兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，包括以下步驟：將紅土鎳礦與煤混合后焙燒得到含鎳、鈷氧化亞鐵粉；用濃硫酸浸出含鎳、鈷氧化亞鐵粉；過濾后，向溶液加入硫酸銨，控制H2SO4濃度,加入軟錳礦，將Fe2+氧化成Fe3+，Mn4+還原成Mn2+，過濾后，得到含MnSO4的溶液及黃銨鐵礬沉淀；將硫化劑加入含MnSO4的溶液中，產(chǎn)生硫化鎳和硫化鈷沉淀，將沉淀干燥后得到混合硫化鎳、硫化鈷粉末；將得到的黃銨鐵礬沉淀焙燒，水洗后干燥，得到粗鐵紅。本工藝可以從兩礦中提取鎳、鈷、鐵、錳等有價金屬元素，相比于分別對紅土鎳礦和軟錳礦進(jìn)行處理，該工藝節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬礦物冶煉領(lǐng)域，尤其是涉及一種從紅土鎳礦和軟錳礦中回收金屬礦物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，已探明陸上的鎳礦資料中，鎳金屬的工業(yè)儲量為八千萬噸，鎳礦物主要以硫化鎳和紅土鎳礦兩種形式存在，其中硫化鎳礦約占20%、紅土鎳礦大約75%、硅酸鎳礦占5%，鎳礦的開發(fā)利用以硫化鎳礦和紅土鎳礦為主，主要產(chǎn)鎳國為加拿大、俄羅斯、澳大利亞、菲律賓、古巴、中國。在氧化鎳礦中，紅土鎳礦含鐵高，含硅鎂低，含鎳為1%~2%。目前，氧化鎳礦的開發(fā)利用是以紅土鎳礦為主，它是由超基性巖風(fēng)化發(fā)展而成的，鎳主要以鎳褐鐵礦(很少結(jié)晶到不結(jié)晶的氧化鐵)形式存在。
[0003]由于近年來鎳消耗量的不斷增加以及硫化鎳礦儲量不斷減少，紅土鎳礦的開發(fā)日益受到重視，目前紅土鎳礦都采用直接冶煉原礦的方式，冶煉方法基本可分為火法和濕法兩大類:火法1:原生紅土鎳礦(回轉(zhuǎn)窯干燥，電爐熔煉)一鎳鐵；火法2:原生紅土鎳礦(燒結(jié)機(jī)燒結(jié)，高爐冶煉)一鎳鐵合金；濕法1:原生紅土鎳礦(加硫酸高壓浸出)一硫酸鎳(加沉淀劑硫化氫)一硫化鎳(NiS);濕法2:原生紅土鎳礦(還原配燒)一礦石中的鎳以鎳鐵合金結(jié)構(gòu)存在(加入碳酸氨溶液)一鎳六氨絡(luò)合物(回轉(zhuǎn)窯干燥煅燒)一氧化鎳粉末(還原反應(yīng))—金屬鎳。
[0004]火法處理紅土鎳礦具有流程短、效率高等優(yōu)點`，但耗能高。例如采用電爐熔煉，僅電耗就約占生產(chǎn)成本的50%，在加上紅土鎳礦熔煉前的干燥、焙燒預(yù)處理工藝的燃燒消耗，操作成本中的能耗越占65%以上。此外，火法工藝對處理的紅土鎳礦品位有一定的要求，礦石含鎳每降低1%，生產(chǎn)成本大約提高30%~40%，目前火法工藝主要處理高品位的紅土鎳礦。
[0005]濕法冶金主要的工藝是浸出，目前主要由還原-氨浸法、高壓酸浸法、常壓酸浸法及微生物浸出法。常壓酸浸法是目前處理紅土鎳礦采用較多的工藝，該工藝具有操作簡單、耗能低、不使用高壓設(shè)備、投資費用少等優(yōu)點，但是鎳回收率低，污染嚴(yán)重。
[0006]軟猛礦中的二氧化猛不溶于硫酸,必須通過還原反應(yīng)把它還原成一氧化猛(MnO),才能和硫酸反應(yīng)成硫酸錳。硫酸錳溶液是制備工業(yè)硫酸錳、碳酸錳、二氧化錳、四氧化三錳及電解錳等錳產(chǎn)品的主要原料?，F(xiàn)在的軟錳礦還原制備硫酸錳的方法主要有三種:煤還原焙燒——硫酸浸出法、兩礦焙燒法和濕法還原浸出工藝，煤還原焙燒——硫酸浸出法是傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，此方法已有半個世紀(jì)的歷史，是傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，技術(shù)成熟，硫酸錳的質(zhì)量好。但它生產(chǎn)的SO2、粉塵嚴(yán)重污染環(huán)境，煤耗量大；兩礦焙燒法將軟錳礦和硫酸錳分別粉碎、混合配料，在500°C~600°C溫度下焙燒0.5~I小時，然后用清水浸取，分離渣后濃縮結(jié)晶獲得硫酸錳，該方法同樣也會產(chǎn)生SO2和粉塵，污染環(huán)境；濕法還原浸出工藝將軟錳礦、硫酸和一定量的還原劑混合反應(yīng)，在一定溫度下用水浸取一定的時間即可得到硫酸錳溶液，該方法是軟錳礦浸出的發(fā)展方向，還沒應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。[0007]紅土鎳礦和軟錳礦都是難以利用的礦產(chǎn)資源，如果能將這兩種礦聯(lián)合進(jìn)行處理，從中提出有用的金屬礦物，則能大大節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種聯(lián)合處理紅土鎳礦和軟錳礦的方法，即兩礦聯(lián)合法，該工藝采用火一濕法相結(jié)合的工藝路線，對紅土鎳礦和軟錳礦進(jìn)行聯(lián)合處理，從中提取鎳、鈷、鐵、錳等有價金屬元素。
[0009]本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于包括以下步驟:
①將紅土鎳礦與煤按一定比例混合，烘干后研磨成粉末狀，然后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為750°C~950°C，焙燒時間為I~3小時；
②對焙燒后的物料再進(jìn)行研磨，得到含鎳、鈷的氧化亞鐵粉；
③在常溫條件下采用電解錳陽極液和濃硫酸浸出含鎳、鈷氧化亞鐵粉，酸礦比為
0.8~1.2:1，浸出時間1.5~3小時，控制浸出終AH2SO4濃度在10g/L~30g/L，過濾后，得到含F(xiàn)eS04、NiSO4和CoSO4的溶液及濾渣；
④向溶液加入硫酸銨，加入研磨成粉狀的軟錳礦，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將Fe2+氧化成Fe3+，Mn4+還原成Mn2+，將溶液過濾后，得到含MnSO4的溶液及黃銨鐵礬沉淀；
⑤將硫化劑加入含MnSO4的溶液中，產(chǎn)生硫化鎳和硫化鈷沉淀，將沉淀干燥后得到混合硫化鎮(zhèn)、硫化鉆粉末；
⑥將得到的黃銨鐵礬沉淀焙燒，焙燒溫度為950°C，時間為2個小時，水洗后干燥，得到粗鐵紅。
[0010]所述步驟①中紅土鎳礦與煤的比例為100:16。
[0011]所述步驟①中的焙燒溫度為950°C，焙燒時間為2小時。
[0012]所述步驟③中的礦液比為1:6~10,浸出時間為1.5小時。
[0013]所述步驟③浸出終點H2SO4的濃度為25g/L。
[0014]所述步驟⑤硫化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的硫化鈉溶液。
[0015]向所述步驟⑤中得到的濾液加入液體SDD進(jìn)行二次硫化，控制溫度在50°C。
[0016]將得步驟⑥到的粗鐵紅再進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為900°C，水洗干燥后得到精鐵紅。
[0017]將步驟③過濾后得到的濾渣水洗后焙燒，然后通過磁選分離，得到鉻精礦。
[0018]將步驟④過濾后得到的溶液進(jìn)一步除鐵，向溶液中加入雙氧水，將剩余的Fe2+氧化成Fe3+，然后加入氨水，調(diào)節(jié)PH值在3.5~4之間，控制溶液終點PH值為4.5，將Fe3+變成針鐵礦沉淀而分離。
[0019]本發(fā)明的實驗原理:
制備含鎳鈷氧化亞鐵粉。以紅土鎳礦為原料，煤粉為還原劑，在一定溫度下將鐵還原成FeO，鎳、鈷還原成金屬，從而制得含鎳氧化亞鐵粉(主要成分是FeO)。主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
2C+ O2 — 2C0 丨(I)
Fe203+C0 — 2Fe0+2C02 丨(2)
NiO+ CO — Ni+CO2 丨(3)CoO+ CO — Co+C02 丨(4)
硫酸浸出。在常溫下，用一定量的濃硫酸浸出固體粉末含鎳氧化亞鐵粉，利用反應(yīng)過程中濃硫酸放出的稀釋熱維持浸出過程在較高溫度下完成，從而獲得含鎳、鈷、鐵的溶液。主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
FeO + H2SO4 — FeSO4 + H2O (5)
Ni + H2SO4 — NiSO4 + H2 ?(6)
Co + H2SO4 — CoSO4 + H2 ? (7)
初步除鐵。軟錳礦主要成分是MnO2，在酸性條件下具有較強的氧化性，而亞鐵離子具有較強的還原性。首先利用兩者之間的氧化還原反應(yīng)將Fe2+氧化成Fe3+，Mn4+還原成Mn2+，然后在硫酸銨溶液體系下，調(diào)節(jié)體系的PH值，采用黃銨鐵礬法將氧化成的Fe3+變成黃銨鐵礬沉淀而分離出去，主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
Mn02+2FeS04+2H2S04 — MnS04+Fe2 (SO4) 3+2H20(8 )
3Fe2 (SO4) 3+12H20+(NH4) 2S04 — (NH4)2Fe6(SO4) 4 (OH)12 I +6H2S04(9)
深度除鐵。深度除鐵首先用雙氧水將殘余的Fe2+氧化成Fe3+，然后采用針鐵礦法,控制體系的pH值，將Fe3+變成針鐵礦沉淀而分離,主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
2Fe2++H202 — 2Fe3++20!T (10)
Fe3++30!T — FeOOH I + H2O (11)
硫化分離鎳、鈷及錳。在常溫下，通過加`入`硫化劑使鎳鈷形成沉淀，從而達(dá)到與硫酸錳溶液分離的目的，主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
NiS04+Na2S — NiS I +Na2SO4(12)
CoSO4+ Na 2S — CoS 丨 + Na 2S04(13)
