一种由红土镍矿制备氧化镁、二氧化硅及氧化镍产品的方法，该方法包括以下步骤：（１）将红土镍矿破碎，磨细后与硫酸铵一起焙烧；（２）焙烧产物水溶，过滤；（３）滤液蒸发，浓缩，结晶，制备硫酸镁；（４）硫酸镁脱水，煅烧制备氧化镁；（５）滤渣与碱溶液或熔融碱反应，经浸出、过滤得到硅酸钠溶液；（６）硅酸钠溶液碳化分解，过滤，洗涤，干燥，制备二氧化硅；（７）剩余滤渣采用碳酸铵溶液浸出，过滤；（８）滤液经过蒸氨、煅烧制得氧化镍。剩余残渣为含少量杂质的三氧化二铁，可用作炼铁原料或深加工成高附加值产品。本发明专利技术适宜处理各种红土镍矿，工艺流程简单、设备简便，无固、液、气的废弃物排放，不造成二次污染，以较低的成本实现了红土镍矿资源的高附加值绿色化综合利用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种处理红土镍矿的方法，具体涉及一种由红土镍矿制备氧化镁、二氧化 硅及氧化镍产品的方法。
技术介绍
红土镍矿是含镍的矿石经长期大规模风化、浸淋、蚀变、富集而形成的水合氧化铁与 水和硅酸镁的混合物，是一种疏松粘土状、含大量水分的氧化镍矿资源，易开采、难加工。 目前红土镍矿的可利用部分一般分为三层褐铁矿层、硅镁镍矿层及介于二者之间的过渡 层。红土镍矿的化学成分不仅因矿床而异，即使同一矿床，其镍、钴、铁、镁等的含量也 随矿床的深度而变化，这更增加了红土镍矿加工的成本与难度。根据其化学成分的不同， 红土镍矿可以采用火法冶金或湿法冶金处理。火法冶金包括还原熔炼生产镍铁工艺和还原硫化熔炼生产镍锍工艺。该方法处理红土 镍矿具有流程短、效率高等优点，但能耗高，如采用电炉熔炼，仅电耗就约占操作成本的50%，再加上氧化镍矿熔炼前的干燥、焙烧预处理工艺的燃料消耗，操作成本中的能耗成本约占65% 以上。此外，火法工艺对处理的红土镍矿品位有一定要求，矿石含镍每降低1%，生产成本大 约提高3% 4%。因此，目前火法工艺主要处理高品位的红土镍矿。湿法冶金主要的工艺是浸出，目前主要有还原-氨浸法、高压酸浸法、常压酸浸法及 微生物浸出法。还原-氨浸工艺是最早的湿法工艺，即红土镍矿经干燥和还原焙烧后进行多 段常压氨浸出，其代表性的工厂是美国建设的古巴尼加罗镍厂。该工艺不适合处理含铜和含 钴高的红土镍矿以及硅镁镍型的红土镍矿，只适合处理表层的红土镍矿，极大地限制了氨 浸法的应用。高压酸浸是上世纪50年代发展起来的工艺，代表性的工厂是美国建设的古巴 毛阿镍冶炼厂。该工艺只适合处理镁含量较低的红土镍矿，因为，矿石中镁含量高会增加 酸的消耗，增加生产成本，并对工艺过程造成不良影响。另外，高压的操作条件也限制了 高压酸浸法的应用。常压酸浸工艺是目前红土镍矿处理工艺研究较为热门的方向，具有工 艺简单、能耗低、不使用高压釜、投资费用少、操作简单等优点，但浸出渣中镍含量高， 污染严重。微生物浸出法是一种比较环保的红土镍矿处理方法，但存在生产周期长、微生 物培养成本高、有机酸不能循环利用等问题。上述处理红土镍矿的方法，都仅着眼于回收矿石中含量较低的镍，有的回收了铁和钴， 而其他物质都成为废渣排放，不仅占用了大量的土地，而且严重污染环境。因此，研究处 理红土镍矿的新工艺和新技术，对红土镍矿进行高附加值绿色化综合利用具有重要的实际 意义和应用价值。
技术实现思路
