专利名称：一种红土镍矿的综合回收利用方法
技术领域：
本发明涉及一种从红土镍矿中提取镍、钴、铁的冶金方法，特别 是以矿热电炉还原技术或者电弧炉还原技术直接从熔融态的炉渣中 生产半钢合金的红土镍矿的综合回收利用方法。
技术背景传统的红土镍矿提取技术有回转窑干燥预还原_电炉还原熔炼生产镍铁；烧结-鼓风炉硫化熔炼生产低冰镍；烧结-高炉还原熔炼 生产镍生铁；加压酸浸以及还原焙烧-氨浸等。回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼是处理镍红土矿的经典工艺，工艺过程如下含水约 30%的镍红土矿经回转窑在800 ~ 900 °C下干燥脱水和预还原处理后， 再送入矿热电炉，在约1550 ~ 160(TC的高温下还原熔炼产出含镍 >15%的镍铁，再经转炉进一步精炼富集至25%以上出售，供生产不 锈钢。具有工艺适应性强、流程简短、镍回收率高等特点，缺点是无 法回收镍矿中的钴。鼓风炉硫化熔炼也是经典的处理红土镍矿的工 艺，镍红土矿在配入适量的CaO和SiO2后，在约110(TC下烧结成块(或 挤压成团、自然晾干)，再配入IO ~ 20%的黄铁矿和约20 ~ 30%的焦炭， 在鼓风炉内约1350'C的温度下熔炼，产出含镍8~ 15%的低冰镍产品。 烧结_高炉还原熔炼是在借鉴高炉炼铁工艺的基础上开发出的红土 镍矿处理方法，生产含镍3~5%的镍生铁。加压酸浸法处理镍红土矿， 是在高温(230~260°C )和高压U 5MPa)下用硫酸浸出，镍、钴 回收率通常为90°/。~95%，但不能回收铁。还原焙烧-氨浸工艺具有 试剂NH3可循环使用，消耗量小，能综合回收镍、钴、铁等优点，镍、 钴浸出率偏低是其主要缺点。综上所述，对于红土镍矿的处理以及红土镍矿中铁的综合利用， 尤其是在呈熔融态的炉渣直接电炉还原熔炼生产半钢合金方面，国内外目前均没有进行很深入的研究。
发明内容
(一) 要解决的技术问题
本发明的目的是针对传统红土镍矿处理工艺中存在的资源综合 利用程度不高的不足，提供一种资源综合利用好，工艺相对简单，流 程短的红土镍矿的综合回收利用方法。
(二) 技术方案
为了达到上述目的，本发明釆取以下方案
本发明的一种红土镍矿的综合回收利用方法，有以下步骤
A采用硫化熔炼处理红土镍矿生产低冰镍；
B釆用矿热电炉还原熔炼直接处理熔融态的硫化熔炼渣生产含 铁大于80%的半钢合金，然后送至转炉冶炼成合格钢水；或者也可以 釆用电弧炉还原熔炼的方法直接处理熔融态的硫化熔炼渣得到合格 钢水；
C釆用硫酸化焙烧-酸浸处理低冰镍生产硫酸和含铁大于60% 的铁精矿；
D釆用溶剂萃取处理镍、钴浸出液生产高纯钴盐产品。 其中，所述步骤A还包括步骤红土镍矿运至原矿堆场，首先 送棒条振动给料筛，除去30mm以上大块，筛上物料直接送鼓风炉处 理，筛下红土镍矿和5~10%的硫酸钩以及10%的黄铁矿混合后，经 压力机挤压成团，晾干后再和约20 ~ 30%的焦炭 一 起送入鼓风炉内， 在约130(TC的温度下熔炼，产出含镍8~15%的低冰镍产品。
其中，所述步骤B还包括步骤约130(TC的呈熔融态的鼓风炉硫 化熔炼渣直接自流入矿热电炉内，通电升温至150(TC以上，再用压缩 空气通过喷枪喷吹粉煤和焦炭的混合物，使炉渣中的铁还原出来，产 出含铁大于80%的半钢合金，再将半钢合金加入转炉，冶炼成合格钢 水。其中，所述步骤B还包括步骤釆用电弧炉还原熔炼直接处理熔
融态的硫化熔炼渣约1300'C的呈熔融态的鼓风炉硫化熔炼渣直接自 流入电弧炉内，通电升温至150(TC以上，再用压缩空气通过喷枪喷吹 粉煤和焦炭的混合物，使炉渣中的铁还原出来，产出含铁大于80%的 半钢合金，再通过炉门、炉壁氧枪通入氧气进行氧化吹炼，得到合格 钢水。
