一种利用镍铁粉提取氧化镍的系统的制作方法

本实用新型属于有色金属提取领域，尤其涉及一种利用镍铁粉提取氧化镍的系统。

背景技术：

近年来，随着高品位硫化镍矿的枯竭及国内不锈钢产业的快速发展，低品位红土镍矿已经成为生产镍铁产品的主要原料。湿法处理红土镍矿始于20世纪40年代，最早采用的是氨浸工艺，这个工艺是由Caron教授发明，所以又称为Caron工艺。该工艺的基本流程是还原焙烧-氨浸，还原焙烧的目的是使红土镍矿中硅酸镍和氧化镍最大限度地还原成金属，同时控制还原的条件，使大部分铁还原成Fe₃O₄，只有少部分还原成金属铁，焙砂再用NH₃及CO₂将金属镍和钴转化为镍氨及钴氨络合物进入溶液，同时，金属铁也会生成铁氨络合物进入溶液，然后经氧化、水解生成氢氧化铁沉淀与氨浸液分开，氨浸液再经过蒸氨得到碱式碳酸镍，然后煅烧得到NiO。NiO可以作为产品出售，也可以通过氢还原得到金属镍。该工艺的缺点是镍回收率低，原因是在还原红土镍矿时，要保证铁尽量少的还原成金属态，由于铁的还原对镍的聚集与长大有促进作用，所以这一步控制会造成大量镍的损失，导致整条工艺的镍回收率低(镍回收率一般在75％以下)。到目前为止，全球只有少数几家工厂采用该法处理红土镍矿，三十多年来很少有新建工厂采用氨浸工艺。

火法处理红土镍矿是目前的主流工艺，其中还原焙烧-磨矿磁选已经成为研究的热点。以红土镍矿为原料，煤粉为还原剂，采用直接还原设备在高温条件下将矿石中的镍全部还原成金属镍，铁根据配碳量部分还原成金属铁，再经磁选分离使镍富集到镍铁粉中。目前对镍铁粉还没有大规模的工业应用，对其研究也仅仅停留在将其压块作为转炉炼钢的原料或再经过熔分处理得到镍铁合金后作为冶炼不锈钢的原料的层面上，产品的附加值不高。如果采用氨浸工艺处理镍铁粉提镍，不同于Caron工艺的还原焙砂，镍铁粉中的铁几乎全部以金属铁的形式存在，浸出过程会消耗大量的氨浸出剂，给镍的浸出带来困难。

由此，镍铁粉处理技术有待进一步改进。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种利用镍铁粉提取氧化镍的系统，可以有效利用镍铁粉通过湿法工艺提取得到高纯度的氧化镍(>99％)，从而在提高镍铁粉利用价值的同时降低镍的生产成本，整个流程的镍回收率达95％以上。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种利用镍铁粉提取氧化镍的系统，根据本实用新型的实施例，该系统包括：包括选择性氧化焙烧装置和氨浸-蒸氨-煅烧装置；其中，所述选择性氧化焙烧装置具有镍铁细粉入口、氧化性气体入口和焙烧产物出口；所述氨浸-蒸氨-煅烧装置具有焙烧产物入口和氧化镍出口，所述焙烧产物入口和所述焙烧产物出口相连。

由此，根据本实用新型实施例的利用镍铁粉提取氧化镍的系统，可以有效利用镍铁粉通过湿法工艺提取得到高纯度的氧化镍(>99％)，从而在提高镍铁粉利用价值的同时降低镍的生产成本，整个流程的镍回收率高(>95％)。

当进入选择性氧化焙烧装置的镍铁细粉的粒度过于粗糙，则不利于氧化反应的进行，此时，本实用新型还包括细磨装置，所述细磨装置具有镍铁粉入口和镍铁细粉出口，所述镍铁细粉出口和所述镍铁细粉入口相连。细磨装置将镍铁粉进行细磨，得到所述镍铁细粉，镍铁细粉的粒径≤150微米，优选为镍铁细粉的粒径≤50微米。

所述氨浸-蒸氨-煅烧装置还包括磁性尾渣出口，磁性尾渣出口连接炼铁系统的入口，磁性尾渣在磁选后可送去作为炼铁系统，作为原料。

在本实用新型的一些实施例中，所述镍铁细粉中铁含量为50～90wt％，镍含量为4～10wt％。

在本实用新型的一些实施例中，在所述选择性氧化焙烧装置中，所述选择性氧化焙烧的温度为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的利用镍铁粉提取氧化镍的方法流程示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的利用镍铁粉提取氧化镍的系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种利用镍铁粉提取氧化镍的系统。根据本实用新型的实施例，该系统提取的方法包括：(1)将镍铁细粉进行选择性氧化焙烧，得到焙烧产物；(2)将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品。

