一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统。所述方法包括以下步骤：(1)将红土镍矿与还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；(2)将混合球团进行还原、熔分处理，得到含镍铁水和尾渣；(3)将含镍铁水进行制粒处理，得到镍铁合金颗粒；(4)将镍铁合金颗粒进行焙烧，得到焙烧产物；(5)将焙烧产物氨浸、蒸氨、煅烧处理，得到氧化镍产品。所述系统包括依次连接的混合造球装置、还原装置、熔分装置、制粒装置、焙烧装置和氨浸‑蒸氨‑煅烧装置。本发明专利技术以红土镍矿作为原料，通过在前期的深度还原，得到的镍铁合金再经过选择性氧化焙烧得到焙烧产物采用湿法处理得到高附加值的氧化镍产品，镍回收率高达90％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有色金属提取领域，尤其涉及一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统。
技术介绍
近年来，随着高品位硫化镍矿的枯竭及国内不锈钢产业的快速发展，低品位红土镍矿已经成为生产镍铁产品的主要原料。湿法处理红土镍矿始于20世纪40年代，最早采用的是氨浸工艺，该工艺是由Caron教授专利技术，所以又称为Caron工艺。该工艺的基本流程为还原焙烧-氨浸，还原焙烧的目的是使红土镍矿中硅酸镍和氧化镍最大限度地还原成金属，同时控制还原的条件，使大部分铁还原成Fe3O4，只有少部分还原成金属铁，焙砂再用NH3及CO2将金属镍和钴转化为镍氨及钴氨络合物进入溶液，同时，金属铁也会生成铁氨络合物进入溶液，然后经氧化、水解，铁氨络合物生成氢氧化铁沉淀与氨浸液分开，氨浸液再经过蒸氨得到碱式碳酸镍，然后煅烧得到NiO。NiO可以作为产品出售，也可以通过氢还原得到金属镍。该工艺的缺点是镍回收率低，原因是在还原红土镍矿时，要保证铁尽量少的还原成金属态，由于铁的还原对镍的聚集与长大有促进作用，所以这一步控制会造成大量镍的损失，导致整条工艺的镍回收率低(镍回收率一般在75％以下)。到目前为止，全球只有少数几家工厂采用该法处理红土镍矿，三十多年来很少有新建工厂采用氨浸工艺。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。由此，现有红土镍矿处理技术有待进一步改进。
技术实现思路
为了解决现有技术中湿法氨浸处理红土镍矿中镍回收率低的问题和火法处理红土镍矿工艺产品镍铁合金利用价值低的问题，本专利技术提出一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统，首先将红土镍矿经过直接还原-熔分处理得到含镍铁水，含镍铁水经过制粒后再经过选择性氧化焙烧，利用铁对氧的亲和力大于镍的特性，使金属铁氧化成Fe3O4而金属镍不氧化，焙烧产物最后经过现有成熟的氨浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法，根据本专利技术实施例，该方法包括：(1)将红土镍矿与还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；(2)将混合球团进行还原、熔分处理，得到含镍铁水和尾渣；(3)将含镍铁水进行制粒处理，得到镍铁合金颗粒；(4)将镍铁合金颗粒进行焙烧，得到焙烧产物(5)将焙烧产物氨浸、蒸氨、煅烧处理，得到氧化镍产品。在步骤(4)中，所述焙烧为选择性氧化焙烧，使金属铁氧化成Fe3O4而同时金属镍不氧化，得到焙烧产物；由此，根据本专利技术实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法可以有效利用红土镍矿通过火湿法结合工艺提取氧化镍，整个操作流程后，镍回收率高达90％以上。另外，根据本专利技术上述实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，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。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，各组分质量比为红土镍矿：碳质还原剂：添加剂＝100：5～25：3～15。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，将还原温度控制在1250℃～1320℃，还原时间20～40min，使得所述混合球团经过还原后的铁的金属化率在50％～60％之间，由此，一方面可以保证红土镍矿中的镍全部还原为金属态；另一方面可以控制一部分铁以FeO的形式存在于尾渣中与含镍铁水分离，减少后续物料处理量。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述镍铁合金颗粒的粒径≤0.5毫米，由此，可以促进提高选择性焙烧的效果。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4)中，将焙烧温度控制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％，由此，可以保证铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化。