一种通过联合浸出工艺从红土镍矿中回收镍、钴、铁和硅的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及红±镶矿的湿法冶金工艺技术领域，具体设及一种通过联合浸出工艺 从红±镶矿中回收镶、钻、铁和娃的方法。
【背景技术】
[0002] 红±矿是由含镶橄揽岩在热带或亚热带地区经过大规模长期风化淋滤变质而成 的氧化镶矿，由于存在地理位置、气候条件W及风化程度的差异，世界各地的红±矿类型不 完全相同。风化过程一般产生层状沉积，其中在表面附近存在着完全的或最彻底的风化产 物，随着深度增加渐变为程度较轻的风化产物，并最后在某个更深的深度处终止为未风化 的岩石。高度风化层通常将其含有的大部分镶细微分布在细碎的针铁矿颗粒中。该层通常 称为褐铁矿，它一般含有高比例的铁和低比例的娃和儀。风化较轻的层所含的镶一般更多 地包含于各种娃酸儀矿物中，例如蛇纹石。不完全风化带中可能有很多其他含有镶的娃酸 盐矿物。部分风化的高含儀带通常称为腐泥上或娃儀镶矿。它一般含有低比例的铁和高比 例的娃和儀。在一些矿床中还有另一种通常处于褐铁矿和腐泥±之间的主要含有绿脱石 粘±的带，称为过渡矿。"低品位红±矿"是指没有腐泥±矿的红±矿，也就是由褐铁矿和 过渡矿组成的红±矿。通常情况下，褐铁矿为红±镶矿的主要组成部分，占红±矿总量的 65%-75% ;腐泥±占15%-25% ;过渡矿占10%。从红±镶矿中回收镶、钻的困难之处在于，在进 行化学处理分离金属有用成分巧日镶和钻）之前通常不能通过物理方式充分富集镶的有用 成分，即无法用选矿的技术进行富集，该使得红±镶矿的处理成本很高。并且由于褐铁矿和 腐泥±矿中不同的矿物和化学组成，该些矿石通常不适于使用同一处理技术进行处理。几 十年来一直在寻找降低处理红±镶矿的成本的方法。
[0003] 目前红±镶矿的处理工艺通常可分为火法工艺和湿法工艺两大类。火法冶金工 艺适合处理腐泥±矿。该工艺通常只能生产镶铁，不能回收钻，其应用受到限制。湿法冶 金工艺适合处理褐铁矿。湿法冶金技术包括高压酸浸和还原赔烧_氨浸W及近年来出现 的如常压酸浸、堆浸工艺等。堆浸技术浸出率较低，只适用于处理高儀含量的红±矿；还原 赔烧-氨浸工艺由于能耗较高，工艺流程长而较少被采用；常压酸浸技术操作简单，不需使 用昂贵的高压蓋，但要使矿物完全溶解则所需酸耗量较大，且浸出液中含有各种金属离子， 使后续浸化分离工序变得复杂。高压酸浸（HPAL)工艺使用硫酸在高温（250°C)和高压 (50MPa)下浸出红±镶矿。在高温、高压条件下，矿石中的金属矿物几乎完全溶解。溶解的 铁在所采用的高温下迅速水解为赤铁矿（Fe2〇3 )沉淀，镶、钻等留在溶液中，在冷却之后含 铁和娃的浸出残渣通过在一系列洗漆浓缩，即所谓的逆流倾析洗漆（CCD)回路中浓缩而从 含镶、钻的溶液中分离。因此达到了浸出工艺的主要目的--将镶与铁分离。
[0004] 高压酸浸出（HPAL)工艺的优点是：镶、钻浸出率高；反应速度快、反应时间短；铁 在酸浸过程中理论上不消耗硫酸且水解产物为赤铁矿（Fe2〇3 )沉淀。但高压酸浸出（HPAL) 工艺的缺点也很突出；首先是它需要复杂的高温、高压的高压蓋W及相关的设备，其安装与 维护都很昂贵；二是高压酸浸（HPAL)工艺消耗的硫酸比按化学计量溶解矿石中的非铁金 属成分所需的硫酸更多。因为在高压酸浸条件下多数由硫酸提供的硫酸根离子连接形成硫 酸氨根离子（HSCV)。也就是说硫酸在高压酸浸条件下只离解释放出一个质子（化)。在浸出 液冷却及中和时，硫酸氨根离子分解成硫酸根（SO42-)和另一个质子。因此后一个质子（酸） 没有充分用于浸出，并导致过量的硫酸在后续处理是必须要进行中和而消耗中和剂；=是 HPAL工艺只限于处理主要为褐铁矿类的原料，因为腐泥±的存在会导致硫酸消耗量的大量 增加。该是由于腐泥±中儀的儀含量较高所引起的；四是HPAL工艺在运行过程中高压蓋容 易结垢，需定期停产清理，开工率低；五是浸出渣量大，而且是娃和铁的混合渣，不能经济有 效的开发利用。
