[发明专利]一种对铜镍硫化矿综合利用的方法及其系统

说明书

本发明提供了一种对铜镍硫化矿综合利用的方法及其系统。所述方法包括：1)对铜镍硫化矿经造锍熔炼得到的低冰镍直接使用硫酸进行常压选择性浸出，分别收集硫化氢气体、浸出液和浸出渣，其中，所述常压选择性浸出的温度为25‑80℃；2)对步骤1)的浸出液进行除铁，分别收集除铁后液和除铁渣，所述除铁后液用于镍和钴的提取，所述除铁渣用于炼铁；和/或，对步骤1)的浸出渣送铜冶炼系统冶炼，分别得到铜和贵金属。本发明提出的对铜镍硫化矿综合利用的方法可以实现镍铜的深度分离，镍、铜、钴以及贵金属回收率高，硫以高纯硫磺的形式产出，便于存放。本发明工艺简单、流程短、能耗小、成本低，易于大规模工业生产。

技术领域

本发明涉及有色金属冶金技术领域，更具体地，涉及一种对铜镍硫化矿综合利用的方法及其系统。

背景技术

镍是一种重要的战略金属，广泛应用于国防、航空航天、交通运输、石油化工、能源等领域。相当数量的镍矿是硫化矿，伴生有铜、钴和贵金属(金、银和铂族金属)等，如甘肃金川铜镍矿以及新疆喀拉通克铜镍矿。因此在提取镍、铜的同时还需要考虑钴和贵金属的回收。

传统的铜镍硫化矿的冶炼工艺首先是通过造锍熔炼，使铁、镍、钴和铜以硫化物形式富集而形成低冰镍，伴生的贵金属也被富集；然后将低冰镍进行转炉吹炼，将大部分的铁以及硫除去，形成高冰镍。钴容易被氧化，因此在吹炼过程中往往会造成大量的钴的损失进入吹炼渣，同时生成的二氧化硫通过制酸系统得到工业硫酸(硫酸因用途和运输半径的问题而大量积存)。之后，吹炼得到的高冰镍的处理方法大致分为三类。

其一是，高冰镍经缓冷后进行磨浮分离，分别得到低铜硫化镍精矿、低镍硫化铜精矿和一次合金。一次合金还需再次硫化-磨浮分离出相应的低铜硫化镍精矿、低镍硫化铜精矿以及二次合金。二次合金用于贵金属的回收，低铜硫化镍精矿用于提取镍，但由于磨浮分离不彻底，后续还需要除去携带的杂质铜，硫化铜精矿用于提铜，自然也有镍作为杂质被携带的问题，造成冶炼工序相当繁琐。

其二，高冰镍还可采用酸选择性浸出工艺，主要分为：低酸加压氧浸或高酸常压浸出。低酸加压氧浸已在我国的阜康冶炼厂应用。据报道，阜康冶炼厂采用低酸两段逆流浸出，首先是一段常压浸出(最终得到浸出液的pH≥6.2)，其次是一段加压氧浸(最终得到浸出液的pH为1.8-2.8，氧压0.05-0.06MPa)。通过两段逆流浸出后获得Cu、Fe≤0.01g/L的硫酸镍溶液，而原料中的铜、贵金属、铁和硫几乎全部以及40％左右的钴留在含镍2％-3％的终渣里。而高酸常压浸出最早在克里斯蒂安松精炼厂应用，该工艺用高浓度的盐酸(275g/L)做浸出剂，得到的浸出富液含镍约120g/L、盐酸160g/L，还有铁、钴、铜各2g/L。大约3％的铜被浸出，大部分留在渣中。然后经过溶剂萃取分离铁钴铜后，蒸发浓缩结晶氯化镍产品。彭少方等研究了高冰镍硫酸浸出的动力学，并也提及采用间歇式二级逆向浸出来降低浸出液中的铜浓度。而且高冰镍的主要成份Ni₂S₃在与酸反应过程中，在较低温度下容易生成难处理β-NiS相，因此高冰镍的高酸常压分解工艺需要在温度高于90℃下才能有效的进行。

其三，高冰镍的冶炼方法也可高压氧氨浸出。该方法通过控制溶液中的游离氨含量以及氧压，使铜镍钴转变为金属氨配合物而溶解，同时硫被氧化成硫酸根，贵金属以及铁形成渣相用于回收。浸出过程中游离氨控制尤其重要，浓度低造成浸出率低，浓度过高又会形成钴的高氨络合物，因其不溶而造成钴的损失。

以上三种技术思路均可有效处理高冰镍。但问题是由低冰镍吹炼成高冰镍的过程当中，大量的钴进入到吹炼渣中，一次回收率低。另外，因流程冗长，约损失10％的铂族金属。为回收吹炼渣中损失的钴，有人将吹炼渣再经火法处理，通过还原熔炼回收损失的钴，还原产物主要成分为铁钴镍的合金以及硫化物，成为钴冰镍。但是由于钴易被氧化，含量低，在吹炼渣中过于分散，即使通过还原熔炼，仅仅只能回收一部分的钴。此外，这一钴冰镍浸出非常复杂，需经三段浸出，第一段主要为合金的浸出，为了防止镍钴的浸出，需要在浸出过程中或者浸出后通入硫化氢或者加入硫化钠，而后形成的浸出渣再需两段浸出才能得到含钴溶液。这样，大量的铁在硫相-渣相中循环往复，回收工艺也十分繁琐。