一种从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪、铝的方法与流程

本发明涉及复杂多金属资源综合利用技术领域，尤其涉及一种从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪和铝的方法。

背景技术

镍矿资源主要分为氧化矿和硫化矿。当前统计数据显示：前者占比超过70％，却仅产出约50％的镍。随着市场对镍、钴需求的不断增加以及硫化镍矿资源的日趋枯竭，储量丰富的红土镍矿引起了人们的重视，如何从红土镍矿中高效经济地选择性提炼镍和钴成为关键性问题。对红土镍矿进行提炼的湿法工艺主要是常压酸浸工艺和加压酸浸工艺，火法冶炼工艺主要是rkef法，这些工艺都能有效地回收矿物中镍钴，但赋存在红土镍矿中的铁，钪，铝的价值不能很好体现，而铁在褐铁型红土镍矿中占40％以上，潜在价值超过了镍钴的价值总和，钪目前达到了1280万元/吨的高价，因此对于铁、钪的高效回收十分必要。

鉴于红土镍矿提炼工艺存在的不足之处，近年来人们一直在研究适用于褐铁型红土镍矿综合利用的新技术。

专利cn200910180397公开了一种处理褐铁型红土镍矿的碱-酸双循环工艺，其技术方案是通过碱熔反应促使红土镍矿中的铝，铬等有价金属浸出，后续通过酸浸加压工艺浸出镍钴。该方法能够实现有毒物质的综合利用，从而大大的降低了成本，减少对环境的污染，但对于铬含量低的褐铁型红土镍矿该工艺成本大大提高。

专利cn201110327198公开了一种红土镍矿处理方法，提出了以褐铁型红土镍矿为原料，采用原矿熟化—选择性常压浸出—磁化焙烧—磁选的新工艺回收利用其中的有价元素铁、镍和钴。能实现镍浸出率大于75％，钴浸出率大于85％，而铁浸出率小于0.5％，不仅有利于铁富集，也减少了后续除杂时镍钴的损失。但该工艺流程较复杂，渣量大，镍钴的回收率不高。

专利cn201310081853公开了一种氧化镍矿的处理新方法，其技术方案首先进行盐酸常压浸出，使铁、镍、钴、铬等金属元素进入酸浸液。然后将酸浸液定量地打入煅烧水解炉中进行煅烧反应。炉顶产生的氯化氢气体经过多级除尘后进入吸收塔生成盐酸；煅烧炉及除尘器底部收集的铁氧化物粉末经水洗后，镍、钴有价元素进入液相，铁、铬氧化物进入渣相，然后采用液相氧化的方式使渣中的铬溶出，从而实现铁、镍、钴、铬的分离及分步转化。虽然有效实现了酸浸液中高浓度铁离子与镍、钴、铬的有效分离，而对于铬含量较低的褐铁型红土镍矿，未考虑铝钪的高效利用，经济效益明显降低。

专利cn1676634公开了一种镍钴氧化矿加压氧化浸出法，该法不直接采用硫酸作浸出剂，而是向高压釜内加入硫磺粉浆或硫化矿精矿浆，与通入的氧反应生成浸出所需的硫酸，从而将矿中镍钴浸出。该专利虽降低了酸耗，但仍需在高温高压下通氧，对设备要求较高，无法高效的处理褐铁型红土镍矿，产生大量的废渣。

综上可见，上述现有技术中对红土镍矿提炼工艺进行的改进仍存在生产成本高、工艺条件苛刻、金属回收率不高等弊端，而且几乎仅考虑了褐铁型红土镍矿中镍、钴的回收和利用，忽略了回收矿物中铁钪铝等有价金属元素。

技术实现要素：

本发明提供了一种从褐铁型红土镍矿中高效浸出镍、钴的同时综合回收铁钪铝等有价金属的方法，镍钴的浸出率均可达到90％以上，铁和钪的回收率超过95％，而铝的回收率可达65％以上，可见，本发明很好地实现了褐铁型红土镍矿中有价元素镍、钴、铁、钪和铝的高效回收和利用。

一种从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪、铝的方法，包括以下步骤：

步骤一、破碎/细磨：对褐铁型红土镍矿的原矿矿石进行破碎/细磨，从而得到矿粉；

步骤二、选择性浸出：将一定酸度的硝酸加入所述矿粉中，并在一定条件下进行选择性浸出，从而得到浸出渣和浸出液，其中浸出渣为高品质铁精矿；

步骤三、可控沉淀/分离：向步骤二中得到的浸出液添加沉淀剂，从而得到渣和液，其中渣为铝钪混合物；

步骤四、铝钪合金制备：步骤三中得到的铝钪混合物焙烧脱水后，配入适量冰晶石，经熔盐电解直接制备铝钪合金；

步骤五、镍钴产品制备：步骤三中的液经中和沉淀制备镍钴氢氧化物产品，或将步骤三中的液萃取—电积后制备镍钴产品。

进一步地，所述褐铁型红土镍矿中所含的各元素的质量含量包括：fe为40～55％、ni为0.5～2.0％、co为0.01～0.2％、al为1～5％、sc为60～100g/t。

