盐酸全闭路循环法从红土镍矿中提取有价金属的方法技术

一种盐酸全闭路循环法从红土镍矿中提取有价金属的方法，属有色冶金；它以加工破碎 的红土镍矿矿石为原料，工艺步骤包括氯化浸出、浸出渣回收铁、镍钴提取、母液雾化干燥、 焙烧。本发明专利技术通过采用盐酸与金属氯化物混合溶液作为浸出剂在适当的加温与压力的条件下 对红土镍矿进行浸出采用复合硫化剂沉淀镍钴，镍钴综合回收率高；并实现了水与盐酸在处 理红土镍矿时盐酸的闭路循环，无废水排放，对环境友好；还实现了红土镍矿中镍、钴、铁、 镁资源的综合利用；对生产过程中余热与残余酸的回收利用，实现资源高效利用与清洁生 产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从红土镍矿中提取镍、钴金属及综合利用镁、铁等有价金属的方法，属有色冶金 领域。
技术介绍
红土镍矿是一种氧化镍矿，占总镍C量的65。/o以上。红土镍矿分为褐铁矿型和硅皿矿型两 大类。褐铁矿类型位于矿床的上部，铁高、镍低，硅、镁也较低，但钴含量比较高，宜采用湿法 冶金工艺处理。硅fMW位于矿床下部，硅、镁的含量比较高，铁含量较低，钴含量也较低，但 镍的含量比较高，宜采用火法冶金工艺处理。而处于中间过渡的矿石可以采用火法冶金，也可以 采用湿法冶金工艺。红土镍镍矿的传统湿法冶金工艺又分为还原;)^^~氨浸工艺和硫酸加压酸浸工艺。前者通过 对矿石进行预还原处理，再用氨浸出镍；后者是在加压条件下，用硫酸作浸出齐树矿石中的Ha 行浸取。近年来镍红土矿的湿法冶金技术有了很大的发展，特别是加压浸出技，各种组合的溶 剂萃取工艺。火法冶金工艺也分为镍铁法和造 炼法，主要适应于，矿。镍铁法是一种还原 熔炼方法，而造锍熔炼是在外加硫化剂的情况下造锍的方法。目前红土矿处理工艺中，还原一氨浸法因为环保问题极少使用。加压硫酸法因投资大、成本 高，并且存在浸出率低、镁不能开路、环保压力大等问题。红土镍矿中大部分为高铁低品位W， 目前从红土镍矿中提镍钴生产的工艺技术及装备较落后，生产规模也小，特别是环保工艺不过关， 远不能满足开发红土镍矿的需求。另一种湿法处理红土镍矿的方法是釆用盐酸浸出，经浸出、中和、硫化沉淀后得到富集了镍 钴的硫化物，而沉镍后所得母液经适当浓縮，然后经高温焙烧产生氯化氢气体使盐酸得到再生。 该方法在处理低品位红土镍矿方面具有投资省、资源利用率高、对环境友好的特点，是一种极具 发展潜力的湿法处理工艺。但是，目前盐酸再生过程中一般是将沉镍后的母液稍作浓縮后直接进 行高温浩烧，存在能耗大、设备产能低等问题，从而使得盐酸再生成本很高。开发经济高效的盐 酸再生技术对于低品位红土镍矿的开发利用具有重要意义。因此，目前世界范围内迫切需要开发适用范围宽、投资省、成本低、资源利用率高、对环境 友好的红土W提取与综合利用生产技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术存在的不足，提供一种盐酸全闭路循环法从红土镍矿中 提取有价金属的方法，为湿法氯化浸出处理红土镍矿方法，可从红土镍矿中提取镍、钴等有价金属，镍钴回收率高，水、酸全封闭循环，无废水排放，镍、钴、铁、镁资源全部利用，实现资源 高效利用与清洁生产。