[发明专利]一种从铜镍矿山尾矿砂中富集回收金属镍、铜和钴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山固体废弃物的资源化处理与高附加值利用领域，具体涉及从矿山尾矿砂中回收有价组分、获取高附加值产品的方法。

背景技术

多年来国内外对尾矿砂的治理投入大量研究力量，成为当前固体废弃物治理领域中的难题。从已取得的研究结果看，一方面国内外常常将尾矿砂用作墙体材料、建筑施工原料等。对于这些量多面广的固体废弃物的处置，基本上处于削减数量大但产品附加值低、市场前景较差、经营管理粗放的利用状态。另一方面对尾矿砂中有用组分回收利用的方法开发研究投入不多，尾矿砂高附加值利用技术甚为匮乏。而经过多年采掘，镍资源日趋紧缺，到本世纪中期我国现有镍矿资源形势十分严峻，铜矿资源开采作业条件越来越差，数量巨大的金属矿山尾矿必将受到人们越来越多的关注。

而且铜镍矿山产生的尾矿砂是国际上少见的化学活性较强的一类固体废弃物，把它作为建筑材料反而由于其稳定性差可能带来安全隐患。其主要矿物组成为蛇纹石、橄榄石、绿泥石、辉石和角闪石以及一些金属硫化物和氧化物等，完全不同于通常意义上的化学性质较稳定的、组成为长石石英质等的固体废弃物。这些矿物化学稳定性差、极易与酸发生溶解作用，与废酸液界面化学能量差悬殊，导致其化学活性与反应性剧烈，可成为这些废液废固发生自反应的内动力。

通常，尾矿砂与废酸液极少在同一个企业同时存在，对废液废固无害化处理也常常是独立进行的，难免需要购置添加一定的原料或试剂。这无疑增加了处理成本，更困难的还存在生产出的产品市场销售问题。极其有意义的是，铜镍矿山生产产生的尾矿砂数量巨大，同时，往往还产生数量上与固体废弃物具有定比关系的废酸液，而且尾矿砂具有特殊的区别于一般固体废弃物的物质组成，与酸液反应性强烈。因此，直接应用废液与废固之间的化学能量差而表现出来的优良反应性，就可以制备高附加值产品。这对于年产大量废固和废液的工矿企业而言，不仅可以减少废液排放和废固堆放的问题，而且可以回收有价组分，获得高附加值产品，发展循环经济。

国家发改委近期做出开发利用长期积累的大量尾矿的决定，认为既可变废为宝，亦可有效缓解资源和环境压力。由于中国矿业起步晚，不同时期的选冶技术差距很大，大量有价值资源存留于尾矿中，中国矿山尾矿变废为宝潜力巨大。为推动中国尾矿资源开发利用，将执行减免资源税费等优惠政策，引导和鼓励社会和企业资金投入尾矿等资源利用。同时要使用好中央财政资金，重点支持大型企业，大型矿区尾矿中资源利用。显然，开发利用尾矿砂中有价金属的时机相当成熟。

研究低品位矿山尾矿砂中镍、铜等有价金属的回收利用受到广泛关注。目前有关精矿酸浸出、盐溶液浸出、氨性溶液浸出、微生物浸出等方法均有报道，但对硫化物尾矿中有价元素浸出回收的研究尚不多见。事实上，硫化物矿物在酸浸过程中不容易发生溶解，热力学证明其反应是不能自发发生。因此，本发明针对铜镍矿山尾矿砂中含有的大量有价金属提出的富集回收方法研究具有一定的前瞻性和创新性。

发明内容

本发明的目的是提供一种对矿山固体废弃物进行无害化处置，并从中富集回收有价金属镍、铜和钴的方法。

本发明针对铜镍矿山具有自产废酸条件，尤其是固体废弃物的物质组成特点，模拟地球表层系统中地质风化作用过程，为大宗量削减废液废固污染物，同时获得明显增产效益，创新性地提出了一种废酸废固整体解决方案。具体通过对尾矿砂矿物学特征以及尾矿砂与废酸液溶解实验的系统研究，开发应用酸性水与尾矿砂之间的特有化学性质差异及由此产生的优良自反应性，获得实验室条件下尾矿砂酸溶率达85.8％的最佳实验条件，酸溶滤液中有价金属回收率80％以上，在尾矿砂酸溶滤渣的提硅残余物中Ni、Cu、Co和Cr得到富集，其中Ni含量达0.35％，直接检测到Cr含量富集达到2.1％。

本发明的技术方案如下：

一种从镍铜矿山尾矿砂中富集回收有价金属镍、铜、钴等的方法，主要包括如下步骤：

1)在铜镍矿山生产产生的酸性废水中添加一定量的浓硫酸，得到硫酸浓度为2～4mol/L的酸性溶液；

2)将铜镍矿山尾矿砂加入到步骤1)配制的酸性溶液中，在搅拌下于75～95℃反应2小时以上，然后进行固液分离，得到酸溶残渣和浸出液；

3)通过氢氧化沉淀法、硫化沉淀法或离子交换法等从酸溶浸出液中富集回收有价金属Ni、Cu和Co；

4)对酸溶残渣进行碱溶脱硅处理，使赋存于酸溶残渣中的Ni、Cu和Co等有价金属在碱溶脱硅后的最终残余物中得到进一步富集。