專利名稱：一種紅土鎳礦的綜合回收利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從紅土鎳礦中提取鎳、鈷、鐵的冶金方法，特別 是以礦熱電爐還原技術(shù)或者電弧爐還原技術(shù)直接從熔融態(tài)的爐渣中 生產(chǎn)半鋼合金的紅土鎳礦的綜合回收利用方法。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的紅土鎳礦提取技術(shù)有回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原_電爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵；燒結(jié)-鼓風(fēng)爐硫化熔煉生產(chǎn)低冰鎳；燒結(jié)-高爐還原熔煉 生產(chǎn)鎳生鐵；加壓酸浸以及還原焙燒-氨浸等。回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原-電爐還原熔煉是處理鎳紅土礦的經(jīng)典工藝，工藝過(guò)程如下含水約 30%的鎳紅土礦經(jīng)回轉(zhuǎn)窯在800 ~ 900 °C下干燥脫水和預(yù)還原處理后， 再送入礦熱電爐，在約1550 ~ 160(TC的高溫下還原熔煉產(chǎn)出含鎳 >15%的鎳鐵，再經(jīng)轉(zhuǎn)爐進(jìn)一步精煉富集至25%以上出售，供生產(chǎn)不 銹鋼。具有工藝適應(yīng)性強(qiáng)、流程簡(jiǎn)短、鎳回收率高等特點(diǎn)，缺點(diǎn)是無(wú) 法回收鎳礦中的鈷。鼓風(fēng)爐硫化熔煉也是經(jīng)典的處理紅土鎳礦的工 藝，鎳紅土礦在配入適量的CaO和SiO2后，在約110(TC下燒結(jié)成塊(或 擠壓成團(tuán)、自然晾干)，再配入IO ~ 20%的黃鐵礦和約20 ~ 30%的焦炭， 在鼓風(fēng)爐內(nèi)約1350'C的溫度下熔煉，產(chǎn)出含鎳8~ 15%的低冰鎳產(chǎn)品。 燒結(jié)_高爐還原熔煉是在借鑒高爐煉鐵工藝的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的紅土 鎳礦處理方法，生產(chǎn)含鎳3~5%的鎳生鐵。加壓酸浸法處理鎳紅土礦， 是在高溫(230~260°C )和高壓U 5MPa)下用硫酸浸出，鎳、鈷 回收率通常為90°/。~95%，但不能回收鐵。還原焙燒-氨浸工藝具有 試劑NH3可循環(huán)使用，消耗量小，能綜合回收鎳、鈷、鐵等優(yōu)點(diǎn)，鎳、 鈷浸出率偏低是其主要缺點(diǎn)。綜上所述，對(duì)于紅土鎳礦的處理以及紅土鎳礦中鐵的綜合利用， 尤其是在呈熔融態(tài)的爐渣直接電爐還原熔煉生產(chǎn)半鋼合金方面，國(guó)內(nèi)外目前均沒(méi)有進(jìn)行很深入的研究。

發(fā)明內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)紅土鎳礦處理工藝中存在的資源綜合 利用程度不高的不足，提供一種資源綜合利用好，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，流 程短的紅土鎳礦的綜合回收利用方法。
(二) 技術(shù)方案
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明釆取以下方案
本發(fā)明的一種紅土鎳礦的綜合回收利用方法，有以下步驟
A采用硫化熔煉處理紅土鎳礦生產(chǎn)低冰鎳；
B釆用礦熱電爐還原熔煉直接處理熔融態(tài)的硫化熔煉渣生產(chǎn)含 鐵大于80%的半鋼合金，然后送至轉(zhuǎn)爐冶煉成合格鋼水；或者也可以 釆用電弧爐還原熔煉的方法直接處理熔融態(tài)的硫化熔煉渣得到合格 鋼水；