本专利技术的技术方案是，所述以加工破碎 的红土镍矿矿石为原料，工艺步骤包括氯化浸出、浸出渣回收铁、镍钴提取、母液雾化干燥、焙 烧(再生盐酸与综合利用铁镁)；其中(1)氯化浸出以盐酸与金属氯化物的混合溶液作为浸出剂，将投入所述浸出剂的矿石中 镍、钴、镁以氯化物进入浸出剂中，将铁抑制在浸出渣中；所述浸出在加压加温的浸出槽中，并于温度为6(TC 18(TC、压力0.11MPa 0.5MPa的条件下 进行，浸出时间为0.5小时 2小时；其中，优选温度为150'C 18(TC，优选压力为0.30MPa 0.5MPa;所述浸出齐U与矿石的重量比为1.3-2.5:1，补水控制物料中总的液体与固体的重量比34:1;所述浸出剂中HC1含量28%以上，浸出剂中金属离子含量之和:氯离子含量为0.02~0.3:1 (wt); 、所述金属氯化物为氯化镁或氯化铁、氯化亚铁、氯化铝、氯化钙中的一种或一种以上，或者 为本流程产生的金属氯化物及它们的混合物；浸出所得为含镍、钴、镁氯化物的浸出液和含铁的浸出渣；(2)从浸出渣中回收铁所述浸出渣与浸出液经固液分离后，将浸出渣造球、还原磁化焙 烧，再经破碎、磁选富集铁，用于炼铁；其中-造球是将含水浸出渣、常规复合粘结剂、还原剂混合后制造成5 12mm生球粒；所述复合 粘结剂可以是腐植酸钠、生石灰、碳酸钠的混合物，配入量为浸出渣干重的2~3%;还原剂为木 炭或无烟煤、烟煤或褐煤，所述还原齐U在造球时配入量为浸出渣干重的6。/W0。/o;还原磁化焙烧是在回转窑中进行，通过控制焙烧温度70(TC 78(rC，焙^烧时间30^H中40分 钟得到磁性氧化铁；焙烧后得到的磁性氧化铁熟球经破碎、球磨，并3i200目筛，过筛的粉料磁 选用弱磁选机，磁选磁场强度80特斯拉 100特斯拉，磁选产物控制铁含量55°/ ^65%; (3)镍钴提取-先将所述浸出液采用以下两种方法之一进行除铁处理a.所述浸出液进行浓缩、氧化、水解除铁禾U用后续雾化干燥及悟烧过程中的热量对反应罐中的浸出液进行浓縮处理，使浸出液中的水分及氯化氢气体大量挥发，氯化铁与氯化镁结晶析 出，得到除去部分铁镁的浓縮浸出液；所产生的蒸汽冷凝后返回前述"氯化浸出"步骤；然后在 60。C 10(TC条件下向所述反应罐中通入空气或富氧空气或氧气，使所述浓縮浸出液中的二价铁氧 化成三价铁；再以后续雾化干燥或焙烧过程中产生的氧化镁、氧化铁或它们的混合物为中和剂， 将所述含有三价铁浓縮浸出液的pH值调整到2.2-4.0，使三价铁7K解实现沉铁，过滤沉淀，经热 处理后得到铁红；滤液为除铁后浸出液；b.采用萃取方法对所述浸出液进行除铁处理浸出液采用萃取剂萃取得到含铁的有机相及 镍钴、镁氯化物水溶液，萃取除铁后的萃取余液经浓縮后为除铁后浸出液；从萃取含铁的有机相 中反萃得到的氯化铁溶液；其中萃取铁用萃取剂可以是中性有机膦或胺类化合物，萃取铁萃取 剂优选为20。/oN235+10。/。丙三醇+70。/。