一种以镍尾矿为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种以镍尾矿为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺，该工艺中以镍尾矿等废弃物作为原料，将其与含氟酸液、盐酸以及硝酸进行反应，制备成高附加值的产物气相白炭黑并回收金、银、铜、铁等金属，所制得的产物中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g，达到了变废为宝的效果；上述制备工艺中所产生的酸性气体经负压水吸收罐吸收后，能够制得对应的酸液，当酸液浓缩到一定的浓度后可循环使用。同时本发明专利技术还提供了用于上述工艺中的生产装置，该生产装置所用到的零部件均为化工厂常用器具，成本低廉，能够实现大规模工业化生产。

Process and apparatus for preparing fumed silica and recovering metal from nickel tailings

The invention provides a preparation of fumed silica and process for recovery of metal nickel tailings as raw material, the process for nickel tailings and other waste as raw materials, and the fluoride acid, hydrochloric acid and nitric acid was prepared into high value-added products of fumed silica and recovery of gold, silver, copper, iron and other metals, the SiO2 content in the product is greater than 99.9%, determination of specific surface area of not less than 350m2/g of the multi point BET method, to turning waste into effect; the preparation of acid gas generated in the process of water absorption by negative pressure tank after absorption, to prepare the corresponding acid. When the acid concentration to a certain concentration can be recycled after use. At the same time, the invention also provides a production device used in the process, and the components used in the production device are commonly used in chemical plants, and the utility model has the advantages of low cost and large scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用镍尾矿制备气相白炭黑并回收金属的工艺方法及装置，属于化工提纯及环保

