CN105648238B

CN105648238B - 一种获取镍基料的制备方法

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Publication number: CN105648238B
Application number: CN201410720514.4A
Authority: CN
Inventors: 张家彦; 宋作玉; 张凯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2018-07-13
Anticipated expiration: 2034-12-08
Also published as: CN105648238A

Abstract

本发明涉及一种获取镍基料的制备方法，该方法在提取镍基料的工艺处理过程中采用了三级梯度提纯、三次过滤的技术手段，即可在提取上清液的初级阶段就可获得品相较好的镍基料清液。当再次将回流的洗涤液经第一级、第二级真空带式过滤机过滤后在获得精料的同时还可在氯盐蒸发器的作用下析出结晶物。在整体生产工艺的过程中由于采用了多路传感控制的监控和至少三次以上的除烟尘、去除原料中的SO₂、NO_X的循环步骤，使得在获得终极产品镍基料的同时将工段内及周边的环保环境品质始终保持在优良的状态。

Description

一种获取镍基料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种利用红土镍矿生产镍基料的工艺方法，尤其是一种获取镍基料的制备方法。

背景技术

众所周知，不锈钢是一种合金金属产品，其合金成分中的镍是最主要的；从红土镍矿中获取镍基料是当今镍料产品制造商主攻的方向。这是因为不锈钢的市场需求正不断地刺激镍基料的供给，而供给的原料来源正受限于地域的分布使得生产商不得不在多金属共伴生矿或金属矿山二次资源的利用上做足文章以期获得最大的绩效。如今，随着火湿结合的冶炼方法的日益成熟，业内的同行们已着力在低品位的红土镍矿中施展高效捕收技术。

例如，中国专利CN103233114A公开了一种红土镍矿生产镍/铁的方法，是以红土镍矿在回转窑内完成金属化还原焙烧，焙烧产物经过浮选、磁选、重选使有价金属有效分离；该方法是一种对红土镍矿资源综合利用范例。

又如中国专利CN103882222A公开了一种红土镍矿绿箭焙烧提取镍钴的方法，是用氯化剂和矿料一起研磨均匀造球，氯化剂的量为矿料质量的15～20％；将研磨好的矿样装入瓷坩埚中并盖上盖放到管式炉中焙烧，焙烧温度600～800℃,焙烧时间2～3h；将焙烧后的矿样用pH2～4.5的酸化水在温度为50～80℃下浸出20～40min后固液分离，真空抽滤后得到镍钴滤液；该方法的特点是以固体氯化物作为氯化剂与矿料混在一起加热焙烧，再以后续的工序获得产品最终实现于从低品位红土镍矿中得到镍、钴得到率的目的。

再如中国专利CN103233114A公开了一种通过湿法和火法冶金的联合方法生产镍铁或镍锍，是指从至少含有镍、钴、铁和酸溶性杂质的产物溶液中产生镍铁或镍锍的方法，该方法包括使含有镍、钴、铁和酸溶性杂质的产物溶液与离子交换树脂接触，树脂从溶液中选择性地吸附镍和铁并使钴和酸溶性杂质留在萃余液中；用硫酸溶液从树脂反萃取镍和铁，以产生有含镍和铁的洗脱液，中和洗脱液以沉淀出混合的镍铁氢氧化物产物，将混合的镍铁氢氧化物产物还原并熔炼以产生镍铁或镍锍。该方法是以四个基本步骤以熔炼方式从镍、钴、铁和酸溶性杂质的产物溶液中获取镍铁或镍锍。

如此等等，以上诸专利文献都在披露一个事实，即获取镍基料的目的是十分明确的，其技术手段也是各有千秋的。但结合现实的红土镍矿源供给的情况，若完全以上述文献提供的技术手段或技术联想或技术启示解决在生产镍基料的过程的得到率不足、提纯度不高的问题若非有新的创造性的努力似乎还不能一劳永逸，并且在获取镍基料的同时生产环节中的环保问题也不能小觑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种获取镍基料的生产工艺方法。针对低品位红土镍矿，该方法提供了一条技术路径且沿循此路径可在确保环评优良的前提下高效获取镍基料。