本专利技术所述的红土镍矿，是指红土镍矿中镍含量为0.5～3.0wt％的低镍矿。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提出了一种利用红土镍矿提取氧化镍的系统，根据本专利技术的实施例，该系统包括：混合造球装置，所述混合造球装置具有红土镍矿入口、还原剂入口、添加剂入口和混合球团出口，且适于将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行混合造球，以便得到混合球团；直接还原-熔分装置，所述直接还原-熔分装置具有混合球团入口、含镍铁水出口和尾渣出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连，且适于将所述混合球团进行直接还原-熔分处理，以便得到含镍铁水和尾渣；制粒装置，所述制粒装置具有含镍铁水入口和镍铁合金颗粒出口，所述含镍铁水入口与所述含镍铁水出口相连，且适于将所述含镍铁水进行制粒处理，以便得到镍铁合金颗粒；选择性氧化焙烧装置，所述选择性氧化焙烧装置具有镍铁合金颗粒入口、氧化性气体入口和焙烧产物出口，所述镍铁合金颗粒入口和所述镍铁合金颗粒出口相连，且适于将所述镍铁合金颗粒进行选择性氧化焙烧，以便得到焙烧产物；氨浸-蒸氨-煅烧装置，所述氨浸-蒸氨-煅烧装置具有焙烧产物入口和氧化镍出口，所述焙烧产物入口和所述焙烧产物出口相连，且适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和煅烧处理，以便得到氧化镍产品。换句话说，本专利技术公开的一种利用红土镍矿提取氧化镍的系统，包括：混合造球装置、还原装置、熔分装置、制粒装置、焙烧装置和氨浸-蒸氨-煅烧装置；其中，所述混合造球装置具有红土镍矿入口、还原剂入口、添加剂入口和混合球团出口；所述还原装置具有混合球团入口和还原产物出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连；所述熔分装置具有还原产物入口、含镍铁水出口和尾渣出口，所述还原产物入口和所述还原产物出口相连；所述制粒装置具有含镍铁水入口和镍铁合金颗粒出口，所述含镍铁水入口与所述含镍铁水出口相连；所述焙烧装置具有镍铁合金颗粒入口和焙烧产物出口，所述镍铁合金颗粒入口与所述镍铁合金颗粒出口相连；氨浸-蒸氨-煅烧装置设有焙烧产物入口，氧化镍出口，所述焙烧产物入口与焙烧产物出口相连。由此，根据本专利技术实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的系统可以有效利用可以有效利用红土镍矿通过火湿法结合工艺提取氧化镍，以所得最终产品计算，镍回收率高达90％。优选地，所述还原装置为转底炉、回转窑、车底炉、隧道窑中的任一种，所述熔分装置为电弧炉、矿热炉、非电熔分炉中任一种。所述非电熔分炉为天然气熔分炉、煤制气熔分炉、燃油熔分炉中任一种。本专利技术通过在前期的直接还原中对镍进行深度还原，得到的镍铁合金再经过选择性氧化焙烧得到氧化铁和单质镍的焙烧产物，焙烧产物采用湿法处理得到高附加值的氧化镍产品，而镍回收率高达90％以上；同时，本专利技术以低品位红土镍矿作为原料，可以制备得到高纯度的镍，从而在拓宽镍生产原料来源的同时显著降低原料成本；使用碱金属化合物作为添加剂，可降低最低还原温度，使得红土镍矿的还原条件大为改善，提高镍的还原。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将红土镍矿与还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；(2)将混合球团进行还原、熔分处理，得到含镍铁水和尾渣；(3)将含镍铁水进行制粒处理，得到镍铁合金颗粒；(4)将镍铁合金颗粒进行焙烧，得到焙烧产物；(5)将焙烧产物氨浸、蒸氨、煅烧处理，得到氧化镍产品。

【技术特征摘要】
1.一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将红土镍矿与还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；(2)将混合球团进行还原、熔分处理，得到含镍铁水和尾渣；(3)将含镍铁水进行制粒处理，得到镍铁合金颗粒；(4)将镍铁合金颗粒进行焙烧，得到焙烧产物；(5)将焙烧产物氨浸、蒸氨、煅烧处理，得到氧化镍产品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，红土镍矿：还原剂：添加剂三者的质量比为100：5～25：3～15。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，将还原温度控制在1250℃～1320℃，还原时间20～40min，使得所述混合球团经过还原后的铁的金属化率为50％～60％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)的制粒处理步骤中，将所述镍铁合金颗粒的粒径控制在≤0.5毫米。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，将焙烧温度控制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文臣，王静静，李红科，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32