进一步地，在步骤二的所述选择性浸出过程中，使用酸度为150～300g/l的硝酸，固液比为1:1～1:5g/ml，浸出温度为150～200℃，搅拌转速为150～600rpm。

进一步地，在步骤二中，向矿粉中加入硝酸后，浸出时间为0.5～2h，直接得到含铁量超过60％且不含硫的高品质铁精矿。

进一步地，在步骤三中，使用氧化镁或氧化钙或碳酸钙为沉淀剂，控制反应ph为3.8～4.3。

进一步地，在步骤三中，沉淀温度为30～80℃，沉淀时间为0.5～3h，搅拌转速为100～200rpm，从而得到铝钪混合物。

由上述技术方案可以看出：本发明所提供的从红土镍矿中高效回收铁钪铝的方法是采用硝酸选择性浸出和可控沉淀/分离相结合的新工艺路线对褐铁型红土镍矿进行综合提炼，在可控沉淀/分离中采用氧化钙作为沉淀剂对浸出液进行铝钪的分离富集，从而能够很好地实现从褐铁型红土镍矿中回收有价元素镍、钴、铁、钪和铝，为褐铁型红土镍矿的高效利用提供了一种新工艺思路。

与现有技术中的红土镍矿提炼工艺相比，本发明所提供的从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪和铝的方法至少具有以下优势：

(1)本发明使用硝酸对褐铁型红土镍矿进行选择性浸出处理，实现了铁与镍钴钪铝的简单有效分离，这不仅有利于铁富集，也减少了后续除杂时镍、钴的损失，直接获得了铁含量超过60％且不含硫的铁精矿，可以作为炼铁原料直接出售。

(2)本发明通过可控沉淀/分离操作，高效的将浸出液中的铝钪与镍钴分离，实现钪回收率大于95％，铝回收率65％以上，充分回收褐铁型红土镍矿中的多种有价元素。

(3)本发明适用于含钪和铝的所有类型的多金属复杂矿，通过选择性浸出—可控沉淀/分离工艺，在无需外部加压的温和条件下实现选择性浸出镍钴的同时高效回收铁铝钪等有价金属，充分的回收和利用矿产资源中的多种有价金属元素。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明提供的一种从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪和铝的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

一种从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪和铝的方法，包括如下步骤：

步骤一、破碎/细磨：对褐铁型红土镍矿的原矿矿石进行破碎/细磨，从而得到红土镍矿粉。所述褐铁型红土镍矿中所含的各元素质量含量包括：fe为40～55％、ni为0.6～1.5％、co为0.05～0.20％、al为1～5％、sc为60～100g/t。具体而言，在所述矿粉中，粒度小于74μm的矿石至少占所述破碎/细磨后矿石总重量的70％以上。(褐铁型红土镍矿中各元素都是以氧化物形式存在的，故而除氧以外的各元素含量是不足100％的)

步骤二、选择性浸出：向步骤一所得到的矿粉中加入初始酸度为150～300g/l的硝酸，固液比为1:1～1:5g/ml，控制反应条件：浸出温度为150～200℃，浸出时间为0.5～2h，搅拌转速为150～600rpm，选择性浸出完成后矿浆液固分离，直接产出铁含量>60％且不含硫的铁精矿，浸出液进入步骤三。

步骤三、可控沉淀/分离：步骤二得到浸出液通过添加氧化镁或氧化钙或碳酸钙调节ph至3.8～4.3，反应温度为30～80℃，反应时间为0.5～3h，搅拌转速为100～200rpm，反应结束液固分离，得到渣和液，渣为铝钪混合物，实现钪和铝的分离和在渣相的富集。

步骤四、钪铝合金制备：步骤三中得到的铝钪混合物焙烧脱水后，配入铝钪混合物质量比1～5％的冰晶石，经熔盐电解直接制备铝钪合金。

步骤五、镍钴产品制备：对步骤三中的液进行镍钴产品制备。方案一为向液中添加氢氧化钠或氧化镁或氧化钙，制备镍钴的氢氧化物产品；方案二为采用萃取—电积工艺流程制备镍钴产品。

