一種紅土鎳礦資源化處理及綜合回收利用的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及濕法冶金冶煉方法，更具體地是一種紅土鎳礦濕法冶煉綜合回收各種 元素的冶煉工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]紅土鎳礦主要分為三種有開采價(jià)值的礦物組份：表面的褐鐵礦層、基巖上面的腐 泥土層、以及褐鐵礦與腐泥土之間的過渡層。褐鐵礦中的含鎳礦物是針鐵礦和/或赤鐵礦； 腐泥土中的含鎳礦物主要是含鎂很高的硅鎂鎳礦。紅土鎳礦中主要元素含量從高到低的 排列為：二氧化硅、鎂、鐵、鎳、鋁，其中二氧化硅、鎂及鐵含量分別是鎳含量的20~25倍、 10~20倍及10~15倍。
[0003] 現(xiàn)有紅土鎳礦的濕法提鎳冶金流程中，一般是將褐鐵礦型紅土鎳礦用高酸浸出； 再用硅鎂鎳礦漿去中和浸出液中的余酸，在該段浸出條件下，有價(jià)金屬鎳、鈷溶解的同時(shí)礦 石中含有的鐵、鎂等雜質(zhì)元素亦被浸出，浸出液中除含有大量的游離酸外，鐵含量也很高； 然后通過加入石灰乳進(jìn)行中和，鐵以鐵礬渣的形式、鋁硅以氫氧化物的形式進(jìn)入到浸出渣 中，經(jīng)過洗滌后外排；最后再用堿中和，從中沉淀分離出氫氧化鎳，此過程中會(huì)產(chǎn)出大量低 濃度的含鎂溶液。在此流程中，浸出渣中硅、鐵含量低，硫酸根含量高，沒有利用價(jià)值；含鎂 溶液成分復(fù)雜，處理的費(fèi)用較高。因此浸出渣和含鎂溶液通常被當(dāng)作廢水廢棄，這樣做一是 污染環(huán)境，二是占用大量土地作為浸出渣的堆場，三是不能綜合回收鐵鎂硅等元素，既不符 合國家環(huán)保政策，也浪費(fèi)資源。因此，分階段性地回收紅土鎳礦中的各類元素，對于各個(gè)方 面來說都是有益的。
[0004]另一方面，現(xiàn)有紅土鎳礦的濕法提鎳冶金流程中，流程中包括"高酸浸出"、"一次 除鐵"、"二次除鐵"、"除硅鋁"、"沉鎳"、"酸溶"、"還原酸溶"等工序均存在各種渣的壓濾、 洗滌等，包括四種、五次不同物料的壓濾和洗滌作業(yè)以及三種固體返料（硅鋁渣、粗氫氧化 鎳和酸不溶渣）的產(chǎn)生，也是造成鎳損失的主要工序，其間溶液pH值依次變化為：0. 5~ 1. 0~L 2~3. 6~3. 8~4. 8~5. 2~8. 0~8. 6~L 0等。如此繁冗的流程，導(dǎo)致鎳鈷 沿程損失，洗水導(dǎo)致體系水膨脹，酸堿及蒸汽動(dòng)力消耗大，崗位多、設(shè)備多、返料多，廢水廢 渣處理量多成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和本公司多年積累的 技術(shù)相組合，提供一種紅土鎳礦資源化處理及綜合回收利用的方法。
[0006]上述目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種紅土鎳礦資源化處理及綜合回收利用的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0008] a)預(yù)處理：將紅土鎳礦進(jìn)行分級、破碎、磨礦以及螺旋分離后，進(jìn)入深錐濃密機(jī)濃 密，得到底流礦漿；
[0009] b)酸浸：往底流礦漿中加入硫酸，進(jìn)行酸浸，過濾后得到浸出渣和浸出液；
[0010] c)回收硅：將步驟a)所得的底流礦漿進(jìn)行酸浸，固液分離，得到的浸出渣經(jīng)洗滌、 液堿浸出，然后在浸出液中通入二氧化碳，得到多種品級的含硅產(chǎn)品；
[0011] d)回收鐵：將步驟b)所得的浸出液中加入磁性絮凝除鐵的先驅(qū)體及中和劑進(jìn)行 誘導(dǎo)提鐵，得到鐵渣和除鐵后液，鐵渣經(jīng)過洗滌、干燥和煅燒后得到鐵產(chǎn)品；
[0012] e)回收鎳鈷：往d)步驟得到的除鐵后液中加入萃取劑萃取其中的鎳和鈷，得到負(fù) 載鎳鈷的有機(jī)相和萃余液水相，再將負(fù)載鎳鈷的有機(jī)相用酸進(jìn)行反萃，反萃后的萃余液水 相經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到硫酸鎳鈷結(jié)晶體；
[0013]f)回收錳：將萃余液中加入重金屬捕集劑，得到粗錳渣和低濃度鎂溶液，將粗錳 渣經(jīng)過洗滌、干燥和煅燒后得到二氧化錳；
