[发明专利]一种从镍铁合金中分离镍、铁的方法

说明书

本发明公开了一种从镍铁合金中分离镍、铁的方法：(1)控制待处理的镍铁合金粒度为5‑20mm；(2)将镍铁合金和金属镁加入石墨坩埚中，并置于加热炉中，然后在惰性气氛中加热至750‑880℃，并保温2‑5h；(3)继续升高温度至900‑1200℃，同时抽真空使镁熔体在沸腾状态下实现真空蒸馏，保温5‑10小时；(4)蒸馏结束后，将物料冷却至室温，风选，得到分离的片状金属镍和多孔状金属铁合金。本发明巧妙利用了蒸馏后残留金属铁的粒度继承了初始镍铁合金粒度的属性，通过控制镍铁合金的粒度在5‑20mm范围内，从而使残留金属铁粒度也在该范围内，而蒸馏后形成的镍为片状，因此，极易将二者实现分选分离。

技术领域

本发明属于冶炼领域，尤其涉及一种利用金属熔体从镍铁合金中萃取分离镍、铁有价金属的方法。

背景技术

镍为重要的战略金属资源。与我国巨大的镍需求量相比，我国属于镍资源较匮乏的国家。世界上的镍资源包括硫化镍矿和红土镍矿两大类，其中，红土镍矿约占72％。而我国的红土镍矿主要从印尼和菲律宾进口，对外依存度超过80％。

目前红土镍矿的火法冶炼工艺主要为干燥预还原-电炉熔炼法、直接还原磁选法、烧结-高炉法等，生产出不同品位的镍铁合金，镍含量通常在5-65wt％之间。世界镍产量的70％用来生产不锈钢，剩余的30％用来生产镍基或铜基合金、电池及其他含镍化合物等，以及用在电镀行业。除不锈钢之外其他应用领域对镍的需求也逐年增高，如以锂离子电池为代表的新能源行业的迅猛发展，导致对镍的需求不断提高。由于火法冶炼红土镍矿生产的镍铁合金中含有大量铁，因此必须实现主金属镍、铁的分离才能制备出镍的中间产品或化合物以满足除不锈钢之外的其他应用领域的镍需求。CN111621650A的专利文献中公开了一种从红土镍矿中提取金属镍的方法，其将红土镍矿进行还原熔炼获得镍铁合金，然后将金属锌或镁熔化，再与镍铁合金混合，对镍铁合金进行萃取处理，得到低熔点共熔体与萃余渣(即残留铁合金)，最后将所得低熔点共熔体进行真空蒸馏处理，得到冷凝萃取介质与蒸馏产物金属镍。但是该方法需要将萃取介质镁/锌熔化再与镍铁合金混合，由于镁熔化后极易被空气快速氧化甚至燃烧，因此，该方案存在明显的安全隐患，难以实现工业化生产，只适合实验室研究；同时，该方案利用熔化的金属锌或镁萃取镍铁合金的过程中需要将温度控制在900℃-1100℃，但镁熔体的沸点为1090℃，在该条件下进行萃取会造成镁熔体的大量蒸发损失，同时蒸发凝固下来的镁还会导致反应炉内结瘤，导致运行不畅；更重要的是，该技术方案需要在高温条件下将蒸馏后的低熔点共熔体与萃余渣(即残留铁合金)进行分离，但是在高温情况下将极易燃烧的低熔点共熔体与萃余渣进行分离在工程化实施过程中是极其困难的，该技术方案中也未具体明确该如何分离低熔点共熔体与萃余渣，即使能够实现分离，萃余渣(残留铁合金)中也因含有大量镁导致萃余渣无法实现再利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种利用金属熔体从镍铁合金中萃取分离镍、铁的方法，该方案安全操作性高，并可实现镍铁合金中镍、铁的高效分离。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种从镍铁合金中分离镍、铁的方法，包括以下步骤：

(1)控制待处理的镍铁合金粒度为5-20mm；控制待处理的镍铁合金粒度为5-20mm是本发明能够实现片状金属镍和多孔状金属铁合金分离的关键，萃取后的多孔状金属铁的粒度继承了初始镍铁合金的粒度大小，即5-20mm，从而很容易采用分选方式将其与片状金属镍的分离；镍铁合金粒度过低，会导致后续分选难度增大，即难以实现片状镍与残余铁合金的完全分离，影响纯度；镍铁合金粒度过大，会导致后续熔体萃取过程难度增大，萃取时间较长；

(2)将镍铁合金和金属镁加入石墨坩埚中，放入加热炉中，然后在惰性气氛中加热至750-880℃，并保温2-5h；