CN109385539A - 一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶炼领域，公开了一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，包括：1）将红土镍矿加水研磨为矿浆；2）添加盐酸和氯化钠进行浸出；3）固液分离；4）用萃取剂将液体中的Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺萃取分离；5）向上层萃取剂中通入臭氧，固液分离后，取沉淀物作为主产品，对萃取剂循环使用；6）向下层水溶液中通入臭氧，固液分离后，取沉淀物作为副产品；对下层水溶液中的Na⁺、H⁺、Cl^－进行循环使用。本发明方法在传统湿法冶炼工艺的基础上进行创新，充分因地制宜，利用印尼当地特有的自然资源，再加上对大多数化学药剂实现循环利用，不仅大幅降低了生成成本，使整个工艺***趋于零排放，而且产品中镍含量高，回收率高。

Description

一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法

技术领域

本发明涉及冶炼领域，尤其涉及一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法。

背景技术

随着全球经济的发展，社会的进步和人民生活水平的改善，对不锈钢的需求越来越大，光中国不锈钢的产量就达到3000万吨，市场价值达6000亿元人民币。不锈钢的主要成分是镍，其次铬和铁，而红土镍矿里拥有镍、铁和铬等有价金属元素，这些有价元素都是不锈钢的必要元素。在目前市场流通中的产品定价，主要是以有效金属镍进行计价，而铬和铁不计价，这样不锈钢厂对红土镍矿选冶出来的镍铁作为原料，大大降低了生产成本，跟其他形式生产出来的镍（例如电解镍，硫酸镍）相比较，降低了钢厂生产成本，具有比较强的竞争优势。然而湿法萃取工艺把红土镍矿中的有价元素镍、铁和铬选冶出来，尤其该工艺生产成本比传统工艺有大幅度的下降，对环境影响最小，因此该工艺生产出来的产品具有广阔的市场前景，故对不锈钢降低成本和广泛利用有积极推动作用。

由于印尼的高降雨量，植被分解后产生的有机酸和地下水中的二氧化碳产生的综合反应，产有丰富的镍矿。红土镍矿和其他氧化镍矿石是世界镍储量一个非常重要的部分。镍氧化矿主要由红土型镁铁硅质岩风化和化学浓缩后的结果，风化溶解的二氧化硅和岩石中的金属元素产生褐铁矿和硅酸镍矿石。从红土镍矿到镍铁或其他商品位镍铁化合物的冶炼方式大体分为火法冶炼和湿法冶炼，火法工艺是运用矿物元素熔点不同的原理，将矿物进行高温煅烧，提高镍的品位，但是具有高能耗高排放的缺陷。对于湿法冶炼，目前大部分湿法工艺都具有投资规模庞大，风险系数高，工艺门槛高以及回收率低等缺点。

鉴于以上的市场背景以及印尼为千岛之国，矿区远离闹区，资源匮乏，交通落后，部分原料供应出现瓶颈，当地政府对于环境管控较严，因此外部环境十分苛刻，给在当地开展湿法冶炼带来了巨大的困难，因此有必要因地制宜，进行一次湿法冶炼工艺的革新。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，本发明方法在传统湿法冶炼工艺的基础上进行创新，充分因地制宜，利用印尼当地特有的自然资源，再加上对大多数化学药剂实现循环利用，不仅大幅降低了生成成本，使整个工艺***趋于零排放，而且产品中镍含量高，回收率高。

本发明的具体技术方案为：一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，包括以下步骤：

1）将红土镍矿加水研磨为矿浆，充分粉碎裂解镍的硅镁包裹。

2）向矿浆中添加盐酸和氯化钠并在搅拌下进行浸出反应，将金属以离子形式释放。

3）固液分离，使金属以离子形式溶解于液体中，对以二氧化硅为主的固体原矿，水洗后达到排放标准再进行填方和复耕。

4）用萃取剂将液体中的Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺萃取分离；分离后上层萃取剂中主要含有Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺；下层水溶液中有Na⁺、Mg²⁺、C1^-、H ⁺等离子。

