红土镍矿中硅、镁、铁、镍综合开发利用的方法，该方法采用红土镍矿与碱焙烧，焙烧熟料经水浸、过滤得到硅酸钠溶液；硅酸钠溶液采用碳酸化分解法处理制备二氧化硅，滤渣经碳化浸出得到碳酸氢镁溶液，加热分解制得碳酸镁，剩余滤渣与碳酸铵反应，过滤，滤液经过蒸氨、煅烧制得氧化镍；剩余残渣主要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，实现了红土镍矿资源的高附加值绿色化综合利用和化工原料的循环利用，无废渣、废液、废气排放，符合工业生产的要求。
【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，具体涉及一种从红土镍矿中提取硅、镁、 铁、镍元素，并制备二氧化硅、氧化镁、氧化铁和氧化镍产品，实现红土镍矿综合开发利用的 方法，属于有色金属湿法冶金领域。
技术介绍
世界陆基镍储量约为6. 2亿t，其中30%以硫化镍矿的形式存在，70%以红土镍矿 的形式存在。目前世界上约60%的镍是从硫化镍矿中提取的，但随着镍需求的不断增加和 可供开采的硫化镍矿资源的逐渐减少，红土镍矿的经济开发成了当今镍冶金的研究热点。红土镍矿是含镍的矿石经长期风化、浸淋、蚀变、富集而形成的，是由铁、铝、硅等 含水氧化物组成的疏松粘土状矿石。红土镍矿矿床一般分为三层，上层是褐铁矿，铁、钴含 量较高，硅、镁、镍含量较低；下层是硅镁镍矿，硅、镁含量高，铁、钴含量较低，但镍的含量较 高；中间是过渡层，各主要金属含量介于上层和下层之间。目前，国内外红土镍矿的处理工艺有火法和湿法两种。火法工艺根据最终产品的 不同，分为镍铁工艺和镍锍工艺，该工艺适合处理镍品位高、镁高、铁低的矿石，是处理红土 镍矿效果比较好的工艺，但存在能耗高、污染重等问题，不符合未来社会发展的方向。湿法 工艺主要有还原-氨浸法、高压酸浸法、常压酸浸法、微生物浸出等工艺流程。还原-氨浸工 艺是最早的湿法工艺，该工艺适合处理矿床上层的红土镍矿，不适合处理下层硅镁含量高 的矿层，限制了氨浸法的应用。高压酸浸工艺是上世纪50年代发展起来的工艺，该工艺与 其他流程相比，镍、钴的浸出率均较高。但这种工艺只适合处理镁含量较低的红土镍矿，因 为，矿石中镁含量高会加大酸耗量并影响工艺流程。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。上述处理工艺都仅着眼于回收矿石中含量较低的镍，有的回收了铁和钴，其他物 质均成为废渣排放，不仅占用大量的土地，而且对生态环境带来巨大的危害和严重的安全 隐患，同时也是对资源的一种浪费。近几年，随着国家发展循环经济、建设环境友好型社会 的提出，红土镍矿资源的高附加值绿色化综合利用越来越受到重视。因此，研究处理红土镍 矿的新工艺和新技术，实现红土镍矿的综合开发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综合开发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磨细至80 μ m以下，与碱进行焙烧，根据原料的不同，可分为NaOH焙烧和Na2CO3焙烧两种方法。NaOH焙烧法是将红土镍矿与固体NaOH按质量比2 1 1 5 混合，在温度为300 600°C，焙烧0. 5 6h，体系温度降至150°C以下时，向焙烧熟料中加 入1 5倍体积的水，在80 90°C搅拌20 60min，浸出生成的硅酸钠。Na2CO3焙烧法 是将红土镍矿与固体Na2CO3按质量比2 1 1 5混合，在温度为800 1300°C，焙烧 0. 5 6h，产生的二氧化碳气体经收集用作碳化工序的原料，体系温度降至低于150°C时， 向焙烧熟料中加入1 5倍体积的水，在80 90°C搅拌20 60min，浸出生成的硅酸钠。 红土镍矿经碱焙烧得到的熟料水溶后，过滤分离，滤饼为含镁、铁、镍等元素的1#渣，滤液为 硅酸钠溶液和未反应的氢氧化钠溶液。NaOH焙烧法涉及的主要化学反应为Mg3Si2O5 (OH) 4+4NaOH = 3Mg (OH) 2+2Na2Si03+H20 Si02+2Na0H = Na2Si03+H20Na2CO3焙烧法涉及的主要化学反应为Mg3Si2O5 (OH) 4+2Na2C03+H20 = 3Mg (OH) 2+2Na2Si03+2C02 个Si02+Na2C03 = Na2Si03+C02 个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，得到碳酸钠溶液和滤饼。