其中，所述步骤C还包括步骤鼓风炉硫化熔炼产出的低冰镍经 破碎、球磨后，釆用浆式进料的办法把低冰镍矿浆喷入沸腾炉内，在 550 60(TC的焙烧温度下，实现低冰镍的硫酸化焙烧，烟气回收制硫 酸；沸腾炉产出的焙砂经二段酸浸，所产出的浸出渣含铁在60%以上， 可以作为优质铁精矿出售；浸出液经碳酸钙中和除铁，可以得到适合 于萃取要求的溶液；中和除铁渣返回配料、压团使用。
其中，所述步骤C还包括步骤经净化除铁后的浸出液釆用 Cyanex272萃取剂进行钴的选择性萃取，实现钴、镍的深度分离，含 钴的负载有机相再经盐酸或硫酸反萃，直接产出高纯的钴盐产品。
(三)有益效果
本发明以"鼓风炉硫化熔炼"技术和"熔融液态炉渣矿热电炉或 者电弧炉直接还原熔炼"技术相结合的新工艺为基础，采用火法熔炼， 实现红土镍矿中镍、钴、铁的综合利用，分别产出含镍10%左右的低 冰镍和含铁大于80%的半钢合金产品。低冰镍再经硫酸化沸腾焙烧_ 酸浸，分别产出铁精矿、硫酸和镍钴浸出液，镍钴浸出液再经净化-萃取分离，产出钴盐产品和适宜于生产电解镍的镍溶液。因此，与传 统的红土镍矿处理工艺相比较，本发明在工艺流程，资源综合利用、 经济效益和环保方面都具有更好的效果。
图l是本发明从红土镍矿中综合回收利用镍、钴、铁的原理流程图。
具体实施例方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 本发明的一种红土镍矿的综合回收利用方法，其具体步骤是
红土镍矿运至原矿堆场，首先送棒条振动给料筛，除去30mm以 上大块。筛上物料直接送鼓风炉处理，筛下物料配入适量的石灰或石 膏、碎焦(或兰碳)和黄铁矿，送液压机，在200t左右的压力下制 成100 200mm的团块，风干后送鼓风炉处理。
大于30mm的筛上物料和晾干后的团块一起，配入一定比例的焦 炭、石灰后，直接送入鼓风炉，在135(TC左右下进行硫化熔炼。鼓 风炉烟气经旋风收尘-表冷器冷却降温和布袋收尘器收尘后，再经碱 液吸收塔吸收后排空。约135(TC的鼓风炉液态炉渣直接流入还原电 炉，再通电升温至约155(TC后用压缩空气喷入粉煤和焦粒，实现液 态炉渣的搅拌还原，直接生产含铁大于80%的半钢合金。低冰镍经圆 盘浇注机铸锭后送破碎、球磨处理。
球磨后的低冰镍物料经浓密，脱水、调浆后，送入沸腾炉进行硫 酸化焙烧，低冰镍中的镍、钴金属硫化物转化为硫酸盐，铁则转化为 Fe203。烟气经旋风收尘和高温电除尘器深度收尘，使烟气中所含的 细粒焙砂基本上被收净。电收尘后的烟气温度约为300°C,再经文丘 里洗涤塔洗涤和填料塔降温后，送制酸工序。
焙砂水淬后首先用镍电解后液进行一段低酸浸出，控制溶液终点 pH约为3，使约60%的镍、钴以及约2%的铁被浸出。浸出液经氧化 中和除铁、碳酸钡除铅、低冰镍除铜和氟化钠除钙镁后，送萃取除钴 工序，分别产出髙纯的硫酸钴溶液和硫酸镍溶液，硫酸钴溶液经碳酸 钠沉淀成碳酸钴后，再经高温煅烧生产高纯氧化钴出售；硫酸镍溶液 送镍电积车间生产国标1 #阴极镍。
为了保证高的镍、钴回收率， 一段低酸浸出渣再经髙酸还原浸出， 使镍、钴的浸出率分别达到97%以上，渣含镍、钴降至0.2%以下。 高酸浸出液返回一段低酸浸出，以消耗掉其中的酸。实例1
所用红土镍矿组成Ni 0.8%、 Fe 43°/。、 Co0.1%、 Mg03.65%、 Si027.7%、 Ca02.1%、 A12O36.08%、 Crl.72%。
鼓风炉硫化熔炼条件为熔炼温度135(TC,焦比25%,黄铁矿 加入量5%,硫酸钩加入量10%。