技术介绍
据相关文献资料介绍：我国镍资源较丰富，储量约为670万吨，其中硫化铜镍矿约占总储量的91％，氧化镍矿占9％；80％的硫化镍矿分布在甘肃的金川铜镍矿床，其余分布在新疆、云南、四川、吉林、黑龙江、广西、内蒙古、陕西和青海等地；氧化镍矿主要分布在四川西南部的攀枝花地区以及云南的元江地区，由于其镍品位低，目前仅进行小规模开采。随着镍资源的减少和社会对镍需求的不断增长，从镍尾矿中回收镍、铜等有价金属越来越引起国家有关部门的高度重视。镍矿物主要有镍黄铁矿(Ni，Fe)9S8、紫硫镍(铁)矿FeNi2S4、针镍矿NiS、红砷镍矿NiAs、砷镍矿Ni11As8、暗镍蛇纹石(Ni，Mg)SiO4·H2O、富镍绿泥石(Ni，Al)3Si2O6(OH)4、绿镍矿NiO、镍磁黄铁矿(Ni，Fe)xSy等。脉石主要是：石英、蛇纹石、滑石、绿泥石、斜长石、辉石、角闪石、黑云母等。到目前为止，国内外关于从镍尾矿中提取有价金属的报道较少，可供借鉴的经验也很少。我国最大的硫化镍矿产资源分布于金川铜镍矿，采用单一浮选工艺回收矿石中的镍、铜等金属，在对原矿进行选别的同时，每年产生600多万吨的尾矿，至今已累计超过一亿吨，成为我国最大的镍尾矿库。受到气候的影响，尾矿库中的水分逐渐减少，加之大风频繁刮起、地面风蚀加剧，尾矿砂粉对大气、土壤、水体、道路、建筑物及农作物造成了严重危害，加速了当地生态环境恶化，严重损害了人们的健康和农业生产，而且企业需要投入巨资进行治理和赔偿，从而使企业的负担加重。另外，我国镍尾矿具有如下特点和难点：1，尾矿中有用矿物品位低、嵌布粒度细。2，脉石矿物可浮好。3，氧化镍和硅酸镍矿物并存影响镍的回收。针对这些特点，国内从镍尾矿中回收有价金属都采用如下四种办法：1，浮选法；2，浸出法；3，重选法；4，磁选-熔炼法。这四种办法还不能有效地解决镍尾矿中的金属与非金属元素的全部回收与利用问题。为此，研发出一种镍尾矿资源的综合利用的新技术新工艺方法和装置，来科学、合理地处理我国的镍尾矿资源，使尾矿中的金属与非金属元素得到全部的回收与利用，不仅能增加企业的经济效益，而且还治理了当地的生态环境，还保护了人们的身体健康，促进了农业生产，它是一件功在当代，利在千秋的大好事。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以镍尾矿为原料，制备气相白炭黑并回收金、银、铜、铁等金属的工艺及装置；它成功地避开了现今气相法制备白炭黑过程中使用氢气和氧气及高温水解的工艺过程，还解决了目前的镍尾矿不能高效利用的问题，本专利技术同时还提供了在常温常压下能生产气相白炭黑产品的新工艺技术和生产装置。该工艺技术及装置也用于蛇纹石、滑石、绿泥石、斜长石、辉石、角闪石、黑云母等矿物制备气相白炭黑。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：一种以镍尾矿为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液备用；将镍尾矿分级，对于粒径大于150目的颗粒返回球磨机循环磨矿，在此过程中采用磁选机加螺旋溜槽进行磁选和重力选，回收铁粉和重金属；对于粒径为150～250目的颗粒采用磁选机加跳汰机进行磁选和重力选，收集铁粉后的料浆再脱水制得固体物料，备用；对于粒径小于250目的泥浆经磁选机磁选后送入浓密机沉淀后，再用陶瓷过滤机脱水后与固体物料混合，备用；(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将固体物料投入到反应釜中；(3)、控制反应釜中的反应温度为70～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与固体物料中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g；(6)、反应釜中反应完成后过滤，将滤渣进行纯化后可得到三氟化铝，将滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行吸收变成酸液，酸液返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空；当蒸发器内的酸液蒸干后，停止蒸发，用水洗除固体残留物中的盐后，再用硫酸对固体残留物进行处理，分离出硫酸盐后，最后对其组分分析，根据分析结果，对各种金属元素进行提纯分离回收。所述的氢氟酸的质量浓度或体积浓度为1～20％，氟硅酸的质量浓度或体积浓度为10～30％，硝酸的质量浓度或体积浓度为2～30％，盐酸的质量浓度或体积浓度为10％～30％。步骤(1)中所述的磁选机加螺旋溜槽进行磁选和重力选分为低中高三级，具体为先采用磁场强度为3000-5000高斯的磁选机+螺旋溜槽，再采用磁场强度为5000-10000高斯的磁选机+螺旋溜槽，最后采用磁场强度为10000高斯以上的磁选机+螺旋溜槽；所述的磁选机加跳汰机进行磁选和重力选分为低中高三级，具体为先采用磁场强度为3000-5000高斯的磁选机+跳汰机，再采用磁场强度为5000-10000高斯的磁选机+跳汰机，最后采用磁场强度为10000高斯以上的磁选机+跳汰机。步骤(1)中将磁选后的固体物料用浓盐酸进行处理，将其中的碱金属和碱土金属以氯盐的形式除去，脱除酸液，然后进行浮选除去长石后备用，浮选出的长石粉用做制备陶瓷原料。本专利技术还提供了用于上述工艺中的装置，所述装置包括热空气送入系统、化学反应系统、冷却系统以及废气吸收系统，其中热空气送入系统用于储存压缩空气并对空气进行加热后送入化学反应系统中；所述化学反应系统由酸液储罐、料仓和反应釜组成，酸液储罐和料仓的底部通过管道与反应釜相连通，反应釜内设置有搅拌装置，反应釜的内衬为耐温、耐酸、耐磨材料，在反应釜底部的上方，设有一根环形的圆管，圆管上均匀分布有透气孔或透气管，反应釜内设置有一根以上的与环形的圆管相连通的竖管，所述竖管的顶端通过反应釜的釜盖上的管阀与热空气送入系统相连通；釜内壁自上而下或自下而上安装有紧贴釜壁的且呈螺旋线状的四氟毛细管束，该管束的上下两端分别与釜壁外的冷热介质通过其阀门连接，通过给管束内的毛细管通入冷热介质，为釜内反应系统提供加热或冷却。冷却系统由一级冷却釜和二级冷却釜串联组成；其中一级冷却釜与反应釜相连接，反应釜的釜盖上设有一根与一级冷却釜相连且深入到一级冷却釜底部中央的管道，一级冷却釜的内部设置有冷却装置，一级冷却釜的底部设置有出料阀，一级冷却釜的釜盖上设置有一根与二级冷却釜相连且深入到二级冷却釜底部中央的管道，所述的二级冷却釜的内部设置有冷却装置，二级冷却釜的底部设置有出料阀；二级冷却釜的釜盖上设置有一根与废气吸收系统相连接的管道，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以镍尾矿为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液备用；将镍尾矿分级，对于粒径大于150目的颗粒返回球磨机循环磨矿，在此过程中采用磁选机加螺旋溜槽进行磁选和重力选，回收铁粉和重金属；对于粒径为150～250目的颗粒采用磁选机加跳汰机进行磁选和重力选，收集铁粉后的料浆再脱水制得固体物料，备用；对于粒径小于250目的泥浆经磁选机磁选后送入浓密机沉淀后，再用陶瓷过滤机脱水后与固体物料混合，备用；(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将固体物料投入到反应釜中；(3)、控制反应釜中的反应温度为70～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与固体物料中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g；(6)、反应釜中反应完成后过滤，将滤渣进行纯化后可得到三氟化铝，将滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行吸收变成酸液，酸液返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空；当蒸发器内的酸液蒸干后，停止蒸发，用水洗除固体残留物中的盐后，再用硫酸对固体残留物进行处理，分离出硫酸盐后，最后对其组分分析，根据分析结果，对各种金属元素进行提纯分离回收。...