为此，本发明解决所述问题的技术方案是：一种获取镍基料的制备方法，其方法的步骤是，将红土镍矿以斗车或传送带送入破碎机破碎筛分、除尘；得镍矿原料后送入烘干机烘干并同时排除烟尘、去除原料中的SO₂、NO_X得烘干料；将烘干料送入研磨机粉磨，得料粉；将料粉送入配料机与还原剂、添加剂混配，同时再次除尘，得混料；将混料输入至第一级烘干成型机，制成球形胚料；将胚料输入至氯化焙烧炉焙烧，同时再次除SO₂、NO_X、Hcl；之后将胚料输入至冷却器进行冷却；将冷却后的胚料输入至破碎研磨机进行研磨，在获得料粉的同时再次除尘；之后同时输入新鲜水和蒸汽将料粉输入至浸出槽，按三级梯度浸出方式获得浆料；将浆料与洗涤液分两路同时输入至第一级真空带式过滤机，经三次过滤同时去除水浸渣得到上清液；将上清液与适量的NaOH混配，一起输入至碱沉罐获得沉镍溶液；后经沉镍槽再输入至浓密机获得浓密料；将浓密料输入至第二级真空带式过滤机，同时向所述过滤机加入洗涤液，至少三次循环过滤得到精料；将精料输入至第二级烘干机烘干，将所获得烘干料输入至隧道窑进行还原制备，同时再次排除烟尘、SO₂、NO_X，最后由隧道窑出口得镍基料。

优选的，与上清液混配的NaOH在混配液中的比例为5％。

优选的，所述获得烘干料的步骤还包括向第一级烘干机输入净化后发生炉煤气的步骤；其中，所述净化煤气是经气化煤入煤气发生炉、经除尘、节冷，又经电捕器、脱硫的步骤而获得；并且，经所述脱硫步骤产生的净化后发生炉煤气再经三条输送管路分别输送至第一级的原料烘干、氯化焙烧、隧道窑还原的工序段。

优选的，所述上清液的制备步骤还包括由传感控制器监控流量、流速、温度、压力的洗涤液经输送管输入至第一级真空带式过滤机的洗涤过程。

优选的，所述浓密料的制备步骤还包括由传感控制器监控流量、流速、温度、压力的洗涤液经输送管输入至第二级真空带式过滤机的洗涤过程，

优选的，所述洗涤液经第一级真空带式过滤机流出的滤液可经输送管再次输入至三级梯度浸出槽的第一级浸出槽。

优选的，所述洗涤液经第二真空带式过滤机流出的滤液可经一路输送管再次输入至三级梯度浸出槽的第一级浸出槽，另一路输入至氯盐蒸发器。在至少一路蒸汽管作用下产生结晶物。

优选的，所述传感控制器是一个仪表总成，其总成内包括分立设置的流量计、测速器、脉动计数器、重金属计量器、压力传感器、温度传感器、Zigbee节点模块、多路集成传感器和中央处理器。

优选的，所述中央处理器连接至少一路值机终端。

优选的，所述的流量计、测速器、脉动计数器、重金属计量器、压力传感器、温度传感器分别具有各自的电路模块，且各自的模块集成在一块多路集成传感器电路板上。

相比现有技术，本发明具有的技术效果十分明显：在提取镍基料的工艺处理过程中由于采用了三级梯度提纯、三次过滤的技术手段即可在提取上清液的初级阶段就可获得品相较好的镍基料清液，当再次将回流的洗涤液经第一级、第二级真空带式过滤机过滤后在获得精料的同时还可在氯盐蒸发器的作用下析出结晶物；在整体生产工艺的过程中由于采用了多路传感控制的监控和至少三次以上的除烟尘、去除原料中的SO₂、NO_X的循环步骤，使得在获得终极产品镍基料的同时将工段内及周边的环保环境品质始终保持在优良的状态。

附图说明

图1是本发明生产镍基料获得上清液的生产工艺方法流程图；

图2是关于图1中的获得上清液后再获得镍基料的生产工艺方法流程图；

图3是在提取镍基料工艺过程中工况监控的传感控制器结构示意图

具体实施方式

从红土镍矿中获取镍基料，尤其是从低品位红土矿中获取镍基料，首先要明确所采集的标本是否符合矿探后的可提取镍基料的标准。为此，本发明首先以下列表明确所采样矿源的真实性和经济价值：

低品位矿源。但即便综合批次采样的结果镍品位低至1.2％左右，运用本发明的生产工艺仍能获得较为理想的镍基料。

如此，本发明采用隧道窑氯化焙烧并以水浸后的隧道窑还原之方法获取镍基料。以下实施例是指从红土镍矿开始到得到镍基料产品的全过程。

由图1，首先，将红土镍矿以斗车或传送带送入破碎机破碎筛分，同时以布袋除尘或水帘或静电方式除尘，或几种方式并用；之后将镍矿原料输入至烘干机烘干。这里所说的烘干料的步骤还包括向烘干机输入净化后发生炉煤气的步骤；其中，所述净化煤气的是经气化煤入煤气发生炉、经除尘、节冷，又经电捕器、脱硫的步骤而获得；并且，经所述脱硫步骤产生的净化后发生炉煤气再经三条输送管路分别输送至原料烘干、氯化焙烧、隧道窑还原的工序段。