电炉还原熔炼条件为熔炼温度1550。C,焦比6%,煤比8%。 硫酸化焙烧条件为焙烧温度600°C， 1.1倍理论空气量、时间3h。
浸出条件为温度95'C,硫酸含量80g/L、时间2h。 试验结果为低冰镍含镍11.5%、含钴1.4%、含铁58%、含硫 23%。半钢合金含铁85%、含硫0.6%、含碳1%、含硅5%。 沸腾焙烧烟气含S026.5。/。。
浸出结果为镍浸出率97%、钴浸出率94%、铁浸出率22%。 实例2
所用红土镍矿组成Ni 1%、 Fe 45%、 Co0.1%、 Mg05.42%、 Si026.9%、 CaO3.20/0、 A12O38.02%、 Cr2.22%。
鼓风炉硫化熔炼条件为熔炼温度1350°C，焦比25%，黄铁矿 加入量5%,硫酸钩加入量10%。
电炉还原熔炼条件为熔炼温度1550'C,焦比6%,煤比8%。 硫酸化焙烧条件为焙烧温度580°C, 1.1倍理论空气量、时间3h。
浸出条件为温度95"C，硫酸含量80g/L、时间4h。 试验结果为低冰镍含镍12%、含钴1.3%、含铁56%、含硫22.5%。 半钢合金含铁83%、含硫0.5%、含碳0.9%、含硅6%。 沸腾焙烧烟气含S026.8%。
浸出结果为镍浸出率98%、钴浸出率94.5%、铁浸出率30%。 实例3所用红土镍矿组成Nil.2%、 Fe40%、 Co0.08%、 Mg02.36%、 SiO28.70/0、 Ca03.2%、 A12035.1%、 Cr2.460/o。
鼓风炉硫化熔炼条件为熔炼温度1350°C，焦比26%,黄铁矿 加入量4%,硫酸钩加入量12%。
电炉还原熔炼条件为熔炼温度1550。C,焦比6%,煤比8%。 硫酸化焙烧条件为焙烧温度560°C， 1.1倍理论空气量、时间4h。
浸出条件为温度95'C，硫酸含量80g/L、时间4h。 试验结果为低冰镍含镍10.2%、含钴1.3%、含铁57%、含硫 22%。半钢合金含铁83°/。、含硫0.7%、含碳1.2%、含硅6%。 沸腾焙烧烟气含S026.7%。
浸出结果为镍浸出率96%、钴浸出率93%、铁浸出率32%。 实例4
所用红土镍矿组成Ni0.75%、 Fe38%、 Co0.07%、 Mg03.16%、 Si027.4%、 Ca02.8%、 A12036.1%、 Crl.87%。
鼓风炉硫化熔炼条件为熔炼温度1300°C,焦比28%,黄铁矿 加入量5%,硫酸钩加入量12%。
电炉还原熔炼条件为熔炼温度153(TC，焦比6%，煤比8%。 硫酸化焙烧条件为焙烧温度560°C， 1.1倍理论空气量、时间4h。
浸出条件为温度95'C，硫酸含量80g/L、时间4h。 试验结果为低冰镍含镍9.9%、含钴0.9%、含铁58.5%、含硫 21.6%。半钢合金含铁84。/。、含硫0.65%、含碳1.1%、含硅5.2%。 沸腾焙烧烟气含S026.8%。
浸出结果为镍浸出率97%、钴浸出率93.5%、铁浸出率25%。 实例5
所用红土镍矿组成Ni0.92%、 Fe41%、 Co0.1%、 Mg04.88%、Si029.5%、 Ca03.95%、 A12037.8%、 Cr3.11%。
鼓风炉硫化熔炼条件为熔炼温度1300°C，焦比26%,黄铁矿 加入量5%,硫酸钙加入量10%。
电炉还原熔炼条件为熔炼温度1550。C,焦比6%,煤比8%。 硫酸化焙烧条件为焙烧温度560°C, 1.1倍理论空气量、时间4h。
浸出条件为温度95'C,硫酸含量80g/L、时间4h。 试验结果为低冰镍含镍11.8%、含钴1.36%、含铁57.6%、含 硫23.2%。半钢合金含铁81%、含硫0.58%、含碳1.67%、含硅7.1%。 沸腾焙烧烟气含S027.1%。