【技术特征摘要】
1.一种以镍尾矿为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液备用；将镍尾矿分级，对于粒径大于150目的颗粒返回球磨机循环磨矿，在此过程中采用磁选机加螺旋溜槽进行磁选和重力选，回收铁粉和重金属；对于粒径为150～250目的颗粒采用磁选机加跳汰机进行磁选和重力选，收集铁粉后的料浆再脱水制得固体物料，备用；对于粒径小于250目的泥浆经磁选机磁选后送入浓密机沉淀后，再用陶瓷过滤机脱水后与固体物料混合，备用；(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将固体物料投入到反应釜中；(3)、控制反应釜中的反应温度为70～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与固体物料中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g；(6)、反应釜中反应完成后过滤，将滤渣进行纯化后可得到三氟化铝，将滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行吸收变成酸液，酸液返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空；当蒸发器内的酸液蒸干后，停止蒸发，用水洗除固体残留物中的盐后，再用硫酸对固体残留物进行处理，分离出硫酸盐后，最后对其组分分析，根据分析结果，对各种金属元素进行提纯分离回收。2.根据权利要求1所述的制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于：所述的氢氟酸的质量浓度或体积浓度为1～20％，氟硅酸的质量浓度或体积浓度为10～30％，硝酸的质量浓度或体积浓度为2～30％，盐酸的质量浓度或体积浓度为10％～30％。3.根据权利要求1所述的制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于：步骤(1)中所述的磁选机加螺旋溜槽进行磁选和重力选分为低中高三级，具体为先采用磁场强度为3000-5000高斯的磁选机+螺旋溜槽，再采用磁场强度为5000-10000高斯的磁选机+螺旋溜槽，最后采用磁场强度为10000高斯以上的磁选机+螺旋溜槽；所述的磁选机加跳汰机进行磁选和重力选分为低中高三级，具体为先采用磁场强度为3000-5000高斯的磁选机+跳汰机，再采用磁场强度为5000-10000高斯的磁选机+跳汰机，最后采用磁场强度为10000高斯以上的磁选机+跳汰机。4.根据权利要求1所述的制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于：步骤(1)中将固体物料用浓盐酸进行处理，将其中的碱金属和碱土金属以氯盐的形式除去，脱除酸液，然后进行浮选除去长石后备用，浮选出的长石粉用做制备陶瓷原料。5.一种用于权利要求1所述工艺中的装置，其特征在于：所述装置包括热空气送入系统、化学反应系统、冷却系统以及废气吸收系统，其中热空气送入系统用于储存压缩空气并...

【专利技术属性】
技术研发人员：田辉明，杨水彬，田正芳，叶发兵，
申请(专利权)人：黄冈师范学院，田辉明，
类型：发明
国别省市：湖北;42