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用兩礦聯(lián)合法對紅土鎳礦和軟錳礦進(jìn)行處理，從中提取鎳、鈷、鐵、錳等有價金屬元素，相比于分別對紅土鎳礦和軟錳礦進(jìn)行處理，該工藝節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。該工藝?yán)盟峤t土鎳礦后獲得的余酸直接進(jìn)行浸出軟錳礦和沉鐵，大大提高了硫酸的有效利用率。通過本工藝對紅土鎳礦和軟錳礦進(jìn)行處理，得到粗鐵紅(可進(jìn)一步處理得到精鐵紅)、混合硫化鎳鈷及硫酸錳溶液，根據(jù)需要把硫酸錳溶液制備成工業(yè)硫酸錳、碳酸錳、二氧化錳、四氧化三錳及電解錳等錳產(chǎn)品。本工藝全流程鎳、鈷、錳、鐵的回收率分別為90%、73%、91%、90%，從而實現(xiàn)了鈷、鎳、錳、鐵各有價金屬元素的綜合回收利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0021]采用菲律賓紅土鎳礦和加蓬軟錳礦為原料，主要化學(xué)成分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))如表一所示。
[0022]表一菲律賓紅土鎳礦和加蓬軟錳礦主要化學(xué)成分含量(％)
【權(quán)利要求】
1.一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于包括以下步驟: ①將紅土鎳礦與煤按一定比例混合，烘干后研磨成粉末狀，然后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為750°C~950°C，焙燒時間為I~3小時； ②對焙燒后的物料再進(jìn)行研磨，得到含鎳、鈷的氧化亞鐵粉； ③在常溫條件下采用電解錳陽極液和濃硫酸浸出含鎳、鈷氧化亞鐵粉，酸礦比為0.8~1.2:1，浸出時間1.5~3小時，控制浸出終點H2SO4濃度在10g/L~30g/L，過濾后，得到含F(xiàn)eS04、NiSO4和CoSO4的溶液及濾渣； ④向溶液中加入硫酸銨，加入研磨成粉狀的軟錳礦，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將Fe2+氧化成Fe3+，Mn4+還原成Mn2+，將溶液過濾后，得到含MnSO4的溶液及黃銨鐵礬沉淀； ⑤將硫化劑加入含MnSO4的溶液中，產(chǎn)生硫化鎳和硫化鈷沉淀，將沉淀干燥后得到混合硫化鎮(zhèn)、硫化鉆粉末； ⑥將得到的黃銨鐵礬沉淀焙燒，焙燒溫度為950°C，時間為2個小時，水洗后干燥，得到粗鐵紅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于:所述步驟①中紅土鎳礦與煤的比例為100:16。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于:所述步驟①中的焙燒溫度為950°C，焙燒時間為2小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求`3所述的一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于:所述步驟③中的礦液比為1:6~10，浸出時間為1.5小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于:所述步驟③浸出終點H2SO4的濃度為25g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于:所述步驟⑤硫化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的硫化鈉溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于:向所述步驟⑤中得到的濾液加入液體SDD進(jìn)行二次硫化，控制溫度在50°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于:將得步驟⑥到的粗鐵紅再進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為900°C，水洗干燥后得到精鐵紅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于:將步驟③過濾后得到的濾渣水洗后焙燒，然后通過磁選分離，得到鉻精礦。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩礦聯(lián)合法處理紅土鎳礦和軟錳礦的工藝，其特征在于:將步驟④過濾后得到的溶液進(jìn)一步除鐵，向溶液中加入雙氧水，將剩余的Fe2+氧化成Fe3+，然后加入氨水，調(diào)節(jié)PH值在3.5~4之間，控制溶液終點PH值為4.5，將Fe3+變成針鐵礦沉淀而分離。
【文檔編號】C22B47/00GK103509955SQ201310299709
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】陳發(fā)明, 明憲權(quán), 陳南雄, 閉偉寧, 張麗云, 何溯結(jié), 許繼元, 鄧慶玲, 許金精, 許秀蓮, 韋婷婷 申請人:中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司