浸出结果为镍浸出率96.6%、钴浸出率92.5%、铁浸出率28%。 用以下非限定性实施例子对本发明的工艺作进一步的说明，以有
助于理解本发明及其优点，而不作为对本发明保护范围的限定，本发
明的保护范围由权利要求书决定。
权利要求
1、一种红土镍矿的综合回收利用方法，其特征在于有以下步骤A采用硫化熔炼处理红土镍矿生产低冰镍；B采用矿热电炉还原熔炼直接处理熔融态的硫化熔炼渣生产含铁大于80％的半钢合金，然后送至转炉冶炼成合格钢水；或者也可以采用电弧炉还原熔炼的方法直接处理熔融态的硫化熔炼渣得到合格钢水；C采用硫酸化焙烧-酸浸处理低冰镍生产硫酸和含铁大于60％的铁精矿；D采用溶剂萃取处理镍、钴浸出液生产高纯钴盐产品。
2、 如权利要求1所述的一种红土镍矿的综合回收利用方法，其 特征在于所述步骤A还包括步骤红土镍矿运至原矿堆场，首先送 棒条振动给料筛，除去30mm以上大块,筛上物料直接送鼓风炉处理， 筛下红土镍矿和5~ 10%的硫酸钩以及10%的黄铁矿混合后，经压力 机挤压成团，晾干后再和约20~30%的焦炭一起送入鼓风炉内，在约 1300°C的温度下熔炼，产出含镍8 ~ 15%的低冰镍产品。
3、 如权利要求l所述的一种红土镍矿的综合回收利用方法，其特 征在于所述步骤B还包括步骤约130(TC的呈熔融态的鼓风炉硫化熔 炼渣直接自流入矿热电炉内，通电升温至1500"C以上，再用压缩空气 通过喷枪喷吹粉煤和焦炭的混合物，使炉渣中的铁还原出来，产出含 铁大于80%的半钢合金，再将半钢合金加入转炉，冶炼成合格钢水。
4、 如权利要求l所述的一种红土镍矿的综合回收利用方法，其特 征在于所述步骤B还包括步骤采用电弧炉还原熔炼直接处理熔融态 的硫化熔炼渣约1300'C的呈熔融态的鼓风炉硫化熔炼渣直接自流入 电弧炉内，通电升温至150(TC以上，再用压縮空气通过喷枪喷吹粉煤 和焦炭的混合物，使炉渣中的铁还原出来，产出含铁大于80%的半钢 合金，再通过炉门、炉壁氧枪通入氧气进行氧化吹炼，得到合格钢水。
5、 如权利要求l所述的红土镍矿的综合回收利用方法，其特征在于所述步骤C还包括步骤鼓风炉硫化熔炼产出的低冰镍经破碎、球 磨后，釆用浆式进料的办法把低冰镍矿浆喷入沸腾炉内，在550 ~ 60(TC的焙烧温度下，实现低冰镍的硫酸化焙烧，烟气回收制硫酸； 沸腾炉产出的焙砂经二段酸浸，所产出的浸出渣含铁在60%以上，可 以作为优质铁精矿出售；浸出液经碳酸钙中和除铁，可以得到适合于 萃取要求的溶液；中和除铁渣返回配料、压团使用。
6、 如权利要求l所述的一种红土镍矿的综合回收利用方法，其特 征在于所述步骤C还包括步骤经净化除铁后的浸出液采用 Cyanex272萃取剂进行钴的选择性萃取，实现钴、镍的深度分离，含 钴的负载有机相再经盐酸或硫酸反萃，直接产出高纯的钴盐产品。
全文摘要
本发明涉及一种从红土镍矿中提取镍、钴、铁的冶金方法，本发明公开了一种红土镍矿的综合回收利用方法，有以下步骤A.采用硫化熔炼处理红土镍矿生产低冰镍；B.采用矿热电炉还原熔炼直接处理熔融态的硫化熔炼渣生产含铁大于80％的半钢合金，然后送至转炉冶炼成合格钢水；或者也可以采用电弧炉还原熔炼的方法直接处理熔融态的硫化熔炼渣得到合格钢水；C.采用硫酸化焙烧-酸浸处理低冰镍生产硫酸和含铁大于60％的铁精矿；D.采用溶剂萃取处理镍、钴浸出液生产高纯钴盐产品。本发明在工艺流程，资源综合利用、经济效益和环保方面都具有更好的效果。
文档编号C22B23/00GK101285128SQ200810084320
公开日2008年10月15日 申请日期2008年3月18日 优先权日2008年3月18日
发明者王成彦, 董书通, 平 赵 申请人:郑州永通特钢有限公司