[发明专利]一种由红土镍矿制备氧化镁、二氧化硅及氧化镍产品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理红土镍矿的方法，具体涉及一种由红土镍矿制备氧化镁、二氧化硅及氧化镍产品的方法。

背景技术

红土镍矿是含镍的矿石经长期大规模风化、浸淋、蚀变、富集而形成的水合氧化铁与水和硅酸镁的混合物，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。目前红土镍矿的可利用部分一般分为三层：褐铁矿层、硅镁镍矿层及介于二者之间的过渡层。红土镍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，这更增加了红土镍矿加工的成本与难度。根据其化学成分的不同，红土镍矿可以采用火法冶金或湿法冶金处理。

火法冶金包括还原熔炼生产镍铁工艺和还原硫化熔炼生产镍锍工艺。该方法处理红土镍矿具有流程短、效率高等优点，但能耗高，如采用电炉熔炼，仅电耗就约占操作成本的50％，再加上氧化镍矿熔炼前的干燥、焙烧预处理工艺的燃料消耗，操作成本中的能耗成本约占65％以上。此外，火法工艺对处理的红土镍矿品位有一定要求，矿石含镍每降低1％，生产成本大约提高3％～4％。因此，目前火法工艺主要处理高品位的红土镍矿。

湿法冶金主要的工艺是浸出，目前主要有还原-氨浸法、高压酸浸法、常压酸浸法及微生物浸出法。还原-氨浸工艺是最早的湿法工艺，即红土镍矿经干燥和还原焙烧后进行多段常压氨浸出，其代表性的工厂是美国建设的古巴尼加罗镍厂。该工艺不适合处理含铜和含钴高的红土镍矿以及硅镁镍型的红土镍矿，只适合处理表层的红土镍矿，极大地限制了氨浸法的应用。高压酸浸是上世纪50年代发展起来的工艺，代表性的工厂是美国建设的古巴毛阿镍冶炼厂。该工艺只适合处理镁含量较低的红土镍矿，因为，矿石中镁含量高会增加酸的消耗，增加生产成本，并对工艺过程造成不良影响。另外，高压的操作条件也限制了高压酸浸法的应用。常压酸浸工艺是目前红土镍矿处理工艺研究较为热门的方向，具有工艺简单、能耗低、不使用高压釜、投资费用少、操作简单等优点，但浸出渣中镍含量高，污染严重。微生物浸出法是一种比较环保的红土镍矿处理方法，但存在生产周期长、微生物培养成本高、有机酸不能循环利用等问题。

上述处理红土镍矿的方法，都仅着眼于回收矿石中含量较低的镍，有的回收了铁和钴，而其他物质都成为废渣排放，不仅占用了大量的土地，而且严重污染环境。因此，研究处理红土镍矿的新工艺和新技术，对红土镍矿进行高附加值绿色化综合利用具有重要的实际意义和应用价值。

发明内容

针对红土镍矿未能合理处理的现状，本发明提供一种高附加值绿色化综合利用红土镍矿的方法。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

将红土镍矿破碎，磨细至80μm以下，与硫酸铵按摩尔比1∶1～1∶6混合均匀，升温至200～600℃焙烧，保温2～8h。反应过程中产生的氨气经水吸收制备氨水，或加压制成液氨。固体产物加水溶解，过滤，滤液为硫酸镁溶液，滤渣为1^#渣，主要成分为二氧化硅、三氧化二铁、氧化镍及少量未反应完全的氧化镁。硫酸镁溶液经蒸发至1.370～1.384g·ml^-1(39～40Bé)，然后冷却至30℃以下得到产品七水硫酸镁晶体。涉及的化学反应为：

Mg₃ Si₂ O₅(OH)₄+3(NH₄)₂ SO₄＝3MgSO₄+2SiO₂+6NH₃↑+5H₂O

NH₃+H₂O＝NH₃·H₂O

将七水硫酸镁晶体加热至200～500℃，保温2～6h脱水，然后升温至1200℃以上煅烧，得到氧化镁粉体和三氧化硫气体。产生的气体采用氨水吸收，然后经浓缩结晶干燥得到硫酸铵晶体，用作与红土镍矿焙烧的原料。涉及的化学反应为：

MgSO₄·7H₂O＝MgSO₄+7H₂O

MgSO₄＝MgO+SO₃↑

2NH₃·H₂O+SO₃＝(NH₄)₂SO₄+2H₂O