在经二次排除烟尘同时去除原料中的SO₂、NO_X获取烘干料之后则将烘干料输入至研磨机粉磨得料粉并三次除尘；将料粉输入至配料机与还原剂、添加剂混配并再次除尘得到混料后输入至烘干成型机将混料制成球形胚料；这里所说的还原剂是煤或焦炭，添加剂是有氯化钙或氯化钠，其与红土镍矿料粉混配的作用是对料粉中的镍成分进行氯化离析反应，也就是说将球形胚料在下道工序的中性或弱还原性气氛中高温焙烧，通过氯化培烧后的镍氧化物可转变为更容易溶解的镍氯化物。故此，此时即可将胚料输入至氯化焙烧炉焙烧，使有价金属转化为氯化物形态的同时在其过程中再次去除此工序产生的SO₂、NO_X、Hcl，之后将胚料输入至冷却器冷却；将冷却后的胚料再入破碎研磨机研磨得料粉并再次除尘。

至此，便是下道的水浸工序环节：为获得上清液，应使上道工序料粉中的氯化镍更容易溶解，所以应对料粉进行浆化处理；浆化处理过程由设置在浆化设备即至少三级的浸出槽和第一级真空带式过滤机上的传感控制器全程监控、调整。这里所说的传感控制器可以监控流进流出浸出槽的流量、流速和流次，并且可控制洗涤液经输送管注入至第一级真空带式过滤机的洗涤过程；同时还将向值机终端提供洗涤液、浸出槽、真空带式过滤机的工况参数，值机终端根据传感控制器回传的数据可随时调整洗涤液浆化过程中的反应温度以及对洗涤液的搅拌力度和控制洗涤液经第一真空带式过滤机流出的滤液还可再经输送管重复输入至第一级浸出槽，如此循环可以大大提高洗涤液的溶出速率。

本工序遵循向各级浸出槽同时输入新鲜水和蒸汽的原则，使料粉在输入至浸出槽的过程中按三级梯度的次序逐渐浸出浆料；该过程的具体控制条件是：控制三级梯度的总浸出时间设为3小时，在以0.6Mpa的饱和蒸汽直接加热到135℃左右的过程中应保持浸出温度为60～70℃；通过如此技术手段及步骤来控制反应条件，就可以选择性浸出Ni、Fe，并抑制镁浸出。

此时经真空带式过滤机流出的溶液其中的Ni、Fe等大部分留在了溶液中，其余不溶物质则属于水浸渣。

由图2，下道工序是沉镍工序，意即采用过滤的方式将过滤溶液送入沉镍槽把溶液和固体分析：首先要对溶液进行碱沉处理，根据Ni(OH)₂、Fe(OH)₃的不溶于水的特性向碱沉罐中的溶液加入5％NaOH的量，使镍铁离子在沉镍槽中转变为氢氧化物沉淀。为获得为下道工序提供的物料，在传感控制器的控制下，此道沉镍工序应把握沉镍时间和溶液中镍量比例，具体参数是沉镍时间≥0.5h，沉镍终点的溶液pH值为8.8～9.0，沉镍后的镍溶液比在0.02～0.04g/L之间；此后即可将沉镍后的物料输送至浓密机，当由浓密机向真空带式过滤机输入溶液时仍要由传感控制器监控洗涤液经输送管注入第二级真空带式过滤机的流量、流速、流次的洗涤过程；此时的洗涤液是经第二真空带式过滤机流出的滤液，可经输送管一路再次输入至本工序三级梯度浸出槽的第一级浸出槽；也就是说，在传感控制器的控制下需再次加入洗涤液按至少三次的循环方式供给至真空带式过滤机，其间应加入少量絮凝剂加速溶液沉降。在此过程中，由真空带式过滤机产出的浆料，其中的Cl浓度不断升高，会影响下道工序烧成料的溶出率，因此需要对循环液进行处理。在真空带式过滤机溶液输出的循环管路上，本发明设计并设置了氯盐蒸发***，该***是由氯盐传感控制器、蒸汽供给装置、搅拌沉淀装置、罐体构成。当循环液经第二条管路进入氯盐蒸发***前，由传感器控制器对溶液中氯盐成分进行采样及分析，若浆料中的Cl浓度升高则控制开启蒸汽供给装置向罐体输入高压蒸汽，设置在罐体内的搅拌沉淀装置开始工作，在搅拌叶轮和蒸汽的作用下，罐体内的溶液翻滚产生气泡并不断向罐体上部上扬，待设置在罐体顶部的冷却器工作时冷凝水排出罐体外可作为补充回水再用，而沉淀于罐体底部的氯盐结晶物主要为NaCl，由此产生的结晶物可作为副产品出罐后另为他用。

