用于从含有镍、铁和钴的原料中回收镍和钴的方法技术

本发明专利技术涉及用于从含有镍、铁和钴的原料中回收镍和钴的方法。根据本发明专利技术，可以从含有镍、铁和钴的原料中回收高浓度的有价值的金属，例如镍和钴，并且特别地，由于镍和钴的浓度低而铁的浓度高，因此当浸出镍时，相对大量的铁被浸出，而少量的镍被浸出。因此，本发明专利技术可以更适用于铁和镍难以分离的镍矿石的冶炼。

Method for recovering nickel and cobalt from raw materials containing nickel, iron and cobalt

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从含有镍、铁和钴的原料中回收镍和钴的方法
本公开内容涉及从含有镍、铁和钴的原料中回收镍和钴的方法。
技术介绍
作为含镍和铁的矿石，提供了红土矿，镍氧化物矿石，并且根据矿物相其可以分类为褐铁矿、腐泥土等。由于这些矿石具有钝态特性并且具有高的耐酸性，因此对酸的溶解反应缓慢。因此，作为用于有效浸出镍的方法，已经提出了通过在高温和高压下溶解于在高压釜中的酸中来回收镍的方法，称为“高压酸浸出(HPAL)法”。当在室温下进行镍浸出反应时，即使在浸出持续数月或更长时间之后，镍回收率也不超过约85％。然而，作为镍氧化物矿石湿法冶炼的代表性方法，当使用HPAL法时，可以在2小时内浸出90％或更多的镍。作为用于通过HPAL法回收镍的技术的实例，可以提供专利文献1和2。然而，已知HPAL法应在高压釜中在高温和高压下进行，并且由于强酸性而主要与钛材料一起使用，因此，设备成本非常高并且维护成本高。此外，由于需要使用苛性钠、昂贵的沉淀剂、或环境有害的沉淀剂例如H2S来浓缩镍，因此可能存在用于防治污染的设备成本增加的问题。此外，当通过应用以上方法对褐铁矿镍矿石进行浸出时，可以进行高速浸出，但是由于褐铁矿矿石具有高的铁含量和低的镍含量，因此当通过酸溶解浸出镍时，相对大量的铁可以被浸出，而少量的镍可以被浸出，使得难以从浸出的材料中分离铁和镍。作为减少以上问题的技术，存在专利文献3、4和5等中公开的技术。专利文献3和4公开了通过从具有低品质的镍的矿石中分离和回收镍和铁来有效地浓缩镍并从这样的浓缩物中回收镍铁的方法。专利文献5公开了通过还原作为过程副产物获得的煅烧铁矿石，然后用作用于沉淀的浆料来提高在沉淀之后的镍浓缩物的镍含量的方法。然而，即使在上述方法的情况下，在沉淀经还原的原料中，除了镍和铁之外还含有大量的杂质例如Mg和Si，并且当在沉淀之后回收镍铁时产生大量的副产物例如炉渣等。此外，即使在沉淀之后，铁的含量也高于镍的含量并且可以用作镍铁，但是其不适用于生产具有高含量镍的高纯度镍。[现有技术文献][专利文献](专利文献1)韩国专利特许公开第10-2007-7020915号(专利文献2)日本专利特许公开第2010-031341号(专利文献3)韩国专利第10-1353721号(专利文献4)韩国专利第10-1359179号(专利文献5)韩国专利第10-1657810号
技术实现思路