发明人发现，镍铁粉中的铁主要以金属态存在，金属铁会和氨反应，后续不适合直接进行氨浸，而把金属铁转化成Fe₃O₄后就不会消耗氨。于是，先将镍铁粉细磨处理得到镍铁细粉，然后将镍铁细粉进行选择性氧化后将铁选择性氧化成Fe₃O₄，镍不氧化，从而得到焙烧产物；最后将焙烧产物利用现有成熟的氨浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。与现有技术相比，可以有效利用镍铁粉通过湿法工艺提取得到高纯度的氧化镍(>99％)，从而在提高镍铁粉利用价值的同时降低镍的生产成本，整个流程的镍回收率高(>95％)。

发明人发现，镍铁粉中的铁主要以金属态存在，金属铁会和氨反应，后续不适合直接进行氨浸，而把金属铁转化成Fe₃O₄后就不会消耗氨。于是，先将镍铁粉细磨处理得到镍铁细粉，然后将镍铁细粉进行选择性氧化后将铁选择性氧化成Fe₃O₄，镍不氧化，从而得到焙烧产物；最后将焙烧产物利用现有成熟的氨浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。与现有技术相比，可以有效利用镍铁粉通过湿法工艺提取得到高纯度的氧化镍(>99％)，从而在提高镍铁粉利用价值的同时降低镍的生产成本，整个流程的镍回收率高(>95％)。

下面参考图1对本实用新型实施例的利用镍铁粉提取氧化镍的方法进行详细描述。根据本实用新型的实施例，该方法包括：

S100：将镍铁粉进行细磨处理。

根据本实用新型的实施例，将镍铁粉进行细磨处理，从而可以得到镍铁细粉。发明人发现，通过对镍铁粉进行细磨处理，可以显著提高其与氧化性气体的接触面积，并且可以实现对镍铁粉的物理活化，从而显著提高选择性氧化焙烧效果。

根据本实用新型的一个实施例，镍铁粉的中镍和铁的具体含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，镍铁粉中镍含量可以为4～10wt％，铁含量可以为50～90wt％。发明人发现，现有制备工艺中为了得到高纯度的氧化镍，通常需要采用镍含量较高的铜镍矿，导致原料生产成本较高，不易采购，而本实用新型对原料中镍品位要求门槛较低，虽然镍铁粉中镍的品位较低，但是采用本实用新型的方法仍可以制备得到高纯度的氧化镍(氧化镍含量高于99％以上)，从而在拓宽原料来源的同时降低氧化镍的生产成本。

根据本实用新型的再一个实施例，镍铁细粉的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，镍铁细粉的粒径可以为不高于150微米，更优选不高于50微米。发明人发现，该粒径范围的镍铁细粉活性较高，且在选择性氧化焙烧过程中与氧化性气体接触面积较大，从而可以显著提高选择性氧化焙烧效果。

根据本实用新型的又一个实施例，镍铁粉可以通过还原红土镍矿得到。具体的，首先将红土镍矿、还原煤和添加剂进行混合造球，得到混合球团，然后将该混合球团在回转窑或转底炉内进行还原处理，得到金属化球团，接着将上述所得金属化球团进行水淬-磨矿-磁选处理，从而可以得到镍铁粉。发明人发现，采用红土镍矿作为制备镍铁粉的原料，虽然红土镍矿中镍的品位较低，但是采用本实用新型的方法仍可以制备得到高纯度的氧化镍(氧化镍含量高于99％以上)，从而在拓宽原料来源的同时降低氧化镍的生产成本。

当然，若进行选择性氧化焙烧所采用的镍铁粉颗粒较小，满足选择性氧化焙烧的要求，则可以省略上述将镍铁粉进行细磨处理步骤。

S200：将镍铁粉进行选择性氧化焙烧。

根据本实用新型的实施例，将镍铁细粉进行选择性氧化焙烧，从而可以得到焙烧产物。发明人发现，利用铁和镍对氧的亲和力不同的特性，对镍铁细粉进行选择性氧化焙烧可以使铁氧化成Fe₃O₄，而镍不被氧化，在后续的氨浸过程中，Fe₃O₄不和氨反应，这样就大幅减少氨的消耗。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对选择性氧化焙烧条件进行选择。根据本实用新型的实施例，将所述选择性氧化焙烧的温度控制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％，由此，可以保证铁氧化成Fe₃O₄，而镍不被氧化。