针对红土镍矿未能合理处理的现状，本专利技术提供一种高附加值绿色化综合利用红土镍 矿的方法。本专利技术的目的可以通过以下措施来达到-将红土镍矿破碎，磨细至80nm以下，与硫酸铵按摩尔比1:1 1:6混合均匀，升温至 200 60(TC焙烧，保温2 8h。反应过程中产生的氨气经水吸收制备氨水，或加压制成液 氨。固体产物加水溶解，过滤，滤液为硫酸镁溶液，滤渣为1#渣，主要成分为二氧化硅、 三氧化二铁、氧化镍及少量未反应完全的氧化镁。硫酸镁溶液经蒸发至1.370~ 1.384g'ml"(39 40B6),然后冷却至30°C以下得到产品七水硫酸镁晶体。涉及的化学反应 为Mg3 Si2 05 (0H)4 + 3 (NH4 )2 S04 = 3 Mg S04 + 2 Si02 + 6 NH3个+5 H20 NH3+H20 = NH3-H20将七水硫酸镁晶体加热至200 50(TC，保温2 6h脱水，然后升温至1200°C以上煅 烧，得到氧化镁粉体和三氧化硫气体。产生的气体采用氨水吸收，然后经浓缩结晶干燥得 到硫酸铵晶体，用作与红土镍矿焙烧的原料。涉及的化学反应为MgS04 7 H20 = MgS04+7 H20MgSO^MgO+SOj2 NH3. H20+ S03 = (NH4 )2 S04+2 H20也可以向硫酸镁溶液中通入氨(氨气或氨水)，经过滤得到氢氧化镁产品和硫酸铵溶 液。硫酸铵溶液经浓縮结晶干燥得到硫酸铵晶体，用作与红土镍矿焙烧的原料。涉及的化 学反应为-2NH3+MgS04+ 2H20 = Mg(OH)2氺+(NH4)2 S04将1#渣与氢氧化钠反应，根据反应条件的不同，可分为熔融碱法和碱溶液浸出法两 种方法。熔融碱法是1#渣与固体氢氧化钠按质量比1:2 1:6混合，在温度为300 550°C 及搅拌的条件下反应10 120min后，体系温度降至IO(TC以下，加入2 5倍体积的水， 在80 90'C搅拌30 60min，浸出生成的硅酸钠。碱溶液浸出法是将1#渣与浓度为30% 90%的氢氧化钠溶液按质量体积比(g:ml) 1:2 1:6混合，在温度为100 300'C及搅拌的 条件下反应0.5 3h后，将体系温度降至IOO'C以下，加入2 5倍体积的水稀释，在80 卯'C继续搅拌20 40min，浸出生成的硅酸钠。过滤分离，滤饼主要为含三氧化二铁、氧 化镍的2#渣，滤液为硅酸钠溶液和未反应的氢氧化钠溶液。涉及的主要化学反应为-SiO， + 2 NaOH = Na，SiO,+H,O将硅酸钠溶液在温度60 90'C的条件下，边搅拌边通入二氧化碳气体，气体中二氧5化碳的含量为0% 100%，其余为氮气，气体流量为30 150ml/min。直至溶液的pH值 降到8.5 9。如果硅酸钠溶液中杂质含量高，可先将pH调至B，过滤分离，除去杂质含 量高的二氧化硅沉淀，然后再继续通入二氧化碳将溶液pH值调至8.5 9。过滤，得到碳 酸钠溶液和滤饼。滤饼经洗涤后在60 80'C干燥4 12h即可得到平均粒径约为15)im的 二氧化硅粉体。碳酸钠溶液在70 9(TC下与氧化钙反应5 20min，生成氢氧化钠溶液和 碳酸钙沉淀。其中氧化钙与碳酸钠的质量比为1:1 1.5:1。氢氧化钠溶液经过浓缩后可用 于处理红土镍矿，实现循环利用。碳酸钙加热分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙用于碳 酸钠溶液的苛化，二氧化碳用于硅酸钠溶液的碳化分解反应，均实现循环利用。硅酸钠碳化分解过程涉及的化学反应为-Na2Si03 + C02 + H20 = Si02. H20+ Na2C032NaOH+C02 = Na2C03+H20碳酸钠溶液苛化过程涉及的化学反应为Na2C03+CaO+ H20 = CaC03 i +2 Na OH CaC03 =CaO+C02个将2#渣与浓度为2 8mol/ml的碳酸铵溶液按质量体积比(g:ml)混合，在温度为30 7(TC的条件下，边搅拌边通入空气，反应l 4h。