C釆用硫酸化焙燒-酸浸處理低冰鎳生產(chǎn)硫酸和含鐵大于60% 的鐵精礦；
D釆用溶劑萃取處理鎳、鈷浸出液生產(chǎn)高純鈷鹽產(chǎn)品。 其中，所述步驟A還包括步驟紅土鎳礦運(yùn)至原礦堆場(chǎng)，首先 送棒條振動(dòng)給料篩，除去30mm以上大塊，篩上物料直接送鼓風(fēng)爐處 理，篩下紅土鎳礦和5~10%的硫酸鉤以及10%的黃鐵礦混合后，經(jīng) 壓力機(jī)擠壓成團(tuán)，晾干后再和約20 ~ 30%的焦炭 一 起送入鼓風(fēng)爐內(nèi)， 在約130(TC的溫度下熔煉，產(chǎn)出含鎳8~15%的低冰鎳產(chǎn)品。
其中，所述步驟B還包括步驟約130(TC的呈熔融態(tài)的鼓風(fēng)爐硫 化熔煉渣直接自流入礦熱電爐內(nèi)，通電升溫至150(TC以上，再用壓縮 空氣通過(guò)噴槍噴吹粉煤和焦炭的混合物，使?fàn)t渣中的鐵還原出來(lái)，產(chǎn) 出含鐵大于80%的半鋼合金，再將半鋼合金加入轉(zhuǎn)爐，冶煉成合格鋼 水。其中，所述步驟B還包括步驟釆用電弧爐還原熔煉直接處理熔
融態(tài)的硫化熔煉渣約1300'C的呈熔融態(tài)的鼓風(fēng)爐硫化熔煉渣直接自 流入電弧爐內(nèi)，通電升溫至150(TC以上，再用壓縮空氣通過(guò)噴槍噴吹 粉煤和焦炭的混合物，使?fàn)t渣中的鐵還原出來(lái)，產(chǎn)出含鐵大于80%的 半鋼合金，再通過(guò)爐門(mén)、爐壁氧槍通入氧氣進(jìn)行氧化吹煉，得到合格 鋼水。
其中，所述步驟C還包括步驟鼓風(fēng)爐硫化熔煉產(chǎn)出的低冰鎳經(jīng) 破碎、球磨后，釆用漿式進(jìn)料的辦法把低冰鎳礦漿噴入沸騰爐內(nèi)，在 550 60(TC的焙燒溫度下，實(shí)現(xiàn)低冰鎳的硫酸化焙燒，煙氣回收制硫 酸；沸騰爐產(chǎn)出的焙砂經(jīng)二段酸浸，所產(chǎn)出的浸出渣含鐵在60%以上， 可以作為優(yōu)質(zhì)鐵精礦出售；浸出液經(jīng)碳酸鈣中和除鐵，可以得到適合 于萃取要求的溶液；中和除鐵渣返回配料、壓團(tuán)使用。
其中，所述步驟C還包括步驟經(jīng)凈化除鐵后的浸出液釆用 Cyanex272萃取劑進(jìn)行鈷的選擇性萃取，實(shí)現(xiàn)鈷、鎳的深度分離，含 鈷的負(fù)載有機(jī)相再經(jīng)鹽酸或硫酸反萃，直接產(chǎn)出高純的鈷鹽產(chǎn)品。
(三)有益效果
本發(fā)明以"鼓風(fēng)爐硫化熔煉"技術(shù)和"熔融液態(tài)爐渣礦熱電爐或 者電弧爐直接還原熔煉"技術(shù)相結(jié)合的新工藝為基礎(chǔ)，采用火法熔煉， 實(shí)現(xiàn)紅土鎳礦中鎳、鈷、鐵的綜合利用，分別產(chǎn)出含鎳10%左右的低 冰鎳和含鐵大于80%的半鋼合金產(chǎn)品。低冰鎳再經(jīng)硫酸化沸騰焙燒_ 酸浸，分別產(chǎn)出鐵精礦、硫酸和鎳鈷浸出液，鎳鈷浸出液再經(jīng)凈化-萃取分離，產(chǎn)出鈷鹽產(chǎn)品和適宜于生產(chǎn)電解鎳的鎳溶液。因此，與傳 統(tǒng)的紅土鎳礦處理工藝相比較，本發(fā)明在工藝流程，資源綜合利用、 經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保方面都具有更好的效果。


圖l是本發(fā)明從紅土鎳礦中綜合回收利用鎳、鈷、鐵的原理流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。 本發(fā)明的一種紅土鎳礦的綜合回收利用方法，其具體步驟是
紅土鎳礦運(yùn)至原礦堆場(chǎng)，首先送棒條振動(dòng)給料篩，除去30mm以 上大塊。篩上物料直接送鼓風(fēng)爐處理，篩下物料配入適量的石灰或石 膏、碎焦(或蘭碳)和黃鐵礦，送液壓機(jī)，在200t左右的壓力下制 成100 200mm的團(tuán)塊，風(fēng)干后送鼓風(fēng)爐處理。
大于30mm的篩上物料和晾干后的團(tuán)塊一起，配入一定比例的焦 炭、石灰后，直接送入鼓風(fēng)爐，在135(TC左右下進(jìn)行硫化熔煉。鼓 風(fēng)爐煙氣經(jīng)旋風(fēng)收塵-表冷器冷卻降溫和布袋收塵器收塵后，再經(jīng)堿 液吸收塔吸收后排空。約135(TC的鼓風(fēng)爐液態(tài)爐渣直接流入還原電 爐，再通電升溫至約155(TC后用壓縮空氣噴入粉煤和焦粒，實(shí)現(xiàn)液 態(tài)爐渣的攪拌還原，直接生產(chǎn)含鐵大于80%的半鋼合金。低冰鎳經(jīng)圓 盤(pán)澆注機(jī)鑄錠后送破碎、球磨處理。
球磨后的低冰鎳物料經(jīng)濃密，脫水、調(diào)漿后，送入沸騰爐進(jìn)行硫 酸化焙燒，低冰鎳中的鎳、鈷金屬硫化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，鐵則轉(zhuǎn)化為 Fe203。煙氣經(jīng)旋風(fēng)收塵和高溫電除塵器深度收塵，使煙氣中所含的 細(xì)粒焙砂基本上被收凈。電收塵后的煙氣溫度約為300°C,再經(jīng)文丘 里洗滌塔洗滌和填料塔降溫后，送制酸工序。
焙砂水淬后首先用鎳電解后液進(jìn)行一段低酸浸出，控制溶液終點(diǎn) pH約為3，使約60%的鎳、鈷以及約2%的鐵被浸出。浸出液經(jīng)氧化 中和除鐵、碳酸鋇除鉛、低冰鎳除銅和氟化鈉除鈣鎂后，送萃取除鈷 工序，分別產(chǎn)出髙純的硫酸鈷溶液和硫酸鎳溶液，硫酸鈷溶液經(jīng)碳酸 鈉沉淀成碳酸鈷后，再經(jīng)高溫煅燒生產(chǎn)高純氧化鈷出售；硫酸鎳溶液 送鎳電積車(chē)間生產(chǎn)國(guó)標(biāo)1 #陰極鎳。
為了保證高的鎳、鈷回收率， 一段低酸浸出渣再經(jīng)髙酸還原浸出， 使鎳、鈷的浸出率分別達(dá)到97%以上，渣含鎳、鈷降至0.2%以下。 高酸浸出液返回一段低酸浸出，以消耗掉其中的酸。實(shí)例1
所用紅土鎳礦組成Ni 0.8%、 Fe 43°/。、 Co0.1%、 Mg03.65%、 Si027.7%、 Ca02.1%、 A12O36.08%、 Crl.72%。
鼓風(fēng)爐硫化熔煉條件為熔煉溫度135(TC,焦比25%,黃鐵礦 加入量5%,硫酸鉤加入量10%。
電爐還原熔煉條件為熔煉溫度1550。C,焦比6%,煤比8%。 硫酸化焙燒條件為焙燒溫度600°C， 1.1倍理論空氣量、時(shí)間3h。
浸出條件為溫度95'C,硫酸含量80g/L、時(shí)間2h。 試驗(yàn)結(jié)果為低冰鎳含鎳11.5%、含鈷1.4%、含鐵58%、含硫 23%。半鋼合金含鐵85%、含硫0.6%、含碳1%、含硅5%。 沸騰焙燒煙氣含S026.5。/。。
浸出結(jié)果為鎳浸出率97%、鈷浸出率94%、鐵浸出率22%。 實(shí)例2
所用紅土鎳礦組成Ni 1%、 Fe 45%、 Co0.1%、 Mg05.42%、 Si026.9%、 CaO3.20/0、 A12O38.02%、 Cr2.22%。
鼓風(fēng)爐硫化熔煉條件為熔煉溫度1350°C，焦比25%，黃鐵礦 加入量5%,硫酸鉤加入量10%。
電爐還原熔煉條件為熔煉溫度1550'C,焦比6%,煤比8%。 硫酸化焙燒條件為焙燒溫度580°C, 1.1倍理論空氣量、時(shí)間3h。
浸出條件為溫度95"C，硫酸含量80g/L、時(shí)間4h。 試驗(yàn)結(jié)果為低冰鎳含鎳12%、含鈷1.3%、含鐵56%、含硫22.5%。 半鋼合金含鐵83%、含硫0.5%、含碳0.9%、含硅6%。 沸騰焙燒煙氣含S026.8%。
浸出結(jié)果為鎳浸出率98%、鈷浸出率94.5%、鐵浸出率30%。 實(shí)例3所用紅土鎳礦組成Nil.2%、 Fe40%、 Co0.08%、 Mg02.36%、 SiO28.70/0、 Ca03.2%、 A12035.1%、 Cr2.460/o。
鼓風(fēng)爐硫化熔煉條件為熔煉溫度1350°C，焦比26%,黃鐵礦 加入量4%,硫酸鉤加入量12%。
電爐還原熔煉條件為熔煉溫度1550。C,焦比6%,煤比8%。 硫酸化焙燒條件為焙燒溫度560°C， 1.1倍理論空氣量、時(shí)間4h。
浸出條件為溫度95'C，硫酸含量80g/L、時(shí)間4h。 試驗(yàn)結(jié)果為低冰鎳含鎳10.2%、含鈷1.3%、含鐵57%、含硫 22%。半鋼合金含鐵83°/。、含硫0.7%、含碳1.2%、含硅6%。 沸騰焙燒煙氣含S026.7%。
浸出結(jié)果為鎳浸出率96%、鈷浸出率93%、鐵浸出率32%。 實(shí)例4
所用紅土鎳礦組成Ni0.75%、 Fe38%、 Co0.07%、 Mg03.16%、 Si027.4%、 Ca02.8%、 A12036.1%、 Crl.87%。
鼓風(fēng)爐硫化熔煉條件為熔煉溫度1300°C,焦比28%,黃鐵礦 加入量5%,硫酸鉤加入量12%。
電爐還原熔煉條件為熔煉溫度153(TC，焦比6%，煤比8%。 硫酸化焙燒條件為焙燒溫度560°C， 1.1倍理論空氣量、時(shí)間4h。
浸出條件為溫度95'C，硫酸含量80g/L、時(shí)間4h。 試驗(yàn)結(jié)果為低冰鎳含鎳9.9%、含鈷0.9%、含鐵58.5%、含硫 21.6%。半鋼合金含鐵84。/。、含硫0.65%、含碳1.1%、含硅5.2%。 沸騰焙燒煙氣含S026.8%。
浸出結(jié)果為鎳浸出率97%、鈷浸出率93.5%、鐵浸出率25%。 實(shí)例5
所用紅土鎳礦組成Ni0.92%、 Fe41%、 Co0.1%、 Mg04.88%、Si029.5%、 Ca03.95%、 A12037.8%、 Cr3.11%。
鼓風(fēng)爐硫化熔煉條件為熔煉溫度1300°C，焦比26%,黃鐵礦 加入量5%,硫酸鈣加入量10%。
電爐還原熔煉條件為熔煉溫度1550。C,焦比6%,煤比8%。 硫酸化焙燒條件為焙燒溫度560°C, 1.1倍理論空氣量、時(shí)間4h。
浸出條件為溫度95'C,硫酸含量80g/L、時(shí)間4h。 試驗(yàn)結(jié)果為低冰鎳含鎳11.8%、含鈷1.36%、含鐵57.6%、含 硫23.2%。半鋼合金含鐵81%、含硫0.58%、含碳1.67%、含硅7.1%。 沸騰焙燒煙氣含S027.1%。
浸出結(jié)果為鎳浸出率96.6%、鈷浸出率92.5%、鐵浸出率28%。 用以下非限定性實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明的工藝作進(jìn)一步的說(shuō)明，以有
助于理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，而不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，本發(fā)
明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)決定。
權(quán)利要求
1、一種紅土鎳礦的綜合回收利用方法，其特征在于有以下步驟A采用硫化熔煉處理紅土鎳礦生產(chǎn)低冰鎳；B采用礦熱電爐還原熔煉直接處理熔融態(tài)的硫化熔煉渣生產(chǎn)含鐵大于80％的半鋼合金，然后送至轉(zhuǎn)爐冶煉成合格鋼水；或者也可以采用電弧爐還原熔煉的方法直接處理熔融態(tài)的硫化熔煉渣得到合格鋼水；C采用硫酸化焙燒-酸浸處理低冰鎳生產(chǎn)硫酸和含鐵大于60％的鐵精礦；D采用溶劑萃取處理鎳、鈷浸出液生產(chǎn)高純鈷鹽產(chǎn)品。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦的綜合回收利用方法，其 特征在于所述步驟A還包括步驟紅土鎳礦運(yùn)至原礦堆場(chǎng)，首先送 棒條振動(dòng)給料篩，除去30mm以上大塊,篩上物料直接送鼓風(fēng)爐處理， 篩下紅土鎳礦和5~ 10%的硫酸鉤以及10%的黃鐵礦混合后，經(jīng)壓力 機(jī)擠壓成團(tuán)，晾干后再和約20~30%的焦炭一起送入鼓風(fēng)爐內(nèi)，在約 1300°C的溫度下熔煉，產(chǎn)出含鎳8 ~ 15%的低冰鎳產(chǎn)品。