S300：将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理。

根据本实用新型的实施例，将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理，从而可以得到氧化镍产品和磁性尾渣。该步骤中，具体的，首先将焙烧产物再氨-碳酸铵溶液中浸出，同时向溶液中吹入氧化性气体，使焙烧产物中的镍与氨发生络合反应生成镍氨络合物Ni(NH₃)₆²⁺而进入溶液，铁和脉石则留在磁性浸出渣中，浸出结束后进行蒸氨操作，产出碱式碳酸镍Ni(OH)₂·NiCO₃，最后经过煅烧得到氧化镍NiO产品。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对氨浸-蒸氨-煅烧条件进行选择。

由此，根据本实用新型实施例的利用镍铁粉提取氧化镍的方法可以有效利用镍铁粉通过湿法工艺提取得到高纯度的氧化镍(>99％)，从而在提高镍铁粉利用价值的同时降低镍的生产成本，整个流程的镍回收率高(>95％)。

在本实用新型的另一个方面，本实用新型提出了一种利用镍铁粉提取氧化镍的系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括：细磨装置，所述细磨装置具有镍铁粉入口和镍铁细粉出口，且适于将所述镍铁粉进行细磨处理，以便得到镍铁细粉；选择性氧化焙烧装置，所述选择性氧化焙烧装置具有镍铁细粉入口、氧化性气体入口和焙烧产物出口，所述镍铁细粉入口和所述镍铁细粉出口相连，且适于将所述镍铁细粉进行选择性氧化焙烧，以便得到焙烧产物；氨浸-蒸氨-煅烧装置，所述氨浸-蒸氨-煅烧装置具有焙烧产物入口和氧化镍出口，所述焙烧产物入口和所述焙烧产物出口相连，且适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和煅烧处理，以便得到氧化镍产品。

需要说明的是，本实用新型利用镍铁粉提取氧化镍的系统中，细磨装置不是必须的设备，只有当进入选择性氧化焙烧装置的镍铁细粉的粒度过于粗糙，不利于氧化反应的进行时才需要。

与现有技术相比，可以有效利用镍铁粉通过湿法工艺提取得到高纯度的氧化镍(>99％)，从而在提高镍铁粉利用价值的同时降低镍的生产成本，整个流程的镍回收率高(>95％)。

下面参考图2，结合图2对本实用新型实施例的利用镍铁粉提取氧化镍的系统进行详细描述。在本实施例中，该系统包括：

细磨装置100：根据本实用新型的实施例，细磨装置100具有镍铁粉入口101和镍铁细粉出口102，且适于将镍铁粉进行细磨处理，从而可以得到镍铁细粉。发明人发现，通过对镍铁粉进行细磨处理，可以显著提高其与氧化性气体的接触面积，并且可以实现对镍铁粉的物理活化，从而显著提高后续选择性氧化焙烧效果。

根据本实用新型的一个实施例，镍铁粉的中镍和铁的具体含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，镍铁粉中镍含量可以为4～10wt％，铁含量可以为50～90wt％。发明人发现，现有制备工艺中为了得到高纯度的氧化镍，通常需要采用镍含量较高的铜镍矿，导致原料生产成本较高，不易采购，而本实用新型对原料中镍品位要求门槛较低，虽然镍铁粉中镍的品位较低，但是采用本实用新型的方法仍可以制备得到高纯度的氧化镍(氧化镍含量高于99％以上)，从而在拓宽原料来源的同时降低氧化镍的生产成本。

根据本实用新型的再一个实施例，镍铁细粉的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，镍铁细粉的粒径可以为不高于150微米，更优选50微米。发明人发现，该粒径范围的镍铁细粉活性较高，且在选择性氧化焙烧过程中与氧化性气体接触面积较大，从而可以显著提高选择性氧化焙烧效果。

根据本实用新型的又一个实施例，镍铁粉可以通过还原红土镍矿得到。具体的，首先将红土镍矿、还原煤和添加剂进行混合造球，得到混合球团，然后将该混合球团在回转窑或转底炉内进行还原处理，得到金属化球团，接着将上述所得金属化球团进行水淬-磨矿-磁选处理，从而可以得到镍铁粉。发明人发现，采用红土镍矿作为制备镍铁粉的原料，虽然红土镍矿中镍的品位较低，但是采用本实用新型的方法仍可以制备得到高纯度的氧化镍(氧化镍含量高于99％以上)，从而在拓宽原料来源的同时降低氧化镍的生产成本。