[0014]g)電絮凝處理廢水：將步驟f)所得的低濃度鎂溶液采用石灰乳中和，過濾后進(jìn)行 電絮凝處理微量的重金屬雜質(zhì)，得到重金屬廢渣和鎂溶液；
[0015] h)回收鎂：將步驟g)所得的鎂溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸鎂產(chǎn)品，重金屬廢渣返回 浸出工段回收重金屬。
[0016] 所述步驟b)的酸浸出的反應(yīng)壓力在0~6MPa，反應(yīng)溫度85~150°C，反應(yīng)時(shí)間為 1~3小時(shí)，漿中的游離酸含量控制為10~20g/L;浸出方式包括熟化浸出、堆浸、高壓浸 出、中低壓浸出或常壓浸出。
[0017] 所述步驟d)中磁性絮凝除鐵的先驅(qū)體的加入量為20~50g/L，終點(diǎn)pH為2. 5~ 4. 5,反應(yīng)時(shí)間為1~3小時(shí)，反應(yīng)溫度60~80°C;所述中和劑是鎂的氫氧化物或氧化物、 或者是鈉的氫氧化物或碳酸鹽。
[0018] 所述步驟e)的萃取劑為HBL110系列鎳特效萃取劑，稀釋劑為磺化煤油，控制水相 的pH為1. 5~2. 5,水相與有機(jī)相的體積比為2:1;萃取級數(shù)為3~5級，反萃級數(shù)為3~ 5級，混合時(shí)間3~8分鐘，澄清時(shí)間15~30分鐘，反應(yīng)溫度為20~35°C。
[0019] 所述步驟e)所得硫酸鎳鈷晶體經(jīng)過溶解后，采取萃取方法分離鎳鈷，再分別經(jīng)過 電積得到金屬鎳和金屬鈷。
[0020] 所述步驟f)中重金屬捕集劑加入量為理論量的1. 0~1. 2倍，控制水相的pH為 6~9,反應(yīng)時(shí)間30~120分鐘，反應(yīng)溫度為常溫~60°C。
[0021] 所述步驟g)中石灰乳的加入量以控制溶液終點(diǎn)pH6~9為準(zhǔn)，攪拌反應(yīng)時(shí)間為 1~3小時(shí)，電絮凝控制溶液終點(diǎn)pH6~9,電極反應(yīng)1~5分鐘。
[0022] 所述步驟b)中加入硫酸的濃度為95~98%。
[0023] 所述步驟b)中硫酸還可用32~35%鹽酸，或60~63%硝酸代替。
[0024] 本發(fā)明采用"預(yù)處理一高酸浸出一浸出渣再利用一磁性絮凝除鐵的先驅(qū)體提鐵一 萃取分離鎳鈷一吸附取錳一電絮凝處理廢水一鎂鹽工段"新工藝，原料為紅土鎳礦。其中主 要工藝流程和操作要點(diǎn)分述如下：
[0025] 高酸浸出：將紅土鎳礦經(jīng)過磨成粒度為不大于0. 147mm的部分占至少90%，與酸 混合進(jìn)行酸浸，得到浸出漿液。礦漿濃度為26~32 %，反應(yīng)壓力在0~6MPa，反應(yīng)溫度85~ 150°C，反應(yīng)時(shí)間為60~180分鐘，礦漿中的游離酸含量控制為10~20g/L。反應(yīng)結(jié)束后， 浸出漿液進(jìn)行固液分離，浸出渣經(jīng)過洗滌后用于制作硅產(chǎn)品；浸出液與洗液合并后送往提 鐵工段。該段浸出包括現(xiàn)有已知的熟化浸出、堆浸、高壓浸出、中低壓浸出、常壓攪拌浸出等 浸出方式，浸出劑包括硫酸、鹽酸、硝酸等無機(jī)酸。
[0026]浸出渣再利用：浸出渣用15~30%液堿浸出，堿浸出液通入通入二氧化碳，得到 多種品級的硅產(chǎn)品；浸出的反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)溫度30~80°C，反應(yīng)時(shí)間為60~180分 鐘；碳化的反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)溫度30~80°C，反應(yīng)時(shí)間為20~90分鐘；
[0027] 磁性絮凝除鐵的先驅(qū)體提鐵：在溶液中加入磁性絮凝除鐵的先驅(qū)體，緩慢加入中 和劑，控制pH值2. 5~3. 0,反應(yīng)時(shí)間30~120分鐘，反應(yīng)溫度60~80°C，磁性絮凝除鐵 的先驅(qū)體的加入比例為溶液中鐵量的1/4~1/6,中和劑可以是鎂的氫氧化物或氧化物的 固體或漿體、也可以是鈉的氫氧化物或碳酸物的固體或溶液。溶液中的鐵以帶磁性的鐵渣 形式沉淀，礦漿經(jīng)過磁場或自然沉淀，鐵渣快速沉降，再通過離心機(jī)甩干后，經(jīng)過洗滌、烘干 和脫水后成鐵礦石。濾液和洗水合并后成為萃前液，進(jìn)入直萃工段。
