专利名称：镍的回收的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从矿石或精矿中通过湿法冶金方法回收镍的方法。
本发明具体涉及一种从含有呈针镍矿(NiS)形式的镍的矿石或精矿中回收镍的方法。
本发明更特别地涉及一种从含有呈针镍矿(NiS)形式的镍的矿石或精矿中回收镍和钴的方法，尽管绝不是唯一的方法。
该矿石或精矿可含有除针镍矿之外的其它硫化物矿物。在一种或多种其它硫化物矿物中可以有镍。
该矿石或精矿可以含有氧化物矿物。在一种或更多种氧化物矿物中可以有镍。
该矿石或精矿可以含有除针镍矿之外的其它硫化物矿物和氧化物矿物。在一种或更多种其它硫化物矿物和氧化物矿物中可以有镍。
除了镍和钴之外，该矿石或精矿可含有如铜的其它有价值的金属。
该精矿可以从含有针镍矿和其它硫化物矿物和/或氧化物矿物的特定矿体中获得。另外，该精矿可以从多种不同矿体的混合物中获得并含有包括针镍矿的不同矿物。
申请人感兴趣的材料包括针镍矿、黄镍铁矿(Ni3S2)、斜方硫镍矿(Ni8FeS8)、镍黄铁矿((Ni，Fe)9S8)和紫硫镍矿(Ni2FeS4)。
本发明是在申请人实施研究方案过程中做出的，在含有针镍矿、镍黄铁矿和在一些情况下其它如紫硫镍矿的矿物混合物的矿石和精矿的浆液在酸性条件下具有意想不到低的可浸出性。
低的可浸出性是使用湿法冶金方法得到的，其包括在申请人期望的从矿石和精矿中合理回收镍的条件下的加压氧化酸浸出。
实施研究方案发现在湿法冶金方法中所使用的生产溶液中的氯化物浓度对酸性条件下镍从针镍矿中的可浸出性影响很大。具体地说，实施研究方案发现酸性条件下在加压氧化中镍从针镍矿中的可浸出性随着生产溶液中的氯化物浓度的提高到超过一定阈值时就降低。
本发明基于如下认识当在酸性条件下需要浸出并且用于湿法冶金方法的可用的生产溶液含有足以对酸性条件下镍从针镍矿中的可浸出性产生负面影响的氯化物浓度时，该方法应当包括一个处理步骤，在该步骤中在随后的加压氧化酸浸出步骤之前针镍矿至少要部分转变成酸可浸出形式。
在任何给定的情况下，对酸性条件下对镍从针镍矿中的浸出性有负面影响的氯化物的最小浓度将取决于各种因素。
申请人发现这种包括针镍矿处理步骤和随后的加压酸浸出步骤(优选在氧化条件下)的湿法冶金法在下列情况下可获得高的镍回收率，其中该生产溶液包含的氯化物浓度要足以对酸性条件下镍从针镍矿中的浸出性产生负面影响。
申请人也发现同没有预先的针镍矿处理步骤的标准加压酸浸出步骤相比这种湿法冶金法能从矿石和精矿中获得更高的钴回收。
本发明提供了一种从含有呈针镍矿形式的镍的固体原料中回收镍的方法，该方法包括下列步骤(a)处理固体原料和生产溶液的浆液以使全部或至少部分呈针镍矿形式的镍形成酸性可浸出的固体形式；(b)将步骤(a)中处理的浆液进行加压酸浸出并且将浆液中的固体镍浸出而进入溶液；和(c)从溶液中回收镍。
通常原料包括矿石或精矿。
除了针镍矿，原料还可以包括其它含镍矿物。如上所述，所述矿物可以是硫化物和/或氧化物矿物。
原料也可以含有其它如钴和/或铜的有价值金属。
本发明所根据的试验方案是用含有针镍矿和镍黄铁矿和在一些情况下的其它硫化物矿物的混合物的矿石和精矿实施的。
本方法不依赖镍的品位并且适用于任何有经济活力的镍品位的原料。
申请人的现时观点认为本方法在如下情况下是经济上有前途的选择用于该方法的矿石或精矿中的镍至少10％重量是呈针镍矿的形式。
通常，原料可以介于低品位的镍矿石和精矿之间，例如含有2-3重量％镍的矿石和高品位的精矿如含有超过20重量％镍的精矿之间。
优选的该原料是具有10-40微米颗粒尺寸的颗粒形式。在任何给定情况下，优选的颗粒尺寸随原料的矿物而改变。
优选该生产溶液含有至少5g/l的氯化物。
更优选该生产溶液含有至少20g/l的氯化物。
特别优选该生产溶液含有至少30g/l的氯化物。
优选的步骤(a)包括在非酸性条件下处理该原料和生产溶液的浆液。
“非酸性”条件此处要理解成浆液的pH高于5.5。
优选的步骤(a)包括在5.5-7的pH范围内处理该原料和生产溶液的浆液。在本文中，应该注意到在步骤(a)之前浆液可以有不同的pH值，例如较高的pH值。
优选的步骤(a)包括调整浆液的pH范围在5.5-7内并且在步骤(a)过程中通过在原料中存在的酸可溶的碱性的脉石矿物或向浆液中添加碱性试剂来维持pH在该范围内。
优选的步骤(a)包括在高温下处理原料和生产溶液的浆液。
通常高温范围是80-160℃。
更优选高温至少是110℃。
更优选高温至少是130℃。
更优选高温不超过155℃。
更优选高温不超过150℃。
步骤(a)可以在大气压或加压条件下进行。
