[发明专利]微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法

说明书

技术领域

本发明属矿物提取冶金技术领域，确切地说，本发明涉及提供一种微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法。

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于矿物中，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。

目前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，后续处理时为了实现浸出液中铁和镍的分离，往往需要加大量的碱来中和。

为保证高的镍浸出率并降低酸耗，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。

对于低品位的含镍红土矿，也常采用预还原焙烧的工艺，如Caron法。即利用回转窑或多膛炉进行选择性还原红土矿，之后进行氨浸。Caron法处理时，铁在碱性条件下浸出时同时生成氢氧化物沉淀，对镍特别是钴的吸附损失大，因此镍钴回收率低，镍在70-85％左右，钴一般不超过60％。

高压酸浸法可在较低的酸耗下实现高的镍钴浸出率(约95％以上)，根据矿物成份不同，一般为酸耗为250-400kg硫酸/吨矿。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，成为酸法处理红土矿的主流趋势。

高压酸浸工艺的成功是基于铁、镍和钴的硫酸盐随温度升高时热力学稳定性不同，即随温度升高，铁的硫酸盐有水解为赤铁矿沉淀的趋势，而镍、钴的硫酸盐较为稳定，从而实现高温下镍和钴的选择性浸出。铁水解为赤铁矿时会释放出原先溶解时所消耗的酸，所以对于高压酸浸过程来说，铁并不消耗硫酸，整个工艺耗酸较低。

虽然从热力学来看溶液中的铁在140℃以上即可形成赤铁矿沉淀，但由于红土矿中的铁主要以针铁矿的物相存在，在低温下，针铁矿的溶出速度慢，造成镍钴浸出速度慢，同时后续处理时还有浸出矿浆中固体沉降速度慢等因素的影响，因此，目前的高压酸浸工艺都采用高于250℃(仅Moa bay采用245℃的温度)的浸出温度。

如此高的浸出温度使高压酸浸法在工业应用时存在一些难点，具体如下：

1、温度在250～270℃范围时，压力高达3.9～5.4MPa，对设备的密封如机械搅拌轴套的密封提出很高要求；考虑到防腐问题，需采用衬钛内里的高压釜，故整套系统设备投资巨大，操作条件苛刻。

2、在250～270℃温度范围内浸出时，不仅硫酸铁的稳定性下降，硫酸铝的稳定性也下降。后者可单独或同铁一起形成明矾石/铁矾形式沉淀，该沉淀部分沉积在容器内壁，构成设备结垢的主要成份。实际生产中，由于设备结垢严重，往往不得不停产进行设备清洗。

3、浸出渣中的硫酸根含量高，主要来自于两个方面：一是铝的水解产物，另一是铁的水解产物。其沉淀形式主要是铝明矾石/黄钠铁矾和部分碱式硫酸铁。浸出渣中含有较高的硫酸根(常在10～15％以上)，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。

综上，采用湿法工艺处理含镍红土矿目前仍有很大困难：常压硫酸浸出时设备简单，但酸碱试剂消耗量大；Caron法工艺能耗偏高，镍钴回收率低；高压酸浸可在有效降低酸耗的情况下实现镍钴的高浸出率，工艺先进，但设备复杂，投资巨大，同时生产中设备的结垢问题和浸出渣的处理问题目前难以解决。

为了解决上述湿法工艺处理红土矿时存在的问题，本发明提出还原预焙烧—赤铁矿沉淀转化法浸出提取镍钴的新工艺。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法。

本发明的方法包括以下步骤：

1、红土矿的还原焙烧：在红土矿中加入碳质还原剂，碳质还原剂质量为红土矿质量的2.0～20.0％，混匀后在微波辐射频率为2450±50MHz或916±18MHz的条件下加热5～20min，获得红土矿焙砂。