实施例1

如图1所示，一种从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪和铝的方法，包括：取2t褐铁型红土镍矿原矿矿石进行破碎/细磨，使矿粉中粒度小于74μm的矿石占所述破碎/细磨后矿石总重量的100％。取适量的矿粉，将初始酸度为300g/l的硝酸加入所述的混合料中，在浸出温度为180℃，浸出时间1h，液固比为1：1g/ml，搅拌转速为500rpm条件下，进行选择性浸出，得到含铁量60％的铁精矿；浸出液进行可控沉淀/分离操作，通过添加氧化钙控制ph为4.3，沉淀温度为50℃，沉淀时间为2h，搅拌转速为200rpm，得到铝钪混合物，铝钪混合物焙烧脱水后，配入铝钪混合物质量比1％的冰晶石，经熔盐电解直接制备铝钪合金。可控沉淀/分离铝钪后液通过添加氢氧化钠，制得镍钴的氢氧化物产品。

实施例2

一种从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪和铝的方法，包括：取2t褐铁型红土镍矿原矿矿石进行破碎/细磨，使矿粉中粒度小于74μm的矿石占所述破碎/细磨后矿石总重量的80％。取适量的矿粉，将初始酸度为300g/l的硝酸加入所述的混合料中，在浸出温度为150℃，浸出时间2h，液固比为1:3g/ml，搅拌转速为600rpm条件下，进行选择性浸出，得到含铁量61％的铁精矿；浸出液进行可控沉淀/分离操作，通过添加氧化镁控制ph为4.2，沉淀温度为80℃，沉淀时间为1h，搅拌转速为150rpm，得到铝钪混合物，铝钪混合物焙烧脱水后，配入铝钪混合物质量比5％的冰晶石，经熔盐电解直接制备铝钪合金。可控沉淀/分离铝钪后液通过添加氧化镁，制得镍钴的氢氧化物产品。

实施例3

一种从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪和铝的方法，包括：取2t褐铁型红土镍矿原矿矿石进行破碎/细磨，使矿粉中粒度小于74μm的矿石占所述破碎/细磨后矿石总重量的70％。取适量的矿粉，将初始酸度为200g/l的硝酸加入所述的混合料中，在浸出温度为200℃，浸出时间0.5h，液固比为1:5g/ml，搅拌转速为300rpm条件下，进行选择性浸出，得到含铁量60％的铁精矿；浸出液进行可控沉淀/分离操作，通过添加碳酸钙控制ph为4.0，沉淀温度为30℃，沉淀时间为3h，搅拌转速为150rpm，得到铝钪混合物，铝钪混合物焙烧脱水后，配入铝钪混合物质量比3％的冰晶石，经熔盐电解直接制备铝钪合金。可控沉淀/分离铝钪后液通过添加氧化钙，制得镍钴的氢氧化物产品。

实施例4

一种从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪和铝的方法，包括：取2t褐铁型红土镍矿原矿矿石进行破碎/细磨，使矿粉中粒度小于74μm的矿石占所述破碎/细磨后矿石总重量的85％。取适量的矿粉，将初始酸度为150g/l的硝酸加入所述的混合料中，在浸出温度为190℃，浸出时间2h，液固比为1:4g/ml，搅拌转速为150rpm条件下，进行选择性浸出，得到含铁量60％的铁精矿；浸出液进行可控沉淀/分离操作，通过添加碳酸钙控制ph为3.8，沉淀温度为80℃，沉淀时间为0.5h，搅拌转速为180rpm，得到铝钪混合物，铝钪混合物焙烧脱水后，配入铝钪混合物质量比1％的冰晶石，经熔盐电解直接制备铝钪合金。可控沉淀/分离铝钪后液经萃取—电积制得镍钴产品。

实施例5

一种从褐铁型红土镍矿中高效回收铁、钪和铝的方法，包括：取2t褐铁型红土镍矿原矿矿石进行破碎/细磨，使矿粉中粒度小于74μm的矿石占所述破碎/细磨后矿石总重量的75％。取适量的矿粉，将初始酸度为180g/l的硝酸加入所述的混合料中，在浸出温度为150℃，浸出时间1.5h,液固比为1:2g/ml，搅拌转速为400rpm条件下，进行选择性浸出，得到含铁量60％的铁精矿；浸出液进行可控沉淀/分离操作，通过添加氧化钙控制ph为4.2，沉淀温度为50℃，沉淀时间为1h，搅拌转速为100rpm，得到铝钪混合物，铝钪混合物焙烧脱水后，配入铝钪混合物质量比2％的冰晶石，经熔盐电解直接制备铝钪合金。可控沉淀/分离铝钪后液经萃取—电积制得镍钴产品。

综上可见，本发明实施例可以在无需外部加压的温和条件下，镍、钴的浸出的同时实现铁、钪和铝的高效回收，镍钴浸出率均可达到90％以上，铁钪的回收率可达95％以上，铝的回收率超过65％，因此本发明很好地实现了褐铁型红土镍矿中有价元素镍、钴、铁、钪和铝的高效回收。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。