优选的步骤(a)包括在氧化条件下处理原料和生产溶液的浆液。
更优选的步骤(a)包括在加压氧化条件下处理浆液。
优选的步骤(a)包括在具有足以至少基本上将针镍矿中全部硫化物氧化成硫酸盐的O2分压的加压氧化条件下处理原料和生产溶液的浆液。
应该考虑有关步骤(a)的一个问题是应选择该步骤的条件要使除了针镍矿之外的矿物氧化最小化，因为其能够引起不需要的酸生成。
优选的步骤(a)也包括在具有足以氧化原料中的其它硫化物矿物的O2分压的加压氧化条件下处理原料和生产溶液的浆液，其它硫化物矿物可以被氧化而不引起不需要的酸生成。例如，这些其它硫化物矿物可包括黄镍铁矿和斜方硫镍矿。
通常，步骤(a)包括在具有250-1000kPa(g)O2分压的加压氧化条件下处理原料和生产溶液的浆液。
更优选的是步骤(a)中的O2分压为500-1000kPa(g)。
优选的是，步骤(a)的持续时间为15-90分钟。
申请人认为上述处理步骤(a)氧化了针镍矿中的硫，其结果使针镍矿中的镍溶解在溶液中，其部分镍保留在溶液中而其余镍以氢氧化镍和/或碱性硫酸镍的形式析出的镍是酸可浸出的。
相应地，申请人认为在一段合适的处理时间后，该浆液包括(a)在生产溶液中的可溶性镍、(b)由针镍矿沉淀的氢氧化镍和/或碱性硫酸镍和(c)未反应的或部分反应的含镍的镍黄铁矿和紫硫镍矿等类型的矿物。
优选的步骤(b)包括在pH为3或更低的条件下酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
更优选的步骤(b)包括在pH为2或更低的条件下加压酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
优选的步骤(b)包括用硫酸加压酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
优选的步骤(b)包括在氧化条件下加压酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
优选的步骤(b)包括在800-1200kPa(g)的O2分压的加压氧化条件下加压酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
优选的步骤(b)包括在高温下加压酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
通常高温范围是100-160℃。
优选高温至少是130℃。
优选高温不超过155℃。
优选高温不超过150℃。
优选的步骤(b)的持续时间为30-120分钟。
该方法可以包括在步骤(b)之前或作为步骤(b)的一部分向步骤(a)中处理的浆液中加入单独的固体原料和生产溶液的浆液。因此，该方法扩展到有不同原料的情况有些原料需要在步骤(a)和(b)中的处理(例如，含有针镍矿的原料)而其它原料只需要步骤(b)的处理(例如，主要为镍黄铁矿的原料)。
步骤(a)和(b)可以在相同或不同的容器中进行。
根据本发明的上述两步骤方法的一个实施方案，浆液由如(a)和(b)形成(a)镍含量为5.5-40重量％的混合的针镍矿和镍黄铁矿(紫硫镍矿、黄镍铁矿、斜方硫镍矿和其它硫化物矿物可以一起或单独作为混合物的一部分)的精矿；和(b)氯化物浓度为25-35g/l的生产溶液。
该浆液在增稠器中被增稠为约30％w/w固体。
之后增稠的浆液被供入高压釜。
该浆液在高压釜中于150℃和800-1000kPa(g)的氧分压下被处理30-60分钟。该浆液的pH保持在5.5-7。在这些条件下针镍矿(和黄镍铁矿，和斜方硫镍矿，假如存在的话)，部分精矿被氧化其中镍进入溶液通常10-15重量％的部分镍保持在溶液中以及镍的其余部分以酸可溶的形式析出，通常是以氢氧化物或碱性硫酸镍存在，这是由于精矿中存在碱性的脉石而水解的结果。
一旦针镍矿氧化完成，硫酸就被引入到高压釜中并且将浆液的pH降低到小于2。该浆液在150℃下在有氧气下进行酸浸出30-120分钟。在这些酸性条件下镍黄铁矿、紫硫镍矿和其它硫化物矿物以及从针镍矿氧化中沉析淀的镍都被浸出并镍溶解在溶液中。
在酸浸出步骤结束时该生产溶液和剩余的固体进行分离，而该生产溶液进行处理以从该溶液中回收镍。
具体地说，该生产溶液转送到另一高压釜中并用H2S气体鼓泡，这引起从生产溶液中析出NiS。该含有沉淀NiS的生产溶液进行过滤或转送到增稠器中以分离固体和液体流。该固体流被清洗或过滤然后被清洗以形成最终NiS产品。
可选择地，镍可以以氢氧化镍、碳酸镍、碱性硫酸镍或镍金属的形式从生产溶液中回收。
如上所述，本发明是在研究方案中做出的。
研究方案的初始阶段的选择结果列于说明书后的表1和2中。
