将100目-1.5cm的矿石直接入堆，同时将粒径小于100目和粒径大于1.5cm的矿石按0.5-0.8∶1的质量比混合均匀后入堆；按喷淋液酸度为5-18％，喷淋强度为15-30L/m².h的量进行喷淋和滴淋；收集喷淋和滴淋后的浸出液进行调配，使浸出液中的镍离子浓度达2-4g/L，得含镍钴的浸出液。

加拿大法恩.哈巴希在《国外金属选矿》1998年第19期介绍了在高温和压力下用硫酸浸出含镍红土矿。虽然含有大量红土的三氧化铁溶解在硫酸中，但是在高温下三价铁离子水化沉淀铁氧化物并产生酸。在250℃和4 000kPa时用衬有耐酸砖的垂直高压釜从位于莫阿(Moa)的库班红土中回收镍。加压酸浸红土镍矿，具有浸出率高、时间短等优点，缺点是：设备投资大、设备要求高；对含镁高的矿耗酸高，对处理出低品位的红土镍矿，成本高，因此加压酸浸，对原料要求高，酸浸工艺适合于处理低镁含量的氧化镍矿，矿石中镁含量过高会增加酸的消耗提高操作成本，对工艺过程也会带来影响。

日本E.C桑切斯等人在《国外选矿快报》1998年第9期公开了含有石英、磁铁矿和其它杂质的硅镁镍矿在一台行星齿轮式球磨机中研磨，磨后的矿石在浓度为0.5mol/L的HCI溶液中于297K温度下浸出。矿石进行干磨使硅镁镍矿结构从晶质变为非晶质，而二氧化硅和磁铁矿保特晶质不变。这种动力活化的硅镁镍矿导致在HCI溶液中镁和镍的高浸取率。约80％的Mg和Ni被提取出来，而只有约20％的Si被提取。短时间磨矿可以有效地从矿石中提取Mg和Ni，而抑制了Si的提取。

国内外对红土镍矿开发技术的研究工作十分活跃。硫酸常压浸出工艺适合于处理氧化镁含量低褐铁矿含量高的氧化镍矿，矿石中氧化镁含量过高会增加酸的消耗，提高生产成本，随之产生大量的硫酸镁和少量的硫酸亚铁，给后续处理增加困难，同时污染环境，对工艺过程也会带来影响。高压酸浸工艺：可处理品位1.2％以上的褐铁矿和腐泥土，一般镁要低于5％，镍钴回收率大于90％，主要消耗成本是硫酸的消耗，需要保持残酸来保证浸出率，同时设备投资大、维护费用也高。火法电炉冶炼红土镍矿仅电耗就约占操作成本的50％，再加上氧化镍矿熔炼前的干燥、焙烧预处理工艺的燃料消耗，操作成本中的能耗成本可能要占65％以上，因此需要消耗大量的电能，对原料硅镁比例有要求，能耗高，投资大。还原焙烧--氨浸工艺：可处理1.5％以下的高镁红土镍矿，冶炼回收率85％，钴回收率低，能耗较高。

同传统湿法浸出方法相比，本发明能够提供一种从红土镍矿中富集镍和联产铁红的方法具有原料来源广、生产效率高、镍回收率高、成本低、资源利用率高等特点。

发明内容本发明的目的是提供一种转底炉还原含碳红土镍矿球团、磁选获得初级镍铁粉、加压氧浸初级镍粉、氢氧化钠沉镍富集镍的新技术。本发明具有原料来源广、生产效率高、镍回收率高、成本低、资源利用率高等特点。本发明技术在还原过程中，所需能耗90％由煤提供，不消耗昂贵的电力，而且通过磨选工序就可得到初级镍铁粉。此外，在加压氧浸过程中，通过控制酸用量，可使初级镍铁粉中铁转化为铁红，镍转化为硫酸镍，通过过滤实现镍和铁有效分离。

本发明按以下步骤完成：红土镍矿破磨到-200目占60～80％、加入原矿重量2-8％的碳质还原剂、3-10％的添加剂生石灰混磨，用球蛋成型机制成15-20mm球团，在200～400℃干燥4～6h，采用转底炉进行快速还原，温度控制在1000～1400℃，时间15～40min。还原焙烧后，进行粗破，然后进行湿法球磨，矿浆浓度40～70％，球磨时间30～90min，球磨后，采用1000～3000高斯的磁选机进行选别，得到含镍大于4％的初级镍铁粉。采用加压氧浸初级镍铁粉，条件为：液固比为3∶1～8∶1、酸用量为初级镍铁粉重量的25～50％、浸出温度120～180℃、浸出压力1.0～1.8MPa、浸出时间120～180min。氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫酸镍溶液。采用氢氧化钠沉镍，获得氢氧化镍。在此工艺条件下达到的技术经济指标：氢氧化镍产品含镍可达到30～40％，镍直收率达到70～75％，铁红含铁62～68％，铁收率可70～75％达到。

同传统湿法浸出方法相比，本发明能够提供一种从红土镍矿中富集镍和联产铁红的方法具有原料来源广、生产效率高、镍回收率高、成本低、资源利用率高等特点。本发明只需加入还原剂、添加剂经混磨，制团，干燥，焙烧，进行磁选，可得到初级镍铁粉。采用加压氧浸初级镍铁粉，经过滤和洗涤，可得到铁红和硫酸镍溶液。最后采用氢氧化钠沉镍，可得到氢氧化镍，实现了镍的富集。本发明对红土镍矿原料的成分没有要求，不管镁高、铁高还是硅高，以及原料镍品位高或低，均可采用本发明进行处理，均可实现镍的富集及联产铁红。在此工艺条件下达到的技术经济指标：氢氧化镍产品含镍可达到30～40％，镍直收率达到70～75％，铁红含铁62～68％，铁收率可70～75％达到。因而，本发明为处理不同类型红土镍矿提供了一种新的方法，具有重要的应用和推广前景。

