一种红土镍矿选择性硫化焙烧的方法技术

本发明专利技术公开了一种红土镍矿选择性硫化焙烧的方法，该方法是将红土镍矿与包含碳质还原剂、硫化剂、碱金属盐添加剂和粘结剂在内的原料混匀造球，所得球团料依次在低温下进行一段焙烧和在高温下进行二段焙烧；焙烧料通过浮选法回收镍产品，浮选尾矿采用磁选法回收铁产品，该方法对镍和铁回收效果好，能源消耗少、成本低、工艺简单，有利于工业化大规模生产应用。

【技术实现步骤摘要】
一种红土镍矿选择性硫化焙烧的方法
本专利技术涉及一种红土镍矿的处理方法，特别涉及一种将红土镍矿通过还原-硫化焙烧使镍选择性转化成易于浮选分离的硫化镍矿，而铁选择性转化成易于磁选分离的磁铁矿的方法，属于有色金属冶金技术和选矿领域。
技术介绍
镍是一种重要的战略金属材料，广泛的应用于不锈钢生产，合金制造，新能源电池生产等方面。世界镍资源储量约4.7亿吨，红土镍矿占70％，硫化镍矿占30％，世界上60％的镍是通过硫化镍矿中提取的，但随着硫化镍矿资源的日益枯竭，红土镍矿的经济开发利用越来越得到重视。红土镍矿根据矿床类型主要分为褐铁矿型和硅镁型两类，目前红土镍矿的冶炼方法主要有火法工艺和湿法工艺。火法工艺主要有还原熔炼镍铁工艺，还原熔炼制备镍锍工艺。镍铁工艺，是将红土镍矿干燥、预还原后在电炉1550℃～1600℃下熔炼，可获得镍品位为25％上的镍铁，该工艺流程短、工艺适应性强，镍回收率高、可以大规模生产高品位优质镍铁，生产过程几乎没有废渣、废水产生等优点，但能源消耗大，环境污染严重，且无法回收原料里的钴，对钴含量比较高的矿并不适应。镍锍工艺是在生产镍铁工艺的1550℃～1600℃溶炼过程中加入硫化剂产出低镍锍，再通过转炉吹炼生产高镍锍，该工艺实现了钴资源的综合利用，可以生产各种形式的镍产品，工艺流程短、操作简单；但冶炼过程需要消耗大量优质的焦炭，能耗很高；产生的二氧化硫有害气体对环境污染很大，原料适应性差。湿法工艺主要有还原-氨浸工艺、高压酸浸和常压酸浸工艺。还原-氨浸工艺又称Caron流程，该工艺首先通过还原焙烧将红土镍矿中镍和钴还原成金属单质，然后采用氨-碳酸铵溶液浸出镍和钴，从而实现镍钴与脉石的有效分离；该工艺生产的镍块中镍质量分数可达90％，全流程镍的回收率达75％～80％。与火法冶炼流程相比，钴可以部分回收，回收率40％～50％。但氨浸法只适合处理红土镍矿床上层的红土矿，不适合处理下层硅镁含量高的矿层。高压酸浸工艺是在250℃～270℃，4～5MPa的条件下，用硫酸将镍、钴等有价金属与铁、铝矿物溶解，并控制浸出条件使溶解的杂质元素水解进入渣中，而镍、钴则进入溶液，该工艺钴的浸出率可以达到90％以上，但只适于处理含氧化镁含量比较低的红土镍矿，且工厂投资高，设备腐烛严重、维修难度高，致使生产效率大幅降低低。常压硫酸浸出法是将红土镍矿矿装与洗涤液、硫酸按一定的比例混合在加热的条件下将镍浸出，浸出液中和后液进行固分离，得到的浸出液用氧化钙或硫化钠做沉淀剂沉淀镍，工艺简单、能耗低、不使用高压釜、投资费用少、操作条件易于控制，但是浸出液分离困难，浸出渣中镍含量高。综上所述，火法工艺普遍存在能耗高，环境污染严重，镍回收率低等问题，湿法工艺虽然镍、钴回收率高，但普遍流程过长，工艺复杂，对设备要求苛刻。
技术实现思路
针对现有技术中红土镍矿的火法工艺存在流程长、能源消耗大、成本高等难题，本专利技术的目的在于提供一种通过还原-硫化焙烧使红土镍矿中的镍和铁分别转化成易于浮选回收的硫化镍矿和易于磁选回收的磁铁矿，实现镍和铁与其他金属的高效分离回收的方法，该方法能耗低、成本低、工艺简单，便于工业化生产应用。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种红土镍矿还原-硫化焙烧的方法，该方法是将红土镍矿与包含碳质还原剂、硫化剂、碱金属盐添加剂和粘结剂在内的原料混匀造球，所得球团料依次在400℃～450℃和700℃～1100℃温度下进行焙烧；焙烧料通过浮选法回收镍产品，浮选尾矿采用磁选法回收铁产品。本专利技术的技术方案中球团料的焙烧过程主要分为两段，先在430℃左右的较低温度下进行一段焙烧，主要是使红土镍矿中的镍充分与液态硫磺反应，减少硫磺的挥发损失，提高硫化效率，然后升温至700℃以上进行二段焙烧，主要目的是使硫化镍及四氧化三铁晶粒聚集长大，便于后续浮选和磁选分离。优选的方案，所述碳质还原剂的质量为红土镍矿质量的2.5～10％。适量的还原剂有利于促进镍的硫化和铁的磁化，但还原剂添加量过多会导致镍还原为金属，硫化效果差；还原剂添加量过少不仅会增大硫磺的消耗，且不利于铁的磁化。优选的方案，所述硫化剂的质量为红土镍矿质量的2.5％～15％。硫化剂添加量过少，镍硫化不彻底，添加量过多，铁也被硫化，选择性差。优选的方案，所述碱金属盐添加剂的质量为红土镍矿质量的2.5％～15％。碱金属盐的添加降低了镍硫化物和四氧化三铁晶粒的表面张力和熔点，降低了镍的硫化转化和铁的磁化转化温度，有利于硫化镍和四氧化三铁晶粒的聚集长大。优选的方案，所述粘结剂的质量为红土镍矿质量的2.5％～5％。较优选的方案，所述碳质还原剂包括木炭、焦炭和粉煤中至少一种。较优选的方案，所述硫化剂为硫磺和/或黄铁矿。较优选的方案，所述碱金属盐添加剂包括碳酸钠、硫酸钠和氯化钠中至少一种。较优选的方案，所述粘结剂包括CMC、糊化淀粉、膨润土中至少一种。优选的方案，所述红土镍矿干燥至水分含量低于5％，破碎并过5mm筛网，取筛下红土镍矿粉用于造球。优选的方案，所述红土镍矿为褐铁矿型和/或低镁型。优选的方案，所述球团料直径为25～50mm。优选的方案，在400℃～450℃温度下焙烧的时间为1～3h。优选的方案，在700℃～1100℃温度下焙烧时间为0.5～2h。优选的方案，所述浮选时焙烧产物湿磨至矿浆粒度-74um占75％～85％，采用戊基黄药和/或异丙基黄药作为浮选捕收剂。优选的方案，所述磁选法采用的磁场强度为0.4～1.2KGs。本专利技术的一种红土镍矿还原-硫化焙烧的方法，包括以下几个具体步骤：步骤一：干燥、破碎和筛分将红土镍矿干燥至含水率低于5％，然后破碎并过5mm的筛子；所述红土镍矿为褐铁矿型和低镁型；步骤二：造球将步骤一中干燥、破碎、筛分后的红土镍矿与碳质还原剂、硫化剂、碱金属盐添加剂及粘结剂混匀后制成球团；所述还原剂为木炭、焦炭或粉煤至少其中的一种，还原剂的添加量为2.5％～10％；所述添加剂为硫酸钠或碳酸钠其中一种，其添加量2.5％～15％；所述硫化剂硫磺的添加量为2.5％～15％；所述粘结剂CMC、膨润土或糊化淀粉的添加量为2.5％～5％；所述球团直径为25～50mm；步骤三：硫化焙烧将步骤二中的球团置于回转窑中，第一阶段在400～450℃下焙烧1～3h，第二阶段升温至700℃～1100℃，焙烧0.5～2h；步骤四：浮选将步骤三焙烧产物湿磨至矿浆粒度-74um占75％～85％，然后采用常规浮选法回收硫化镍；捕收剂为戊基黄药或异丙基黄药其中一种；步骤五：磁选将步骤四的浮选尾矿采用磁选回收铁；所述浮选尾矿磁选磁场强度为0.4～1.2KGs。本专利技术针对现有红土镍矿火法工艺原料适应差、能源消耗大、成本高等难题，首次提出通过还原-硫化焙烧实现红土镍矿中镍和铁选择性转化，镍转化成硫化镍矿，而铁转化成磁铁矿，并且通过碱金属盐添加剂来促进高温反应过程中液相的生成，提供硫化铁及四氧化三铁晶粒聚集生长的有效通道，以获得较大粒径的硫化镍和四氧化三铁晶粒，更有利于后续借鉴现有技术中的浮选方法回收硫化镍矿，采用磁选方法回收磁铁矿，从而实现镍和铁与其他金属的高效分离回收。相对现有技术，本专利技术的技术方案带来的有益技术效果：1)本专利技术通过还原-硫化焙烧工艺可以将红土镍矿中镍和铁分别转化成易于浮选回收硫化镍矿和易于磁选回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红土镍矿选择性硫化焙烧的方法，其特征在于：将红土镍矿与包含碳质还原剂、硫化剂、碱金属盐添加剂和粘结剂在内的原料混匀造球，所得球团料依次在400℃～450℃和700℃～1100℃温度下进行焙烧；焙烧料通过浮选法回收镍产品，浮选尾矿采用磁选法回收铁产品。