当此时由第二级真空带式过滤机输出的浆料已经固态化后即具备了输入至烘干炉干燥处理的条件，意即经过滤分离后的中和沉淀物(氢氧化镍、氢氧化铁)与焦炭配比混合后输入至还原隧道窑在净化后发生炉煤气的作用下焙烧还原成镍基料。该工序的工艺过程包括首先利用隧道窑的高温条件在1000℃使Ni(OH)₂脱水生成，然后以焦炭中的C为还原剂，把镍的氧化物还原成金属物质，从而得到镍基料。

由图3，本发明所说的各工段传感控制器是一个仪表总成，该总成内设置了各自分且功能不一的传感器；其中，流量计、测速器、脉动计数器、重金属计量器、压力传感器、温度传感器的模数/数模转换电路集成在一块多路集成传感器电路板上，ZigBee节点模块和中央处理器相对于该电路板分立，当不同的采样信号由模拟电路转换成数字信号后ZigBee节点模块可分别于不同的数字信号发生关联，在中央处理器的控制下即可对信号源的出处监控；与此同时，由于ZigBee节点模块具有长距接收/发射信号的功能，与其相关联的至少一台或一台以上的值机终端可以实时监控各工序的工况并随时调度调整各工段的当前状态。

综上，本发明涉及的获取镍基料的生产工艺方法其作业温度比其他火法冶金工艺低；对原材料的适应性强，可处理各种不同类型的矿石；分离效率高，综合利用好，尤其是针对储量较大的低品位、成分复杂的红土镍矿，以本发明的氯化冶金之方法获取镍基料当为优选之方案。

根据上述本发明的技术方案，通过以下列表可清楚看出在最后工序产出镍基料的实际效果。

Claims

1.一种获取镍基料的制备方法，其特征在于，将红土镍矿以斗车或传送带送入破碎机破碎筛分、除尘；得镍矿原料后送入烘干机烘干并同时排除烟尘、去除原料中的SO₂、NO_X得烘干料；所述获得烘干料的步骤还包括向第一级烘干机输入净化后发生炉煤气的步骤；其中，所述净化煤气是经气化煤入煤气发生炉、经除尘、节冷，又经电捕器、脱硫的步骤而获得；并且，经所述脱硫步骤产生的净化后发生炉煤气再经三条输送管路分别输送至第一级的原料烘干、氯化焙烧、隧道窑还原的工序段；将烘干料送入研磨机粉磨，得料粉；将料粉送入配料机再加入还原剂、添加剂，同时再次除尘，得混料；将混料输入至第一级烘干成型机，制成球形胚料；将胚料输入至氯化焙烧炉焙烧，同时再次除SO₂、NO_X、HCl，之后将胚料输入至冷却器进行冷却；将冷却后的胚料输入至破碎研磨机进行研磨，在获得料粉的同时再次除尘；之后同时输入新鲜水和蒸汽将料粉输入至浸出槽，按三级梯度浸出方式获得浆料；将浆料与洗涤液分两路同时输入至第一级真空带式过滤机，经三次过滤同时去除水浸渣得到上清液；所述上清液的制备步骤还包括由传感控制器监控流量、流速、温度、压力的洗涤液经输送管输入至第一级真空带式过滤机的洗涤过程；在上清液中加入比例为5%的NaOH，一起输入至碱沉罐获得沉镍溶液；后经沉镍槽再输入至浓密机获得浓密料；所述浓密料的制备步骤还包括由传感控制器监控流量、流速、温度、压力的洗涤液经输送管输入至第二级真空带式过滤机的洗涤过程；将浓密料输入至第二级真空带式过滤机，同时向所述过滤机加入洗涤液，至少三次循环过滤得到精料；将精料输入至第二级烘干机烘干，将所获得烘干料输入至隧道窑进行还原制备，同时再次排除烟尘、SO₂、NO_X，最后由隧道窑出口得镍基料。

2.根据权利要求1所述的获取镍基料的制备方法，其特征在于，所述洗涤液经第一级真空带式过滤机流出的滤液经输送管再次输入至三级梯度浸出槽的第一级浸出槽。

3.根据权利要求1所述的获取镍基料的制备方法，其特征在于，所述洗涤液经第二真空带式过滤机流出的滤液经一路输送管再次输入至三级梯度浸出槽的第一级浸出槽，另一路输入至氯盐蒸发器，在至少一路蒸汽管作用下产生结晶物。

4.根据权利要求1所述的获取镍基料的制备方法，其特征在于，所述传感控制器是一个仪表总成，其总成内包括分立设置的流量计、测速器、脉动计数器、重金属计量器、压力传感器、温度传感器、Zigbee节点模块、多路集成传感器和中央处理器，其中，所述的流量计、测速器、脉动计数器、重金属计量器、压力传感器、温度传感器分别具有各自的模数/数模转换电路模块，且各自的模块集成在一块多路集成传感器电路板上，所述中央处理器连接至少一路值机终端。