附图说明图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式实施例1：

1.镁质红土镍矿原料的化学成分如下：Ni 0.84～1.10％、Mg 19.25～23.92％、Fe 9.47～11.01％，Co 0.024～0.028％、Al 0.050～0.070％、Si 15.04～20.78％。

2.工艺条件：红土镍矿5000g破磨到-200目占70％、加入原矿重量5％的碳质原料、7％的添加剂生石灰混磨，用球蛋成型机制成15-20mm球团，在250℃干燥4h，采用转底炉快速，温度控制在1350℃，时间30min。还原后，进行粗破，然后进行湿法球磨，矿浆浓度60％，球磨时间30min，球磨后，采用2000高斯的磁选机进行选别，得到含镍4.5％的初级镍铁粉。采用加压氧浸初级镍铁粉，条件为：液固比为3∶1、酸用量为初级镍粉重量的40％、浸出温度160℃、浸出压力1.5MPa、浸出时间160min。氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫酸镍溶液。采用氢氧化钠沉镍，获得氢氧化镍。在此工艺条件下达到的技术经济指标：氢氧化镍产品含镍可达到35.81％，镍直收率达到72.81％，铁红含铁65.02％，铁收率可72.16％。

实施例2：

1.铁质红土镍矿原料的化学成分如下：Ni 1.11～1.23％、Mg 8.04～10.12％、Fe 22.14～25.99％，Co 0.070～0.081％、Al 4.07～4.88％、Si 10.44～13.37％。

2.工艺条件：红土镍矿8000g破磨到-200目占65％、加入原矿重量3％的碳质原料、5％的添加剂生石灰混磨，用球蛋成型机制成15-20mm球团，在250℃干燥4h，采用转底炉快速，温度控制在1380℃，时间20min。还原后，进行粗破，然后进行湿法球磨，矿浆浓度70％，球磨时间60min，球磨后，采用1500高斯的磁选机进行选别，得到含镍4.72％的初级镍铁粉。采用加压氧浸初级镍铁粉，条件为：液固比为4∶1、酸用量为初级镍粉重量的30％、浸出温度170℃、浸出压力1.8MPa、浸出时间180min。氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫酸镍溶液。采用氢氧化钠沉镍，获得氢氧化镍。在此工艺条件下达到的技术经济指标：氢氧化镍产品含镍可达到32.47％，镍直收率达到70.08％，铁红含铁66.89％，铁收率可75.32％。

实施例3：

1.镁质红土镍矿和铁质红土镍矿混合矿原料的化学成分如下：Ni 1.02～1.22％、Mg 12.02～16.01％、Fe 7.06～9.55％，Co 0.048～0.067％、A 2.070～3.18％、Si 14.37～18.48％。

2.工艺条件：红土镍矿20000g破磨到-200目占72％、加入原矿重量4％的碳质原料、6％的添加剂生石灰混磨，用球蛋成型机制成15-20mm球团，在250℃干燥4h，采用转底炉快速，温度控制在1360℃，时间40min。还原后，进行粗破，然后进行湿法球磨，矿浆浓度50％，球磨时间90min，球磨后，采用2500高斯的磁选机进行选别，得到含镍4.67％的初级镍铁粉。采用加压氧浸初级镍铁粉，条件为：液固比为4∶1、酸用量为初级镍粉重量的35％、浸出温度150℃、浸出压力1.7MPa、浸出时间120min。氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫酸镍溶液。采用氢氧化钠沉镍，获得氢氧化镍。在此工艺条件下达到的技术经济指标：氢氧化镍产品含镍可达到36.94％，镍直收率达到73.71％，铁红含铁64.01％，铁收率可77.70％。

Claims

1.一种从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法，其特征在于按以下步骤完成：将红土镍矿破磨，加入碳质原料、添加剂混磨，用球蛋成型机制成球团，干燥，采用转底炉进行快速还原，还原焙烧后，进行粗破，然后进行湿法球磨后，采用1000～3000高斯的磁选机进行选别，便得到含镍大于4％的初级镍铁粉，然后采用加压氧浸初级镍铁粉，氧浸结束后，进行过滤和洗涤，分别得到铁红和硫酸镍溶液，采用氢氧化钠沉镍，获得氢氧化镍。

2.根据权利要求书1所述的从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法，其特征在于，所述的添加剂为生石灰，所述的转底炉还原的温度控制在1000~1400℃，时间15~40min，所述的湿法球磨时的矿浆浓度40~70％，球磨时间30-90min。

3.根据权利要求书1所述的从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法，其特征在于，所述的红土镍矿破磨到-200目占60~80％，所述的碳质原料为原矿重量2~8％，所述的复合添加剂为原矿重量的3～10％，所述的球团为15～20mm，所述的干燥在200~400℃下，4~6小时。

4.根据权利要求书1所述的一种从红土镍矿中富集镍及联产铁红的方法，其特征在于，所述的采用加压氧浸初级镍铁粉，条件为：液固比为3∶1~8∶1、酸用量为初级镍粉重量的25~50％、浸出温度120~180℃、浸出压力1.0~1.8MPa、浸出时间120~180min。