5）向上层萃取剂中通入臭氧，发生以下反应：

Ni²⁺+Fe²⁺+Cr³⁺+O₃→NiO↓+Fe₃O₄↓+Cr₂O₃↓ +萃取剂，固液分离后，取沉淀物作为主产品，对萃取剂循环使用。

6）向下层水溶液中通入臭氧，发生以下反应：

Na⁺+Cl^-+Mg²⁺+H⁺+O₃→MgO↓+Na⁺+Cl^-+H⁺+H₂O，固液分离后，取沉淀物作为副产品；对下层水溶液中的Na⁺、H⁺、Cl^－进行循环使用。

本发明具有以下优点：

1、如背景技术中所述，由于印尼为千岛之国，矿区远离闹区，资源匮乏，交通落后，许多原料供应出现瓶颈，当地政府对于环境管控又较严，因此外部环境十分苛刻，给在当地开展湿法冶炼带来了巨大的困难。为此，本发明对湿法冶炼工艺进行了革新：一方面，本发明在所有冶炼过程中所需要的原材料均可循环使用；另一方面，在印度尼西亚苛刻的环境下，巧妙地充分利用印尼当地海水资源丰富的条件，采用氯化钠作为冶炼主要化学试剂之一（海水中氯化钠含量≈4%），在本发明中，氯化钠能够浸出有效分离镍、铬离子的作用。不仅解决了原材料供应瓶颈和管控问题，同时基本实现了零排放，可以保护当地的原生态环境，很大程度上降低成本，也解决交通落后对本项目的影响。

2、在技术路线上，本发明充分将工艺开发、理论分析和工程设计与应用相结合。在经验设计基础上进行深入的理论分析，利用理论分析结果改设计，在充分的设计和分析基础上研制样品并进行调试和实验，并基于实验结果进一步改进设计并验证设计和分析方法，最终开发高效节能红土镍矿湿法冶炼工艺。经过检测，印尼当地的红土镍矿中镍含量为1.46%，氧化镁含量为25%。通过本发明方法获得的主产品（镍、铁、铬混合物）中，镍的含量可达5.81%，镍的回收率在97%以上，副产品氧化镁中有效含量达98^%以上，氧化镁的回收率在80.36%以上，与现有技术相比，取得了显著的进步。

3、不锈钢的主要有价成分为镍、铁、铬，每种成分都需要成本。为了在不锈钢领域中具有竞争力，本发明在降低生产成本同时，重点考虑降低不锈钢企业生产成本，因此本发明将红土镍矿中的镍、铁、铬等有价元素，同时选冶出来。在销售镍的同时，把其他有价元素铁和铬以不计价形式送给了不锈钢企业，使不锈钢企业大大降低了成本，因此本发明所研发的产品定位为镍、铁、铬混合物，镍含量≥4%。

作为优选，步骤1）中，研磨所得矿浆中粒度过325目的固体占90%以上。

本发明团队在研究过程中发现，需要将矿浆中物质粒度研磨至上述范围内，才能够充分地确保镍不被硅镁所包裹，有利于后续萃取的进行。

作为优选，步骤1）中，具体过程为：称取红土镍矿，加水置于选矿机中混合自行过滤、磨机三段球磨，得到矿浆。

上述研磨工艺，能够充分粉碎裂解镍的硅镁包裹，有利于后续萃取的进行。

作为优选，步骤1）中，红土镍矿与水的质量比为100:300-400。

作为优选，步骤2）中，盐酸、氯化钠与红土镍矿的质量比80-120:45-55:100。

作为优选，步骤2）中，浸出时间为50-70min。

作为优选，步骤4）中，所述萃取剂为甲醇。

作为优选，步骤4）中，萃取剂与液体的质量比为0.4-0.6:1。

作为优选，步骤4）中，萃取过程为：将液体抽至反应釜中加入萃取剂，搅拌20-40min，沉淀20-30min后进行分离。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：

1、本发明方法在传统湿法冶炼工艺的基础上进行创新，充分因地制宜，利用印尼当地特有的自然资源，再加上对大多数化学药剂实现循环利用，不仅大幅降低了生成成本，使整个工艺***趋于零排放，而且产品中镍含量高，回收率高。

2、采用本发明湿法冶炼工艺生产的主产品Ni含量≥4%，在优化条件下Ni含量可高达5.81%以上，镍的回收率在97%以上。副产品氧化镁中有效含量达98^%以上，氧化镁的回收率在80.36%以上，与现有技术相比，取得了显著的进步。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