煤油(wt);孝取操作用箱式萃取设备或立式萃取设备；采 用逆流萃取和逆流反萃取、常温下操作；有效萃取级数3 5级，萃取相比0/A=l:3~5;有效反 萃取级数3~5级，反萃取相比0/A=34:l;对经上述两种除铁方法所得除铁后浸出液，采用复合硫化剂沉淀镍钴的方法提取镍钴，即采 用下述两种方法之一在所述除铁后浸出液中加入复合硫化剂(硫化剂A与硫化剂B):(i)硫化剂A与硫化剂B分别缓慢加入或按比例混合后缓慢加入，或者部分混合后与硫化 剂A或硫化剂B分别加入，使得浸出液的pH值在沉淀过程中保持在设定值的士O. 30之间；(ii)硫化剂A与硫化剂B按质量比为x: (100—x)加入，其中x在1-20范围内取值，硫化剂按比例加入的方式为硫化剂A与硫化剂B分别缓慢加入或混合后缓慢加入，或者部分混合后与硫化剂A或硫化剂B分别加入，使浸出液的pH值保持不变或缓慢变化；所述硫化剂A为含氢离子的硫化物，包括硫在氢或过硫化氢、硫氧化钠、硫氢化钾、硫氢化 铵中的一种或一种以上；所属硫化剂B为不含氢离子的硫化物，包括硫化钠或硫化钾、硫化铵、硫化亚铁、硫化铁、 硫化镁以及本流程中沉淀产生的硫化铁、硫化镁、硫化镍、硫化钴、多硫化钠、多硫化铵中的一 种或一种以上；所述除铁后浸出液中加入复合硫化剂沉淀镍钴后，经固液分离得到镍钴硫化物沉淀，以及 氯化镁溶液或氯化镁与氯化铁的混合溶液；其中，所述镍钴硫化物经传统冶金方法生产镍、钴金属或化合物产品；由于步骤(2)和步骤(3)是分别对固液分离后的浸出液和浸出渣进行处理，故所述步骤 (2)和步骤(3)可依序进行，也可同步进行；步骤(3)还可先于步骤(2)进行。(4) 雾化干燥利用焙烧工序来的高温炉气，将萃取分离铁的反萃氯化铁溶液、提取镍钴 后的氯化镁溶液或氯化镁与氯化铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盐酸全闭路循环法从红土镍矿中提取有价金属的方法，它以加工破碎的红土镍矿矿石为原料，其特征是，该方法包括氯化浸出、浸出渣回收铁、镍钴提取、母液雾化干燥、焙烧；其中：　（１）氯化浸出：以盐酸与金属氯化物的混合溶液作为浸出剂，将投入所述 浸出剂的矿石中镍、钴、镁以氯化物进入浸出剂中，将铁抑制在浸出渣中；　所述浸出在加压加温的浸出槽中，并于温度为６０℃～１８０℃、压力０．１１ＭＰａ～０．５ＭＰａ的条件下进行，浸出时间为０．５小时～２小时；　所述浸出剂与矿石的重量比 为１．３～２．５∶１，补水控制物料中总的液体与固体的重量比３～４∶１；　所述浸出剂中ＨＣｌ含量２８％以上，浸出剂中金属离子含量之和∶氯离子含量为０．０２～０．３∶１（ｗｔ）；　所述金属氯化物为氯化镁或氯化铁、氯化亚铁、氯化铝、氯 化钙中的一种或一种以上；　浸出所得为含镍、钴、镁氯化物的浸出液和含铁的浸出渣；　（２）从浸出渣中回收铁：所述浸出渣与浸出液经固液分离后，将浸出渣造球、还原磁化焙烧，再经破碎、磁选富集铁，用于炼铁；其中：　造球是将含水浸出渣 、常规复合粘结剂、还原剂混合后制造成５～１２ｍｍ生球粒；所述复合粘结剂配入量为浸出渣干重的２～３％；还原剂为木炭或无烟煤、烟煤或褐煤，所述还原剂在造球时配入量为浸出渣干重的６％～１０％；　还原磁化焙烧是在回转窑中进行，通过控制焙烧温度 ７００℃～７８０℃，焙烧时间３０分钟～４０分钟得到磁性氧化铁，焙烧后得到的熟球经破碎、球磨，并过２００目筛，过筛的粉料磁选用弱磁选机，磁选磁场强度８０特斯拉～１００特斯拉，磁选产物控制铁含量５５％～６５％；　（３）镍钴提取：　先 将所述浸出液采用以下两种方法之一进行除铁处理：　ａ．