技术问题本公开内容的一个方面是提供用于从含有镍、铁和钴的原料中有效回收镍和钴的方法。技术方案根据本公开内容的一个方面，用于回收镍和钴的方法包括：用含有氢的还原气体还原含有镍、铁和钴的原料；向经还原的原料中添加酸，并用酸对原料进行浸出，以获得含有镍离子、铁离子和钴离子的溶液；向溶液中添加含铁或镁的氢氧化物以产生杂质已经被除去的提纯溶液；通过向含有镍离子和钴离子的提纯溶液中添加用于沉淀的还原铁来沉淀镍和钴；向在沉淀中获得的沉淀物中添加酸以进行浸出，以获得含有镍离子、铁离子和钴离子的溶液；向含有镍离子、钴离子和铁离子的溶液中添加碱性试剂并用含氧气体氧化所述溶液以除去铁；以及向溶液中添加碱性试剂以获得镍和钴的氢氧化物。根据以下关系表达式，用于沉淀的还原铁的量可以为存在的镍离子和钴离子的摩尔总和的1.5倍至2.5倍。[关系表达式1]还原铁的量(晶种比率)＝(用于沉淀的还原铁中金属Fe的含量)/(浸出溶液中Ni+Co离子的含量)用于沉淀的还原铁可以通过用固体碳或还原气体间接还原由镍冶炼过程的副产物获得的氯化铁煅烧铁矿石来获得。用于沉淀的还原铁的还原率可以为80％至99％。用于沉淀的还原铁的颗粒尺寸可以为5μm或更小。当用还原气体还原氯化铁煅烧铁矿石时，还原温度可以为500℃至950℃。当用还原气体还原氯化铁煅烧铁矿石时，还原温度可以为500℃至950℃。氯化铁煅烧铁矿石的形成可以包括：蒸发和浓缩在镍冶炼过程中作为滤液产生的含铁离子和氯离子的溶液以获得浓缩溶液；使浓缩溶液结晶以获得氯化铁晶体；将氯化铁晶体和浆料固液分离；以及煅烧氯化铁晶体以获得氯化铁煅烧铁矿石。含铁离子和氯离子的溶液可以是在镍冶炼过程中产生的滤液，镍冶炼过程包括：将含有镍和铁的镍矿石溶解在盐酸中以获得镍离子和铁离子被浸出的浸出溶液；通过向浸出溶液中添加碱性试剂来调节pH，并通过固液分离从浸出溶液中除去固体杂质；向浸出溶液中添加含有镍和铁的镍矿石，然后使镍作为镍铁沉淀；以及通过固液分离过滤和回收固体沉淀物。添加到经还原的原料中的酸可以包括通过用离子交换树脂处理在沉淀之后过滤的后过滤液体以回收剩余的镍和钴并用酸除去离子交换树脂而获得的含镍和钴的酸。通过离子交换树脂获得的含镍和钴的酸可以被重新引入浸出过程中。碱性试剂可以为选自氢氧化钙和碳酸钙中的一者或更多者。可以用硫酸对镍和钴的氢氧化物进行浸出并使其经历溶剂提取，以产生硫酸镍和硫酸钴。在通过添加碱性试剂获得镍和钴的氢氧化物时，浸出溶液中的氯组分和钙组分可以以氯化钙的形式除去。可以添加H2S代替碱性试剂。有益效果根据本公开内容的一个实施方案，可以从含有镍、铁和钴的原料中回收有价值的金属，例如高浓度的镍和钴。详细地，本公开内容中的一个实施方案可以更适合应用于这样的情况：其中镍浓度相对低而铁浓度相对高，并因此当浸出镍时，大量的铁被浸出，而少量的镍被浸出，难以将铁和镍彼此分离。附图说明图1为举例说明根据本公开内容的一个实施方案的镍和钴回收方法的示意性流程图。具体实施方式在下文中，将参照多个实施方案描述本公开内容的优选实施方案。然而，本公开内容的实施方案可以被修改为多种其他形式，并且本公开内容的范围不限于下述实施方案。根据本公开内容中的一个实施方案，提供了用于由含有镍、铁和钴的原料生产高浓度的镍浓缩物的方法。用于回收镍和钴的方法包括：用含有氢的还原气体还原含有镍、铁和钴的原料；向经还原的原料中添加酸，并用酸对原料进行浸出，以获得含有镍离子、铁离子和钴离子的溶液；向溶液中添加含铁或镁的氢氧化物以产生杂质已经被除去的提纯溶液；通过向含有镍离子和钴离子的提纯溶液中添加用于沉淀的还原铁来沉淀镍和钴；向在沉淀中获得的沉淀物中添加酸并进行浸出以获得含有镍离子、铁离子和钴离子的溶液；向含有镍离子、钴离子和铁离子的溶液中添加碱性试剂并用含氧气体氧化所述溶液以除去铁；以及向溶液中添加碱性试剂以获得镍和钴的氢氧化物。本公开内容可以应用的含有镍-铁的原料没有特别限制，并且可以使用任何含有镍和铁的原料，只要其含有镍和铁即可，并且详细地，可以使用镍矿石，例如褐铁矿或腐泥土。镍矿石具有含量为1％至2.5％的Ni和15％至55％的Fe，尽管其含量根据矿石的类型而变化。