总实施例

一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，包括以下步骤：

1）称取红土镍矿100份，加300-400份水置于选矿机中混合自行过滤、磨机三段球磨，充分粉碎裂解镍的硅镁包裹，得到粒度过325目的固体占90%以上的矿浆。

2）向矿浆中添加80-120份盐酸和45-55份氯化钠并在搅拌下进行浸出反应50-70min，将金属以离子形式释放。

3）固液分离，使金属以离子形式溶解于液体中，对以二氧化硅为主的固体原矿，水洗后达到排放标准再进行填方和复耕。

4）将液体抽至反应釜中加入萃取剂甲醇，搅拌20-40min，沉淀20-30min后进行分离，将液体中的Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺萃取分离，萃取剂与液体的质量比为0.4-0.6:1。分离后上层萃取剂中主要含有Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺；下层水溶液中有Na⁺、Mg²⁺、C1^-、H ⁺等离子。

5）向上层萃取剂中通入臭氧，发生以下反应：

Ni²⁺+Fe²⁺+Cr³⁺+O₃→NiO↓+Fe₃O₄↓+Cr₂O₃↓ +萃取剂，固液分离后，取沉淀物作为主产品，对萃取剂循环使用。

6）向下层水溶液中通入臭氧，发生以下反应：

Na⁺+Cl^-+Mg²⁺+H⁺+O₃→MgO↓+Na⁺+Cl^-+H⁺+H₂O，固液分离后，取沉淀物作为副产品；对下层水溶液中的Na⁺、H⁺、Cl^－进行循环使用。

实施例1

（1）称取1000kg原矿，加水3500kg，置于选矿机中混合自行过滤、磨机三段球磨，使矿变成325目占90%以上的矿浆。

（2）将矿浆置于反应釜中加入100kg 的HCl和50kg 的NaCl，搅拌浸出1小时。

（3）将完成浸出的矿浆进行固液分离，取浸出液，将固体部分通过水洗后达到排放标准进行填方复耕。

（4）把液体抽到反应釜中按1:0.5的比例加入甲醇萃取剂，搅拌半小时候后，沉淀半小时进行分离。

（5）上层萃取剂中通入臭氧待镍、铁、铬离子生产反应后变成氧化沉淀物，进行固液分离，固体作为主产品，萃取剂循环使用。

（6）下层水溶液中加入臭氧，使镁离子变成氧化镁沉淀物，进行固液分离，得到副产品，水溶液中含Na⁺、H⁺、C1^-，进行循环使用。

综上所述，红土镍矿1000kg，镍含量为1.46%，氧化镁含量为25%。通过湿法浸出萃取、氧化、沉淀、分离等工艺获得主产品（镍、铁、铬混合物）精粉243.7kg。其中，镍的含量为5.81%，氧化镁205kg。

镍的回收率：

1000kg红土镍矿中有效镍为1000kg×1.46%=14.6kg；

产品中有效镍为 243.7 kg×5.81%=14.16kg；

回收率为14.16kg/14.6kg×100=97%；

红土镍矿中有效氧化镁为： 1000kg×25%=250kg，得到产品含98%氧化镁为205kg， 产品中有效氧化镁为205kg×98%=200.9kg,氧化镁回收率为200.9kg/250kg×100=80.36%。

实施例2

一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，包括以下步骤：

1）称取红土镍矿100份，加300份水置于选矿机中混合自行过滤、磨机三段球磨，充分粉碎裂解镍的硅镁包裹，得到粒度过325目的固体占90%以上的矿浆。

2）向矿浆中添加80份盐酸和45份氯化钠并在搅拌下进行浸出反应70min，将金属以离子形式释放。

3）固液分离，使金属以离子形式溶解于液体中，对以二氧化硅为主的固体原矿，水洗后达到排放标准再进行填方和复耕。

4）将液体抽至反应釜中加入萃取剂甲醇，搅拌20min，沉淀20min后进行分离，将液体中的Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺萃取分离，萃取剂与液体的质量比为0.6:1。分离后上层萃取剂中主要含有Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺；下层水溶液中有Na⁺、Mg²⁺、C1^-、H ⁺等离子。