3、 如權(quán)利要求l所述的一種紅土鎳礦的綜合回收利用方法，其特 征在于所述步驟B還包括步驟約130(TC的呈熔融態(tài)的鼓風(fēng)爐硫化熔 煉渣直接自流入礦熱電爐內(nèi)，通電升溫至1500"C以上，再用壓縮空氣 通過(guò)噴槍噴吹粉煤和焦炭的混合物，使?fàn)t渣中的鐵還原出來(lái)，產(chǎn)出含 鐵大于80%的半鋼合金，再將半鋼合金加入轉(zhuǎn)爐，冶煉成合格鋼水。
4、 如權(quán)利要求l所述的一種紅土鎳礦的綜合回收利用方法，其特 征在于所述步驟B還包括步驟采用電弧爐還原熔煉直接處理熔融態(tài) 的硫化熔煉渣約1300'C的呈熔融態(tài)的鼓風(fēng)爐硫化熔煉渣直接自流入 電弧爐內(nèi)，通電升溫至150(TC以上，再用壓縮空氣通過(guò)噴槍噴吹粉煤 和焦炭的混合物，使?fàn)t渣中的鐵還原出來(lái)，產(chǎn)出含鐵大于80%的半鋼 合金，再通過(guò)爐門(mén)、爐壁氧槍通入氧氣進(jìn)行氧化吹煉，得到合格鋼水。
5、 如權(quán)利要求l所述的紅土鎳礦的綜合回收利用方法，其特征在于所述步驟C還包括步驟鼓風(fēng)爐硫化熔煉產(chǎn)出的低冰鎳經(jīng)破碎、球 磨后，釆用漿式進(jìn)料的辦法把低冰鎳礦漿噴入沸騰爐內(nèi)，在550 ~ 60(TC的焙燒溫度下，實(shí)現(xiàn)低冰鎳的硫酸化焙燒，煙氣回收制硫酸； 沸騰爐產(chǎn)出的焙砂經(jīng)二段酸浸，所產(chǎn)出的浸出渣含鐵在60%以上，可 以作為優(yōu)質(zhì)鐵精礦出售；浸出液經(jīng)碳酸鈣中和除鐵，可以得到適合于 萃取要求的溶液；中和除鐵渣返回配料、壓團(tuán)使用。
6、 如權(quán)利要求l所述的一種紅土鎳礦的綜合回收利用方法，其特 征在于所述步驟C還包括步驟經(jīng)凈化除鐵后的浸出液采用 Cyanex272萃取劑進(jìn)行鈷的選擇性萃取，實(shí)現(xiàn)鈷、鎳的深度分離，含 鈷的負(fù)載有機(jī)相再經(jīng)鹽酸或硫酸反萃，直接產(chǎn)出高純的鈷鹽產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從紅土鎳礦中提取鎳、鈷、鐵的冶金方法，本發(fā)明公開(kāi)了一種紅土鎳礦的綜合回收利用方法，有以下步驟A.采用硫化熔煉處理紅土鎳礦生產(chǎn)低冰鎳；B.采用礦熱電爐還原熔煉直接處理熔融態(tài)的硫化熔煉渣生產(chǎn)含鐵大于80％的半鋼合金，然后送至轉(zhuǎn)爐冶煉成合格鋼水；或者也可以采用電弧爐還原熔煉的方法直接處理熔融態(tài)的硫化熔煉渣得到合格鋼水；C.采用硫酸化焙燒-酸浸處理低冰鎳生產(chǎn)硫酸和含鐵大于60％的鐵精礦；D.采用溶劑萃取處理鎳、鈷浸出液生產(chǎn)高純鈷鹽產(chǎn)品。本發(fā)明在工藝流程，資源綜合利用、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保方面都具有更好的效果。
文檔編號(hào)C22B23/00GK101285128SQ200810084320
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者王成彥, 董書(shū)通, 平 趙 申請(qǐng)人:鄭州永通特鋼有限公司