过滤分离，得到碳酸镍氨溶液和3#渣， 渣中主要物质为三氧化二铁，可用作炼铁原料或深加工成高附加值产品。将碳酸镍氨溶液 在90 10(TC蒸氨后，过滤分离，滤饼为碱式碳酸镍。将碱式碳酸镍在300 60(TC煅烧制 得氧化镍产品，蒸氨过程产生的氨气和二氧化碳经水溶解制得碳酸铵溶液返回氨浸工序， 碱式碳酸镍煅烧产生的二氧化碳经收集返回碳化工序。 碳酸铵浸出涉及的化学反应为 NiO+6NH3+C02 =2++C032-蒸氨涉及的化学反应2 Ni(NH3 )6 C03 + 2 H20 = Ni (0H)2. NiC03. H20丄+12 NH3个+ C02个 (NH4 )2 C03 = 2 NH3+C02个+ H20碱式碳酸镍煅烧涉及的化学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种由红土镍矿制备氧化镁、二氧化硅及氧化镍产品的方法，其特征在于包括如下步骤： （１）将红土镍矿经破碎、研磨至８０μｍ以下作为原料； （２）将磨细的红土镍矿与硫酸铵混合，加热到２００～６００℃进行焙烧，保温２～８ｈ，反应产生的氨 气用水吸收得到氨水溶液，或加压制成液氨； （３）将按（２）得到的焙烧产物用水溶解，过滤，得到硫酸镁溶液和１＃渣。硫酸镁溶液经蒸发，浓缩，冷却至３０℃下得到七水硫酸镁晶体；或向硫酸镁溶液中加入（２）得到的氨（氨气或氨水）进行沉淀，经过滤 得到氢氧化镁产品和硫酸铵溶液。 （４）将按（３）得到的七水硫酸镁晶体加热到２００～５００℃脱水２～６ｈ，然后升温至１２００℃以上煅烧，制备活性氧化镁产品，副产品三氧化硫采用步骤（２）的氨水或液氨吸收，制得硫酸铵溶液。 （５）将按 （３）和（４）得到的硫酸铵溶液经蒸发、浓缩、结晶得到硫酸铵晶体，用于步骤（２）焙烧工序。 （６）将按（３）得到的１＃渣采用碱溶液浸出法或熔融碱法处理，浸出生成的硅酸钠，过滤，得到硅酸钠溶液和２＃渣； （７）将按（６）得到的硅酸钠 溶液在温度为６０～９０℃的条件下，边搅拌边通入二氧化碳气体，直至溶液的ｐＨ值降到８．５～９。如果硅酸钠溶液中杂质含量高，可先将ｐＨ调至１３，过滤分离，除去杂质含量高的二氧化硅沉淀，然后再继续通入二氧化碳将溶液ｐＨ值调至８．５～９。过滤，滤液为碳酸钠溶液，滤饼在６０～８０℃干燥４～１２ｈ，得到平均粒径约为１５μｍ的二氧化硅粉体。 （８）将按（６）得到的２＃渣与浓度为２～８ｍｏｌ／ｍｌ的碳酸铵溶液混合，温度为３０～７０℃的条件下，边搅拌边通入空气，反应６０～２４０ｍｉｎ。过 滤，得到碳酸镍氨溶液和３＃渣； （９）将按（８）得到的碳酸镍氨溶液在９０～１００℃蒸氨，得到碱式碳酸镍。蒸氨过程放出的氨气和二氧化碳气体用水溶解制备碳酸铵溶液，用于步骤（８）氨浸工序。 （１０）将按（９）得到的碱式碳酸镍在３００ ～６００℃煅烧制得氧化镍产品。煅烧过程产生的二氧化碳经收集用于步骤（６）碳化工序。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：翟玉春，牟文宁，刘岩，吴艳，解淑倩，赵昌明，许茜，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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