5）向上层萃取剂中通入臭氧，发生以下反应：

Ni²⁺+Fe²⁺+Cr³⁺+O₃→NiO↓+Fe₃O₄↓+Cr₂O₃↓ +萃取剂，固液分离后，取沉淀物作为主产品，对萃取剂循环使用。

6）向下层水溶液中通入臭氧，发生以下反应：

Na⁺+Cl^-+Mg²⁺+H⁺+O₃→MgO↓+Na⁺+Cl^-+H⁺+H₂O，固液分离后，取沉淀物作为副产品；对下层水溶液中的Na⁺、H⁺、Cl^－进行循环使用。

实施例3

一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，包括以下步骤：

1）称取红土镍矿100份，加400份水置于选矿机中混合自行过滤、磨机三段球磨，充分粉碎裂解镍的硅镁包裹，得到粒度过325目的固体占90%以上的矿浆。

2）向矿浆中添加120份盐酸和55份氯化钠并在搅拌下进行浸出反应50min，将金属以离子形式释放。

3）固液分离，使金属以离子形式溶解于液体中，对以二氧化硅为主的固体原矿，水洗后达到排放标准再进行填方和复耕。

4）将液体抽至反应釜中加入萃取剂甲醇，搅拌40min，沉淀30min后进行分离，将液体中的Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺萃取分离，萃取剂与液体的质量比为0.4:1。分离后上层萃取剂中主要含有Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺；下层水溶液中有Na⁺、Mg²⁺、C1^-、H ⁺等离子。

5）向上层萃取剂中通入臭氧，发生以下反应：

Ni²⁺+Fe²⁺+Cr³⁺+O₃→NiO↓+Fe₃O₄↓+Cr₂O₃↓ +萃取剂，固液分离后，取沉淀物作为主产品，对萃取剂循环使用。

6）向下层水溶液中通入臭氧，发生以下反应：

Na⁺+Cl^-+Mg²⁺+H⁺+O₃→MgO↓+Na⁺+Cl^-+H⁺+H₂O，固液分离后，取沉淀物作为副产品；对下层水溶液中的Na⁺、H⁺、Cl^－进行循环使用。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将红土镍矿加水研磨为矿浆，充分粉碎裂解镍的硅镁包裹；

2）向矿浆中添加盐酸和氯化钠并在搅拌下进行浸出反应，将金属以离子形式释放；

3）固液分离，使金属以离子形式溶解于液体中，对以二氧化硅为主的固体原矿，水洗后达到排放标准再进行填方和复耕；

4）用萃取剂将液体中的Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺萃取分离；分离后上层萃取剂中主要含有Ni²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺；下层水溶液中有Na⁺、Mg²⁺、C1^-、H ⁺等离子；

5）向上层萃取剂中通入臭氧，发生以下反应：

Ni²⁺+Fe²⁺+Cr³⁺+O₃→NiO↓+Fe₃O₄↓+Cr₂O₃↓ +萃取剂，固液分离后，取沉淀物作为主产品，对萃取剂循环使用；

6）向下层水溶液中通入臭氧，发生以下反应：

Na⁺+Cl^-+Mg²⁺+H⁺+O₃→MgO↓+Na⁺+Cl^-+H⁺+H₂O，固液分离后，取沉淀物作为副产品；对下层水溶液中的Na⁺、H⁺、Cl^－进行循环使用。

2.如权利要求1所述的一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，其特征在于，步骤1）中，研磨所得矿浆中粒度过325目的固体占90%以上。

3.如权利要求1或2所述的一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，其特征在于，步骤1）中，具体过程为：称取红土镍矿，加水置于选矿机中混合自行过滤、磨机三段球磨，得到矿浆。

4.如权利要求1或2所述的一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，其特征在于，步骤1）中，红土镍矿与水的质量比为100:300-400。

5.如权利要求1所述的一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，其特征在于，步骤2）中，盐酸、氯化钠与红土镍矿的质量比80-120:45-55:100。

6.如权利要求1或5所述的一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，其特征在于，步骤2）中，浸出时间为50-70min。

7.如权利要求1所述的一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，其特征在于，步骤4）中，所述萃取剂为甲醇。

8.如权利要求1或7所述的一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，其特征在于，步骤4）中，萃取剂与液体的质量比为0.4-0.6:1。

9.如权利要求1或7所述的一种针对印尼当地的红土镍矿湿法冶炼方法，其特征在于，步骤4）中，萃取过程为：将液体抽至反应釜中加入萃取剂，搅拌20-40min，沉淀20-30min后进行分离。