[发明专利]一种从红土镍矿中提取钴镍的方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金冶炼方法，更具体地是一种红土镍矿湿法提取钴镍的冶炼工艺。

背景技术

地球上具有开采价值的镍资源有2类，一类是硫化矿型，另一类是氧化矿型。镍资源的分布以氧化矿型为主，主要存在于红土镍矿中，由于硫化矿提取工艺技术成熟，现今大部份通过提取冶金获得的镍都来源于硫化矿。然而地球上可供开采的硫化矿资源已经不多，加之硫化矿资源勘探周期和建设周期均较长，开发和利用相对比较困难。而红土镍矿储量丰富，采矿成本低，矿源靠海，便于运输，因此开发利用红土镍矿具有较高的经济价值。

具有开采价值的红土镍矿矿床基本上都位于地壳表面，从矿床层的纵向剖面上可大至上分为3层，上层是褐铁矿型，铁、钴含量高，硅、镁、镍含量较低；下层是硅镁镍矿型，硅、镁含量较高，铁、钴含量较低，但镍的含量较高；中间是过渡型，各主要金属含量介于上层与下层之间，典型的红土镍矿成份如下：

总的来说红土镍矿中镍的含量都很低，由于矿物性质的原因，不能通过选矿的方法来富集镍，这使得从红土镍矿中回收镍的费用相当高。

从红土镍矿中回收镍的冶金方法主要有火法工艺和湿法工艺，火法工艺处理氧化镍矿生产镍铁合金具有流程短、效率高等优点，但能耗较大，其操作费用中的最大比例的是能源消耗，例如采用矿热电炉法熔炼技术（RKEF工艺），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、焙烧预处理过程所消耗的燃料，操作成本中的能耗成本可能要占总成本的65％以上，由于冶炼矿石量大能耗高，冶炼成本较高，品位低的红土镍矿不适宜用火法工艺处理。目前处理中低品位镍红土矿的主要方法是湿法工艺，虽然能耗及成本上比火法低，但湿法处理氧化镍矿工艺复杂、流程长、对设备的要求高。

从矿石中回收金属的湿法冶金过程，作为整个冶炼流程的一部份，总是会遇到固液分离的操作步骤。传统上这个步骤或是过滤，或在适当的情况是用浓密机或逆流倾析法（CCD）处理。当处理富矿时，固液分离的投资和经营费用只占总加工费的很少部分，这是因为高品位矿矿浆的处理量较小。但是，在红土镍矿湿法提镍的实例中，矿石中镍的品位很低。现有的提镍工艺流程，首先是用酸来浸提矿石中的镍和钴，浸出过程镍、钴、铁、镁等一起溶出进入溶液中，然后将浸出液用石灰乳中和除铁，再将经初步净化后稀的含镍溶液用碱液中和沉淀，通过过滤将镍钴富集到固相中回收。无论是采用加压浸出（HPAL工艺）、常压浸出或者是堆浸处理，浸出液中目标金属镍和钴的浓度都相当低。典型的浸出液中：镍1～5g/L，钴0.01～0.1g/L，在这种情况中，工艺上需要处理大量的矿浆，固液分离的设备投入及操作费用就相当可观。一方面，浸出后的溶液中含有大量的铁，需要作除铁处理，在用石灰乳中和除铁的过程以及矿浆过滤和洗渣的过程额外引入的水进一步稀释了浸出液，以致于需要用耗用大量的碱液来沉淀富集浸出液中的镍钴金属；另一方面，由于浸出液中目标金属的浓度很低，渣量又大，固液分离过程，因洗渣不干净而夹带在渣中的镍钴损失相当可观，除铁过程操作不当会使矿浆变得较难过滤，渣也不好洗涤，而造成镍钴的回收率降低；还有这些过程所产出大量废水的处理也是十分棘手的事情。所有这些过程产生的设备投资、运营费用、及物料消耗等将占从矿石中回收镍总成本的很大比例。

矿浆树脂技术RIP(resin-in-pulp)最早是用于从矿石中提取金属铀和黄金，如雷利克斯（Relix）方法，其技术特点是将离子交换树脂与未经稀释的浸出矿浆混合，并把浸出和树脂吸附的过程合二为一，因此可以省去固液分离步骤，并可获得很高的金属浸提效率。

将Relix方法直接用于红土镍矿的浸出过程来回收镍钴是困难的，这是因为为了浸出含有大量硅、镁、铁等杂质的矿石中的那少量的镍，使用了大量的、远远超过溶解矿石中镍钴金属所需的化学计量的硫酸。一方面在高酸度的浸出液中离子交换树脂是很难吸附金属的；另一方面浸出液中含有大量的杂质金属，这些金属可能会优先于镍钴而被离子交换树脂吸附，大大降低镍钴了的吸附率，另外镍钴与杂质共同吸附于树脂中也会给后续的处理带来麻烦。

美国专利US6350420B1中公开了一种使用矿浆树脂技术从红土镍矿中回收镍的工艺技术，其首先是将红土镍矿用无机酸浸出，然后再用树脂来吸附镍，浸出后的矿浆需要用中和剂来中和矿浆中残余的酸及沉淀除去铁杂质。

中国专利200580026260.5和200580037160.2也都提到了在红土镍矿回收镍的过程中使用离子交换树脂的案例。