所述浸出液进行浓缩、氧化、水解除铁；除铁后的滤液为除铁后浸出液；　ｂ．采用萃取方法对所述浸出液进行除铁处理，萃取除铁后的萃取余液经浓缩后为除铁后浸出液；从萃取含铁的有机相中反萃 得到的氯化铁溶液；　对经上述两种除铁方法所得除铁后浸出液，采用复合硫化剂沉淀镍钴的方法提取镍钴，即采用下述两种方法之一在所述除铁后浸出液中加入复合硫化剂：　（ｉ）硫化剂Ａ与硫化剂Ｂ分别缓慢加入或按比例混合后缓慢加入，或者部分混合 后与硫化剂Ａ或硫化剂Ｂ分别加入，使得浸出液的ｐＨ值在沉淀过程中保持在设定值的±０．３０之间；　（ｉｉ）硫化剂Ａ与硫化剂Ｂ按质量比为ｘ∶（１００－ｘ）加入，其中ｘ在１－２０范围内取值，硫化剂按比例加入的方式为：硫化剂Ａ与硫化剂Ｂ分别缓慢 加入或混合后缓慢加入，或者部分混合后与硫化剂Ａ或硫化剂Ｂ分别加入，使浸出液的ｐＨ值保持不变或缓慢变化；　所述硫化剂Ａ为含氢离子的硫化物，包括硫化氢或过硫化氢、硫氢化钠、硫氢化钾、硫氢化铵中的一种或一种以上；　所属硫化剂Ｂ为不含氢 离子的硫化物，包括硫化钠或硫化钾、硫化铵、硫化亚铁、硫化铁、硫化镁以及本流程中沉淀产生的硫化铁、硫化镁、硫化镍、硫化钴、多硫化钠、多硫化铵中的一种或一种以上；　所述除铁后浸出液中加入复合硫化剂沉淀镍钴后，经固液分离得到镍钴硫化物沉淀， 以及氯化镁溶液或氯化镁与氯化铁的混合溶液；其中，所述镍钴硫化物经传统冶金方法生产镍、钴金属或化合物产品；　（４）雾化干燥：利用焙烧工序来的高温炉气，将萃取分离铁的反萃氯化铁溶液、提取镍钴后的氯化镁溶液或氯化镁与氯化铁的混合溶液，控制Ｃ ｌ的总量＞２５０ｇ／Ｌ，再在２００℃－４００℃下雾化干燥，得到含不同结晶水的氯化铁、或含不同结晶水的氯化镁、或它们的固体混合物，即雾化干燥产物；雾化干燥的余热用于向前述“氯化浸出”或“镍钴提取”中“浸出液的浓缩、氧化”供热；　（５）焙 烧：　将所述雾化干燥的产物，上述步骤（３）中所得氯化镁溶液或氯化镁与氯化铁的混合溶液浓缩结晶得到的氯化镁、氯化铁晶体，或雾化干燥产物与所述浓缩结晶得到的氯化镁、氯化铁晶体的混合物进行焙烧；所述焙烧可采用下述常规焙烧方法之一进行：　 　（ａ）低温（４２０－５００℃）焙烧，用于氯化铁、或氯化铁与氯化镁的混合物的焙烧，得到铁的氧化物，或铁的氧化物与氯化镁的混合物，水洗混合物后的固体产物为氧化铁等铁的氧化物；　（ｂ）中温（６００℃－１０００℃）氧化焙烧，用于氯化镁、或氯 化铁与氯化镁的混合物的焙烧，得到氧化镁、或氧化镁与铁的氧化物的固体混合物，所述混合物部分返回前端步骤（１）中和浸出液中的残余酸；　（ｃ）中温（６００℃－８５０℃）分段氧化焙烧与弱还原磁性化焙烧，用于氯化铁、或氯化铁与氯化镁的混合物的焙 烧，得到以四...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李新海，郭华军，胡启阳，王志兴，彭文杰，张云河，李向群，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43