滤饼经洗涤后在60 80°C干燥4 12h即可得到粒径为1 50 μ m的二氧化硅粉体。Na2CO3焙烧法得到的碳酸钠溶液经浓缩结晶后用作红土镍矿碱焙烧的原料，实 现循环利用。NaOH焙烧法得到的碳酸钠溶液在70 90°C下与氧化钙进行苛化，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 I0氢氧化钠溶液经过浓缩结晶后用作红土镍矿碱焙烧的原料，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 = SiO2 · H2CHNa2CO32Na0H+C02 = Na2C03+H20碳酸钠溶液苛化过程涉及的化学反应为Na2C03+Ca0+H20 = CaCO3 丨 +2Na0HCaCO3 = Ca0+C02 个将红土镍矿经碱焙烧后，滤去硅酸钠溶液得到的1#渣与水按质量体积比1 20 1 50混合，控制温度为15 30°C，搅拌条件下以50 200ml/min的流量通入二氧化碳 气体，溶液的PH值达到7. 5 8. 0时，过滤分离，得到碳酸氢镁溶液和2#渣。将碳酸氢镁 溶液加热至10 80°C下热解30 180min，生成沉淀。过滤，滤饼经洗涤，干燥即可得到碳 酸镁，碳酸镁在300 700°C下煅烧1 证制得氧化镁产品，碳酸氢镁溶液热解和碳酸镁煅 烧过程产生的二氧化碳气体经收集返回碳化工序。1#渣碳化过程涉及的化学反应为Mg (OH) 2+C02+2H20 = MgCO3 · 3H20 IMgCO3 · 3H20+C02 = Mg (H CO3) 2+2H20碳酸氢镁溶液热解过程涉及的化学反应为(x+y) Mg (HCO3)2+(z-x) H2O = XMgCO3 · yMg (OH)2 · ZH2O J, + (x+2y) CO2 个碳酸镁煅烧过程涉及的化学反应为XMgCO3 · yMg (OH) 2 · ZH2O = (x+y) MgO+(z+y) H2CHxCO2 个将2#渣与浓度为2 8mol/ml的碳酸铵溶液按质量体积比1 2 1 6混合， 在温度为30 70°C的条件下，边搅拌边通入空气，反应60 MOmin。过滤分离，得到镍氨 配合物溶液和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。将镍氨配合物溶液在90 100°C蒸氨后，过滤分离，滤饼为碱式碳酸镍。将碱式碳酸镍 在300 600°C煅烧制得氧化镍产品，蒸氨过程产生的氨气和二氧化碳回收返回氨浸，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Ni2++6NH3 · H2O = 2++6本文档来自技高网...
【技术保护点】
红土镍矿中硅、镁、铁、镍综合开发利用的方法，其特征在于包括如下步骤：（１）研磨：将红土镍矿研磨至８０μｍ以下；（２）碱焙烧：将磨细的红土镍矿与碱进行焙烧，焙烧熟料经水溶、过滤，得到硅酸钠溶液和１↑［＃］渣；（３）碳化浸出：将１↑［＃］渣与水按质量体积比１∶１０～１∶５０混合，控制温度为１５～３０℃，以５０～２００ｍｌ／ｍｉｎ的流速通入二氧化碳气体，直至溶液的ｐＨ值达到７．５～８．０，过滤，得到碳酸氢镁溶液和２↑［＃］渣；（４）氨浸：将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，得到镍氨配合物溶液和３↑［＃］渣；（５）氧化镍制备：将镍氨络合物溶液在９０～１００℃蒸氨，得到碱式碳酸镍，并产生氨气和二氧化碳气体，碱式碳酸镍在３００～６００℃煅烧制得氧化镍产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：翟玉春，刘岩，牟文宁，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
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