在褐铁矿矿石的情况下，镍浓度低至1％至1.8％，铁浓度高至30％至55％。本公开内容的一个实施方案也可以有效应用于从这样的含有相对低的镍的褐铁矿中回收镍。在下文中，将详细描述根据本公开内容的一个实施方案的由含有镍、铁和钴的原料生产镍浓缩物的方法。预处理含有镍、铁和钴的原料在从含有镍、铁和钴的原料中回收镍时，如果需要的话，可以进行预处理过程以在还原过程中有效地还原含有镍、铁和钴的原料。该预处理过程包括干燥、研磨和焙烧。含有镍、铁和钴的原料通常含有约20％至40％的附着水和约10％的结晶水。在含有这样的附着水的情况下，研磨效率降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于回收镍和钴的方法，包括：用含有氢的还原气体还原含有镍、铁和钴的原料；向经还原的原料添加酸，以及用所述酸对所述原料进行浸出，以获得含有镍离子、铁离子和钴离子的溶液；向所述溶液添加含铁或镁的氢氧化物以产生杂质已经被除去的提纯溶液；通过向含有镍离子和钴离子的所述提纯溶液添加用于沉淀的还原铁来沉淀镍和钴；向在所述沉淀步骤中获得的沉淀物添加酸以进行浸出，以获得含有镍离子、铁离子和钴离子的溶液；向所述含有镍离子、钴离子和铁离子的溶液添加碱性试剂以及用含氧气体氧化所述溶液以除去铁；以及向所述溶液添加碱性试剂以获得镍和钴的氢氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.23 KR 10-2016-0178039;2017.11.02 KR 10-2011.一种用于回收镍和钴的方法，包括：用含有氢的还原气体还原含有镍、铁和钴的原料；向经还原的原料添加酸，以及用所述酸对所述原料进行浸出，以获得含有镍离子、铁离子和钴离子的溶液；向所述溶液添加含铁或镁的氢氧化物以产生杂质已经被除去的提纯溶液；通过向含有镍离子和钴离子的所述提纯溶液添加用于沉淀的还原铁来沉淀镍和钴；向在所述沉淀步骤中获得的沉淀物添加酸以进行浸出，以获得含有镍离子、铁离子和钴离子的溶液；向所述含有镍离子、钴离子和铁离子的溶液添加碱性试剂以及用含氧气体氧化所述溶液以除去铁；以及向所述溶液添加碱性试剂以获得镍和钴的氢氧化物。2.根据权利要求1所述的用于回收镍和钴的方法，其中根据关系表达式1：还原铁的量(晶种比率)＝(用于沉淀的还原铁中金属Fe的含量)/(浸出溶液中Ni+Co离子的含量)，所述用于沉淀的还原铁的量为存在的镍离子和钴离子的摩尔总和的1.5倍至2.5倍。3.根据权利要求1所述的用于回收镍和钴的方法，其中所述用于沉淀的还原铁通过用固体碳或还原气体间接还原由镍冶炼过程的副产物获得的氯化铁煅烧铁矿石来获得。4.根据权利要求1所述的用于回收镍和钴的方法，其中所述用于沉淀的还原铁的还原率为80％至99％。5.根据权利要求1所述的用于回收镍和钴的方法，其中所述用于沉淀的还原铁的颗粒尺寸为5μm或更小。6.根据权利要求3所述的用于回收镍和钴的方法，其中当用还原气体还原所述氯化铁煅烧铁矿石时，还原温度为500℃至950℃。7.根据权利要求3所述的用于回收镍和钴的方法，其中当用固体碳还原所述氯化铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳泌，韩吉秀，朴振均，李在永，严炯燮，曹成九，李昌奎，金容赞，金德，李高基，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，浦项产业科学研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR