[发明专利]一种微波选择性还原焙烧－稀酸浸出氧化镍矿的方法

说明书

技术领域

本发明属矿物提取冶金领域，确切地说，本发明涉及一种微波选择性还原焙烧-稀酸浸出氧化镍矿的方法。

背景技术

镍是一种用途很广的金属，经常用于不锈钢、高温合金、电镀、催化剂和磁体的生产中。

虽然镍存在于很多种矿物中，但目前大规模冶炼提取镍的矿物原料有两种，硫化物矿和氧化物矿。硫化物矿一般可通过选矿的方法得到镍精矿。但是，含镍的氧化物矿如红土矿，由于矿物的成因不同，镍和钴以晶格替换的形式存在与矿物中，高度分散，不能通过直接选矿的方法进行富集，只有直接进行化学处理。

含镍的氧化物矿如红土矿，随矿床埋藏深度的不同可分为褐铁矿层、过渡层和硅镁镍矿层三种。

其中硅镁镍矿含镍较高，约在2.0％以上，通常通过火法冶炼的工艺生产镍铁或镍锍，但随着镍的大量生产，其储量日益减少。而对于大量的褐铁矿型红土矿，其含镍约0.8-1.5％左右，从处理成本的方面考虑，基本采用湿法工艺处理。湿法工艺还可同时回收矿物中的钴，来实现有价元素的综合回收，提高经济效益。

目前对于褐铁矿型红土矿而言，常用的湿法处理工艺有常压酸浸法、高压酸浸法和还原焙烧氨浸法这三种工艺。

如专利CN1552922A提出常压下用硫酸浸出法提取低品位氧化镍矿。但该方法为了达到高的镍浸出率，不得不将大量的脉石成份同时浸出，因此浸出过程中酸的消耗量大，并且浸出速度慢，一般需要3～5小时才能将矿物完全浸出。

为保证高的镍浸出率，专利CN101001964A通过常压浸出和中等压力浸出相结合的工艺从红土矿中回收镍和钴，但该工艺的酸耗依然高达600kg硫酸/吨矿。

高压酸浸法可以有效地降低浸出时硫酸的消耗，一般为250～400kg硫酸/吨矿，同时镍钴的浸出率可达95％。该工艺最早在古巴的Moa bay进行工业生产，近来在澳大利亚新建的红土矿处理厂也均采用了该方法。但该工艺设备投资巨大，生产中设备结垢严重，往往不得不停产进行设备清洗。该工艺的另一个缺点是浸出渣中的铁部分以黄钠铁矾形式存在，含有大量的硫酸根。黄钠铁矾形式的浸出渣在热力学上不稳定，并且目前的技术条件不能大量处理，所以长期堆存会对环境造成危害。

为了有效地处理低品位的含镍红土矿，也常采用预还原焙烧的工艺。专利US2006/0263282A利用回转窑进行选择性还原红土矿，之后进行氨浸。但镍钴的回收率较低，镍在90％左右，钴一般不超过80％。为了回收氨，该工艺还包括蒸氨操作，因此，由于还原焙烧和蒸氨操作，造成该工艺能耗较大。

为了降低能耗，提高反应速度，微波能在红土矿处理中的应用也得到了人们的不断关注。

如专利US5393320A提出在常压酸浸红土矿的同时引入微波加热，但该方法仍未解决酸耗过高的问题。专利CN1057489A采用微波加热硫化，一步制取含Ni＞52％的高冰镍。该方法要求原料品位Ni＞3.5％，只能用于高品位矿的处理，即只处理硅镁镍矿。专利US2005/0092657A1提出富集含镍红土矿物的方法，将含镍的红土矿与硫、硫的化合物、卤素、卤素的化合物中的一种相混合，在微波能的辐照下进行加热，之后通过磁选方法进行镍的富集。其主要的化学过程是将氧化镍矿硫化反应为硫化物矿。专利GB 2435649A和US4906290A也利用了微波加热矿物与碳粉的混合物的方法，但都采用了将含铁矿物全部还原的方法，还原剂消耗量较大，能耗高，采用该工艺处理低品位矿时，由于高温熔融还原过程中渣量大，易超成有价金属的大量夹带损失，金属收率低。

上述方法均存在着酸耗较高、浸出渣对环境有危害或镍钴金属回收率低等缺点，本发明的目的是提出一种能克服上述缺点同时降低能耗和还原剂消耗的微波加热选择性还原焙烧-稀酸浸出处理含镍氧化物矿的新方法。

本发明的特征在于：

一、适用于处理高铁含量的褐铁矿型含镍红土矿；

二、用稀酸浸出之前对矿物进行微波加热形式的选择性预还原焙烧，由于还原过程中仅镍和钴还原为金属态，大量的铁只还原为低价氧化物如磁铁矿，还原过程中物料不发生烧结或熔化，因此与完全还原相比，本过程中要求的温度较低，还原气氛较弱，能耗和还原剂消耗较少；

三、还原焙烧之后的焙砂采用稀酸在大气压力下即可实现金属镍钴的有效浸出，较之高压浸出操作条件温和，设备投资低，操作方便，并且酸耗低；

四、浸出尾渣基本为铁的氧化物和少量的硅酸盐，长期堆存对环境无害，并且经适当处理后可作为炼铁原料，实现资源的综合利用。

发明内容