选择性氧化焙烧装置200，具有镍铁细粉入口201、氧化性气体入口202和焙烧产物出口203，所述镍铁粉入口201和所述镍铁细粉出口102相连，且适于将所述镍铁细粉进行选择性氧化焙烧，以便得到焙烧产物。发明人发现，利用铁和镍对氧的亲和力不同，对镍铁细粉进行选择性氧化焙烧可以使铁氧化成Fe₃O₄，而镍不被氧化，在后续的氨浸过程中，Fe₃O₄不和氨反应，这样就大幅减少氨的消耗。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对选择性氧化焙烧条件进行选择。根据本实用新型的实施例，所述焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％，由此，可以保证铁氧化成Fe₃O₄，而镍不被氧化。

氨浸-蒸氨-煅烧装置300具有焙烧产物入口301、氧化镍出口302和磁性尾渣出口303，所述焙烧产物入口301和所述焙烧产物出口203相连，且适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和煅烧处理，以便得到氧化镍产品。该步骤中，具体的，首先将焙烧产物再氨-碳酸铵溶液中浸出，同时向溶液中吹入氧化性气体，使焙烧产物中的镍与氨发生络合反应生成镍氨络合物Ni(NH₃)₆²⁺而进入溶液，铁和脉石则留在磁性浸出渣中，浸出结束后进行蒸氨操作，产出碱式碳酸镍Ni(OH)₂·NiCO₃，最后经过煅烧得到氧化镍NiO产品。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对氨浸-蒸氨-煅烧条件进行选择。

由此，根据本实用新型实施例的利用镍铁粉提取氧化镍的系统可以有效利用镍铁粉通过湿法工艺提取得到高纯度的氧化镍(>99％)，从而在提高镍铁粉利用价值的同时降低镍的生产成本，整个流程的镍回收率高(>95％)。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。

实施例1

将镍铁粉(含Ni 4.00％，TFe 50.00％)在细磨装置上进行细磨处理，得到粒度全部不高于150μm的镍铁细粉，然后将镍铁细粉选择性氧化焙烧，温度控制为500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％，焙烧时间为20min，得到的焙烧产物中金属铁含量4.34％，金属镍占全镍的比例95.07％，最后将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品(氧化镍品位99.02％)和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为炼铁原料，整条流程镍回收率95.02％。

实施例2

将镍铁粉(含Ni 7.12％，TFe 59.62％)在细磨装置上进行细磨处理，得到粒度全部不高于150μm的镍铁细粉，然后将镍铁细粉选择性氧化焙烧，温度控制为400℃，氧气浓度按体积百分比计为2％，焙烧时间为5min，得到的焙烧产物中金属铁含量3.43％，金属镍占全镍的比例96.11％，最后将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品(氧化镍品位97.51％)和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为炼铁原料，整条流程镍回收率95.13％。

实施例3

将镍铁粉(含Ni 10.00％，TFe 77.56％)在细磨装置上进行细磨处理，得到粒度全部不高于50μm的镍铁细粉，然后将镍铁细粉选择性氧化焙烧，温度控制为450℃，氧气浓度按体积百分比计为1％，焙烧时间为15min，得到的焙烧产物中金属铁含量5.00％，金属镍占全镍的比例98.89％，最后将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品(氧化镍品位99.51％)和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为炼铁原料，整条流程镍回收率97.36％。

实施例4

将镍铁粉(含Ni 8.11％，TFe 90.00％)在细磨装置上进行细磨处理，得到粒度全部不高于50μm的镍铁细粉，然后将镍铁细粉选择性氧化焙烧，温度控制为300℃，氧气浓度按体积百分比计为1.5％，焙烧时间为10min，得到的焙烧产物中金属铁含量3.34％，金属镍占全镍的比例99.02％，最后将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品(氧化镍品位99.51％)和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为炼铁原料，整条流程镍回收率98.44％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

本实用新型公开的内容论及的是示例性实施例，在不脱离权利要求书界定的保护范围的情况下，可以对本申请的各个实施例进行各种改变和修改。因此，所描述的实施例旨在涵盖落在所附权利要求书的保护范围内的所有此类改变、修改和变形。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分使用。