[发明专利]改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍矿冶炼方法，具体涉及一种改进的处理高铁和高镁含量红土矿并获得赤铁矿产品的方法。

背景技术

世界各地的红土矿主要分为以褐铁矿为主和以硅酸盐矿物为主的红土矿两大类，前者铁含量较高而镁含量较低，后者镁含量较高而铁含量较低。还有部分矿石铁、镁含量接近。红土矿的冶炼技术主要分为火法和湿法两种。火法冶炼具有不能回收钴的缺点，主要用于从铁含量较低的红土矿中生产镍铁；湿法冶炼可以同时提取红土矿中的镍、钴、铁、镁等金属，因而在红土矿的冶炼开发中占据重要的地位。

红土矿的湿法冶炼目前主要采用酸浸工艺，包括常压酸浸、堆浸和高压酸浸等工艺，其中：

堆浸工艺采用在室温下浸出矿石，但矿石溶解速度慢，镍钴浸出率较低，只适用于处理高镁含量的红土矿。

常压酸浸在高于室温的温度下进行，浸出过程酸耗量大，且浸出液中存在浓度很高的残酸，必须加入碱液中和才能进行后续的分离，但碱的中和过程易产生大量Fe(OH)3胶体，造成过滤困难，此外，中和过程使残酸未能得到回收利用，造成了酸的浪费；对于高铁含量的红土矿，由于铁矿物溶解速度很慢，必须使用浓度很高的酸在接近沸点的温度下浸出才能使铁矿物溶解，因此常压酸浸更适合处理高镁含量的红土矿；但是，相对于堆浸工艺，常压酸浸工艺操作简单，设备投资少，占地面积小，因而比堆浸工艺应用更为普遍。

高压酸浸工艺一般在高温高压(230～270℃、3～5MPa)下进行，矿石溶解速度快，浸出过程中矿物中的镍、钴和铁先溶解进入浸出液中，接着浸出液中的铁水解为赤铁矿而沉积下来；浸出过程实现了镍钴和铁的分离，因此高压酸浸工艺特别适用于处理高铁低镁矿；由于铁沉积过程释放的酸可以继续浸出未溶解的矿石，因此该工艺酸耗较低；但高压酸浸工艺需要使用耐腐蚀性能优良的材料制成的高压釜，且要求设备密封良好，因此操作条件苛刻，设备投资和维修费用较高，此外，长期使用高压釜，其釜壁易形成结垢，这会大大降低高压釜的生产能力，必须定期停工清除结垢。

常压酸浸和高压酸浸工艺各有利弊，为了降低酸耗、同时避免使用昂贵的高压釜，近年来，已有关于综合利用高铁含量矿的常压酸浸液除铁过程释放的酸浸出高镁含量矿的公开报道，其中的除铁方法包括黄钠(钾)铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法等。如公开号为CN102212684A、CN101418379A和CN102286661A的发明专利中，在处理高镁含量矿和高铁含量矿时均是将铁最终以黄钠(钾)铁矾的形式沉积，由于黄钠(钾)铁矾中含有较高的硫酸根(常在10～15％以上)，很难回收利用，长期堆放会造成环境污染。采用针铁矿法除铁时，需先将Fe³⁺还原为Fe²⁺，使Fe³⁺浓度低于1g/L，再缓慢氧化Fe²⁺为Fe³⁺，同时Fe³⁺缓慢沉淀为针铁矿；这种沉铁法对工艺操作控制要求较高，对于铁浓度较高(远远高于1g/L)的红土矿浸出液来说，Fe³⁺浓度的控制有一定的困难，需要使用大量的还原剂，这将大大增加红土矿冶炼成本。因此，将浸出液中的铁沉积为赤铁矿是实现酸综合利用的最理想和首选的途经。

赤铁矿的沉积大多在高压和高温(250℃以上)条件下进行，因此必须使用昂贵的高压釜。近年来也有一些专利提出了在120～200℃沉淀赤铁矿的方法，在此低温范围内酸对设备的腐蚀大幅度下降，因而可以使用价格便宜、操作简单的高压釜，从而降低设备投资和维修费用；加上沉铁过程释放的酸可以回收利用，这将大大降低酸耗和冶炼成本。如专利CN101392321A公开了一种在120～200℃范围内沉淀赤铁矿的方法，但是该法要求在沉铁和浸出之前加入碳质还原剂对红土矿进行微波还原焙烧，这将增加浸出过程的工序和成本，此外，从该申请所提供的实施例可看出，该方法只适用于处理高铁含量矿石，对高镁含量矿石不适用。