【技术特征摘要】
1.一种红土镍矿选择性硫化焙烧的方法，其特征在于：将红土镍矿与包含碳质还原剂、硫化剂、碱金属盐添加剂和粘结剂在内的原料混匀造球，所得球团料依次在400℃～450℃和700℃～1100℃温度下进行焙烧；焙烧料通过浮选法回收镍产品，浮选尾矿采用磁选法回收铁产品。2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿选择性硫化焙烧的方法，其特征在于：所述碳质还原剂的质量为红土镍矿质量的2.5～10％；所述硫化剂的质量为红土镍矿质量的2.5％～15％；所述碱金属盐添加剂的质量为红土镍矿质量的2.5％～15％；所述粘结剂的质量为红土镍矿质量的2.5％～5％。3.根据权利要求2所述的一种红土镍矿选择性硫化焙烧的方法，其特征在于：所述碳质还原剂包括木炭、焦炭和粉煤中至少一种；所述硫化剂为硫磺和/或黄铁矿；所述碱金属盐添加剂包括碳酸钠、硫酸钠和氯化钠中至少一种；所述粘结剂包括CMC、糊化淀粉、膨润土中至少一种。4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩俊伟，刘维，覃文庆，焦芬，张添富，李琛，梁超，
申请(专利权)人：中南大学，湖南锐异资环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43