[0028] 萃取分離鎳鈷：采用鎳新型萃取劑HBL110,磺化煤油為稀釋劑，按一定比例混合 后成為有機(jī)相，與上述的萃前液進(jìn)行混合，可優(yōu)先、高效萃取萃前液中的鎳鈷有價(jià)金屬并通 過反萃而高倍富集，而鐵、鎂、硅、鋁等有害賤金屬則留存在萃余液中。反萃液中的鎳鈷經(jīng) 過蒸發(fā)濃縮和洗滌后，得到電池級硫酸鎳鈷晶體，可直接外售；晶體可經(jīng)過溶解后，采取萃 取方法分離鎳鈷，分別經(jīng)過電積得到金屬鎳和金屬鈷。萃取的反應(yīng)條件：萃取級數(shù)為3~5 級，反萃級數(shù)為3~5級，混合時(shí)間3~8分鐘，澄清時(shí)間15~30分鐘，反應(yīng)溫度為20~ 35°C，反萃劑可以是硫酸、硝酸或鹽酸等無機(jī)酸溶液。
[0029] 吸附取錳：采用新型的重金屬捕集劑，投入上述的萃余液中，經(jīng)過攪拌，萃余液中 的錳離子與重金屬捕集劑充分結(jié)合得到粗錳渣，粗錳渣經(jīng)過洗滌、烘干、焙燒后得到二氧化 錳產(chǎn)品，除錳后液與洗滌水混合后進(jìn)入電絮凝工段。反應(yīng)條件：反應(yīng)時(shí)間30~120分鐘，反 應(yīng)溫度為常溫~60 °C，烘干溫度80~110 °C，焙燒溫度500~800 °C。
[0030] 電絮凝處理廢水：上述溶液含有極少量的重金屬，利用電化學(xué)方法，可有效利用可 溶性金屬陽極在電解過程中產(chǎn)生的金屬氫氧化物絮凝去除水中污染物質(zhì)的水處理工藝，控 制pH值在6~9即可達(dá)到除去重金屬的目的，出水的水質(zhì)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，也由于pH值 較低，溶液中的鎂鈉不形成沉淀，因此處理后的水可以用作生產(chǎn)鎂鹽和鈉鹽的原料。渣經(jīng)過 洗滌后返回高酸浸出。反應(yīng)時(shí)間5~20分鐘，反應(yīng)溫度為常溫。
[0031] 鎂鹽工段：除重金屬后的含鎂廢水，如果鎂含量低于50g/L，則將廢水返回紅土鎳 礦洗礦工序作為洗礦及漿化用水，或返回鎳的酸浸工段作為工藝用水，否則，則將含鎂廢水 的處理方法：一是經(jīng)過負(fù)壓蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、離心分離、烘干后得到七水硫酸鎂，可直接 外售，也可通過火法得到氧化鎂產(chǎn)品。二是可用碳酸氫鈉作為沉淀劑，得到碳酸氫鎂沉淀和 硫酸鈉溶液，碳酸氫鎂經(jīng)過高溫灼燒后得到不同活性的氧化鎂，硫酸鈉溶液可蒸發(fā)濃縮得 到硫酸鈉固體，或者通過膜技術(shù)得到液堿溶液和硫酸溶液。
[0032] 本發(fā)明的有益效果是提供一種紅土鎳礦資源化處理及綜合回收利用的方法，該方 法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] (1)流程短：提鐵工段替代了原"一次除鐵"、"二次除鐵"，直萃工段替代了"除硅 鋁"、"沉鎳"、"酸溶"、"還原酸溶"等工序；（2)中間物料及洗水種類少：僅存在兩種渣一浸 出渣和廢水處理后的渣，無返料；（3)溶液pH值變化幅度?。浩溟g溶液pH值依次變化為： 0. 5~1. 5~2. 5~3. 0~7. 0 ; (4)重金屬處理成本低：pH控制在6~9即可達(dá)標(biāo)，噸水處 理成本為3~5元，處理后的水可用于生產(chǎn)鎂鹽；（5)廢水、廢渣可綜合利用：廢水處理用電 絮凝方法處理，在pH值為6~7可將重金屬處理至達(dá)標(biāo)，而鎂留在水中，且純度較高，外排 渣主要成分為二氧化硅，且活性較高，可用來制作水玻璃、白炭黑等硅產(chǎn)品，品質(zhì)可達(dá)到國 家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；(6)鎳回收率高：鎳綜合回收可達(dá)到92%以上且產(chǎn)品為電池級硫酸鎳鈷晶體。
【附圖說明】
[0034] 圖1為紅土鎳礦濕法冶煉綜合回收的原則流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合實(shí)施例對發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0036] 實(shí)施例1