[发明专利]从红土矿提取金属的方法

说明书

发明领域

一般而言，本发明涉及从红土矿提取金属的方法。具体地说，本发明提供一种对上述矿石进行硫酸化焙烧，然后用水或稀硫酸浸出此焙烧产物，从而提取其中的镍、钴以及其他金属的方法。

发明背景

红土矿系指由橄榄石或蛇纹石等基性岩经过长期大规模风化淋滤蚀变富集形成的水合氧化铁与水合硅酸镁的混合物，是一种疏松粘土状、含大量水分的氧化镍矿资源，易开采、难加工。目前红土矿的可利用部分一般分为三层：褐铁矿层、腐泥土层与介乎二者之间的过渡层。红土矿的化学成分不仅因矿床而异，即使同一矿床，其镍、钴、铁、镁等的含量也随矿床的深度而变化，这更增加了红土矿加工的成本与难度。根据其化学成分的不同，红土矿可以采用火法冶金或湿法冶金的方法处理。

红土矿湿法冶金的关键环节是浸出，不仅要求充分地溶解镍、钴等有价金属，还要尽量避免杂质，特别是铁，大量进入溶液。现在工业上用于处理红土矿的湿法冶金方法仅有Caron法(还原焙烧-氨浸法)与HPAL法(高压酸浸法)两种，它们都较好地控制了镍、钴浸出时铁的溶解。Caron法通过火法冶金与湿法冶金的结合，先在还原性气氛下焙烧矿石，使矿石中的镍选择性还原为金属镍而铁尽量还原为Fe₃O₄，焙砂采用氨性介质浸出，避免了铁与镁进入溶液。但是Caron法在焙烧前需要干燥矿石，由于红土矿通常含有30％～50％的吸附水，其干燥作业能耗很高。而且Caron法浸出液中的镍与钴因浸渣的吸附等原因损失很大，金属回收率不高，通常镍回收率仅70％～80％，钴的回收率甚至在40％以下。因此Caron法虽然是最早工业应用的红土矿湿法冶金方法，现在正在失去其竞争力。

硫酸可以直接从红土矿中有效地浸出镍与钴，避免了高能耗的干燥与还原焙烧作业，而且硫酸价格低廉，但酸浸无选择性，矿石中的铁也几乎全部进入溶液。高压酸浸法利用高温下铁的水解反应，在250℃～270℃的温度(蒸气压达50个大气压左右)下用稀硫酸浸出红土矿，将铁沉淀为赤铁矿并释放出硫酸，解决了溶液除铁问题，也降低了酸耗，高压酸浸法曾一度成为处理红土矿的首选技术。但是反应器的材料要能在高温下耐腐蚀、耐压力，制造工艺要求高，造价昂贵。而且反应器的结疤现象严重，需要经常停车清理，影响高压酸浸作业的运转率，从而提高了运行成本。因此，迄今世界上采用此技术的红土矿项目中，除古巴MoaBay生产基本正常外，其余均未达到设计能力。

硫酸化焙烧或称选择性氧化焙烧是湿法冶金中难浸矿石的一种有效的预处理方法，它通过控制条件下的焙烧，将矿石中难浸的铜、钴、镍等非铁金属化合物转化为其水溶性硫酸盐，而将铁转化为难溶于水的氧化铁，这样，在后续的水浸作业中很容易将铜、钴、镍等溶解，而将铁留在浸出渣中。这种方法过去主要用于处理硫化矿石，不过文献中也有试图将硫酸化焙烧引入处理红土矿的。例如N.Zubryckyj等[N.Zubryckyj，D.J.I.Evans and V.N.Mackiw，Preferential shlfationof nickel and cobalt in lateritic ores，Journal of Metals，17(5)：478～486(1965)]与Y.V.Swamy等[Y.V.Swamy，B.B.Kar and J.K.Mohanty，Physico-chemicalcharacterization and sulphatization roasting of low-grade nickeliferous laterites，Hydrometallurgy 69：89～98(2003)]曾先后报道过用浓硫酸拌和红土矿进行硫酸化焙烧。J.H.Canterford[J.H.Canterford，The sulphation of oxidized nickel ores，Paperpresented at the International Laterite Symposium，New Orleans，Louisiana，Feb.19～21，1979]报道过用二氧化硫-空气混合气体进行红土矿的硫酸化焙烧。拌硫酸或通二氧化硫-空气焙烧红土矿都能达到浸出镍、钴及控制铁溶解的目的。但这两种方法都操作不便，而且焙烧时还需要另加燃料供热。

说明书包括上述论述的文章、论文，其目的仅在于为本发明提供背景资料，并未暗示或表示任何或所有这些构成部分现有技术基础或本领域公知的技术的内容与本发明相关。

发明内容