表1列出了在酸性条件下在150℃和1000kPa(g)氧压力下对针镍矿/镍黄铁矿混合物完成的加压氧化试验的4组成对结果的镍和钴回收率。
在第一对中，试验1和2，含有作为针镍矿的镍含量为30-35重量％的针镍矿/镍黄铁矿混合物的浆液用硫酸浸出。
在试验1中浆液含有相对高含量28g/l的氯化物而在试验2中浆液含有相对低含量的小于0.3g/l的氯化物。
试验1列出了相对低的81.8％的镍回收率和试验2列出了相对高的94.5％的镍回收率。
相似地，试验1列出了相对低的86.2％钴回收率和试验2列出了相对高的94.6％钴回收率。
这些结果表明浆液中高氯化物含量对镍和钴回收率有着重大负面影响。
如表所示，表1中其它3组成对结果证明上述氯化物含量对不同原料精矿的镍和钴回收率的负面影响。
表2总结了在不同操作条件下进行的本发明的两步方法的系列测试的结果。
具体地，这些试验是针对含有针镍矿/镍黄铁矿的两种不同混合物的浆液进行的，一种混合物含有30-35重量％呈针镍矿的镍(S∶Ni比率为0.86)和另一种混合物含有75-80重量％呈针镍矿的镍(S∶Ni比率为0.6)。
这些试验是在概括在表中的系列操作条件下进行的，包括(a)110℃、130℃和150℃的高压釜温度，(b)250kPa(g)、500kPa(g)和1000kPa(g)的O2分压，(c)含有15重量％固体、16.7重量％固体和25重量％固体的浆液浓度，(d)10、15、30、45和60分钟的非酸性处理浸出时间，(e)60、90和最高达120分钟的酸浸出时间，和(f)一定范围的硫酸浓度。
从表2中很明显尽管在生产溶液中氯化物浓度高但本发明两步方法还是得到高的镍回收率。
该研究方案也包括在该项目中后期阶段的实验工厂试验。
表3和4总结了两次实验工厂的试验。
在表3总结的实验工厂试验包括浸出在生产水中的含有镍黄铁矿、针镍矿和紫硫镍矿与其它少量硫化物矿物一起的混合物的硫化物精矿，这些矿物的混合物被粉磨成80％呈10-15微米，并且该生产水含有约28g/l的氯化物。将精矿浆液(pH8.2)加入两阶段的加压氧化处理中。在步骤(a)中该浆液在“非酸性”条件下于143℃(原料1)和总压179psig中进行浸出。在80分钟的浸出中，浆液的pH从7.4下降到6.4并且Eh从300mV上升到380mV。pH的变化表明在处理中产生了一些酸但这些酸被碱性脉石矿物所消耗掉。在步骤(a)后，所有的针镍矿和一些镍黄铁矿和紫硫镍矿被氧化但是由于在高pH下产生水解，溶液中镍和钴的浓度是低的。在步骤(b)中，温度增高到150℃，总压是210psi，该浆液用硫酸酸化到pH小于2并在酸性氧化条件下被进一步浸出120分钟。步骤(a)中氧化的和再析出的所有镍都被提取到溶液中。120分钟之后剩余硫化镍矿物的大部分都溶解从而导致总镍提取率为95.5％和总钴提取率为90.1％。
在表4总结的实验工厂试验是使用基本上和前面试验相同的处理条件，它针对具有较高针镍矿含量的另一种精矿进行的。可以从表4中看出该方法获得了总镍提取率96.3％和总钴提取率94.1％。
只要不偏离本发明的精神和范围对上述本发明可以进行各种改进。
表1酸加压氧化试验的总结-高氯化物浓度和低氯化物浓度
表2两阶段浸出试验-浸出条件的最优化
步骤(b)中温度总是150℃步骤(b)中压力总是1000kPa(g)步骤(a)中没有酸加入，所有酸都在步骤(b)中加入步骤(a)的pH是6.5-7.0步骤(b)的pH是约1.5所有浸出试验都是在含盐生产水中完成的表3
表权利要求
1.一种从含有呈针镍矿形式的镍的固体原料中回收镍的方法，该方法包括下列步骤(a)处理固体原料和生产溶液的浆液以使全部或至少部分针镍矿形式的镍形成一种酸可浸出的固体形式；(b)将步骤(a)中处理的浆液进行加压酸浸出并且将浆液中固体的镍浸出进入溶液；和(c)从溶液中回收镍。
2.权利要求1的方法，其中该生产溶液含有至少5g/l的氯化物。
3.权利要求1的方法，其中该生产溶液含有至少20g/l的氯化物。
4.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(a)包括在非酸性条件下处理该原料和生产溶液的浆液。
5.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(a)包括在5.5-7的pH范围内处理该原料和生产溶液的浆液。
6.权利要求5的方法，其中步骤(a)包括调整浆液的pH在5.5-7范围内并且在步骤(a)过程中通过在原料中存在的酸可溶性碱性脉石矿物或向浆液中添加碱性试剂来维持pH在该范围内。
7.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(a)包括在高温下处理原料和生产溶液的浆液。
8.权利要求7的方法，其中高温是80-160℃。
9.权利要求7或8的方法，其中高温至少是110℃。
10.权利要求7-9的任一方法，其中高温不超过155℃。
11.权利要求7-9的任一方法，其中高温不超过150℃。
12.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(a)包括在氧化条件下处理原料和生产溶液的浆液。
13.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(a)包括在加压氧化条件下处理原料和生产溶液的浆液。
14.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(a)包括在具有足以至少基本上将针镍矿中全部硫化物氧化成硫酸盐的O2分压的加压氧化条件下处理原料和生产溶液的浆液。
15.权利要求14的方法，其中步骤(a)也包括在具有足以氧化原料中的其它可以被氧化而不引起不需要的酸生成的硫化物矿物的O2分压的加压氧化条件下处理原料和生产溶液的浆液。
16.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(a)包括在具有250-1000kPa(g)O2分压的加压氧化条件下处理原料和生产溶液的浆液。
17.权利要求16的方法，其中步骤(a)中O2分压为500-1000kPa(g)。
18.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(a)的持续时间为15-90分钟。
19.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(b)包括在pH为3或更低的条件下酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
20.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(b)包括在pH为2或更低的条件下加压酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
21.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(b)包括用硫酸加压酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
22.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(b)包括在氧化条件下加压酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
23.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(b)包括在具有800-1200kPa(g)O2分压的加压氧化条件下进行加压酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
24.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(b)包括在高温下加压酸浸出步骤(a)中处理的浆液。
25.权利要求24的方法，其中高温是100-160℃。
26.权利要求24或25的方法，其中高温至少是130℃。
27.权利要求24-26中任一项的方法，其中高温不超过155℃。
28.权利要求24-26中任一项的方法，其中高温不超过150℃。
29.上述权利要求中任一项的方法，其中步骤(b)持续时间为30-120分钟。
30.上述权利要求中任一项的方法，其中包括在步骤(b)之前或作为步骤(b)的一部分向由步骤(a)的处理溶液中加入单独的固体原料和生产溶液的浆液。
全文摘要
公开一种从含有呈针镍矿形式的镍的固体原料中回收镍的方法。该方法包括处理固体原料和生产溶液的浆液以使针镍矿形式的全部或至少部分镍形成一种酸可浸出的固体形式。该方法也包括对处理的浆液进行加压酸浸出并且将浆液中固体的镍浸出到溶液中。最终该方法包括从溶液中回收镍。
文档编号C22B3/06GK101014724SQ200580023489
公开日2007年8月8日 申请日期2005年5月20日 优先权日2004年5月21日
发明者纳塔利亚·斯特雷尔特索瓦, 多梅尼克·弗法罗 申请人:Wmc资源有限公司