[0005] 美国专利No. 4,097, 575描述了对HPAL工艺的改进，包括在所述高压蓋中发生褐 铁矿的高压浸出，高压浸出的排放物用在约820 下赔烧的、与硫酸的反应活性更强的 腐泥±矿赔烧砂中和过量的酸，在该一中和过程中腐泥±矿中含有的镶大量溶解。该一工 艺的优点是它更好地利用褐铁矿加压浸出过程中添加的硫酸，减少了用于处理高压斧排放 液体的石灰石或其他昂贵的中和试剂的消耗，并且获得了对红±镶矿体中的褐铁矿成分 和腐泥±成分进行处理的能力。但该一工艺仍需要使用昂贵的高压蓋用于褐铁矿的浸出， 而且需要对腐泥±矿进行赔烧处理，该处理工艺在资金投入和操作成本上都是很昂贵的。
[0006] 美国专利No. 6,379,636 B2描述了对美国专利No. 4,097,575中描述的工艺的 进一步改进，去除了腐泥±赔烧步骤，并将腐泥±原矿用于中和高压斧排放溶液中过量的 酸。此外，可W向排放液中加入更多的酸W增加腐泥上的可浸出量。但是该种工艺仍然需 要使用昂贵的高压斧。
[0007] 为了避免使用昂贵的高压蓋，同时开发腐泥±和褐铁矿的红±矿镶资源，人们提 出了一些改进的常压酸浸技术。如公开号为CN101273146A的发明专利，提出了同时浸提褐 铁矿和腐泥上矿或先浸提褐铁矿后浸提腐泥上矿的两步常压浸提方法，此方法具有不使用 高压蓋的优点，但该申请所述的流程中提出在对浸出溶液进行处理W除去Fe和/或A1时， 需要加入中和剂中和浸出液中的残酸，使大部分铁W氨氧化铁的形式沉积，该会造成镶钻 等有价元素的损失和料浆过滤困难。又如公开号为CN101541985A的发明专利，提出了一种 常压浸出褐铁矿和腐泥±矿的混合物的方法，但其铁沉淀产物为黄钟铁孤，黄钟铁孤中含 有硫酸根，因此会增加浸出过程的酸耗；且黄钟铁孤是一种热力学不稳定的化合物，堆积和 存放时会释放出硫酸，从而造成环境污染。再如公开号为CN101006190A的发明专利，提出 了一种用浓酸处理褐铁矿和腐泥±矿的混合物然后水浸出镶钻的方法，此方法产生的铁沉 积物为除黄钟铁孤W外的=价铁氧化物或氨氧化物，但该申请的浸出时间需要12-4她，浸 出时间较长，导致工艺周期较长，生产成本上升。
[000引再如公开号为CN102206749A的发明专利，提出了一种先用硫酸浸出褐铁矿，再用 一次浸出液浸提腐泥±矿，之后部分(或全部）二次浸出液再返回一次浸出褐铁矿的循环常 压浸出方法，该方法具备能同时处理褐铁矿和腐泥±矿及镶钻浸出率较高的优点，但工艺 流程较为复杂、硫酸消耗较高(平均值约为0. 7g酸/1.0 g矿）的缺点，并且所用腐泥±矿量 是褐铁矿量的1. 5倍W上，和红上矿的矿带构成相矛盾。再如公开号为CN101001964A的发 明专利，提出了一种先用足量的硫酸在常压（l00°C -105°C)下浸出褐铁矿，再用褐铁矿的 常压浸出矿浆与腐泥±矿浆在中等压力（约0. 5MPa、150°C)下浸出提取镶、钻的方法。该方 法的优点是；能同时处理褐铁矿和腐泥±矿；避免使用价格昂贵的高压蓋而在中等压力条 件下用相对简单的加压设备实现了腐泥±矿较高的镶浸出率。但该方法存在W下缺点和不 足；首先常压浸出褐铁矿的时间较长，通常为4小时W上，因此所需常压浸出设备庞大；二 是酸消耗较高，总酸/矿石=0. 6/1，该一酸耗指标虽然远低于常压酸浸却远高于高压酸浸； =是所用腐泥±矿量是褐铁矿量的1倍，该同样和红±矿的矿带构成相矛盾，众所周知的 是红±镶矿床中，褐铁矿量：腐泥±矿量> 2 : 1。
[0009] 总之，在上述红±镶矿湿法冶炼的发明专利中，高压酸浸（HPAL)工艺和改进的高 压酸浸工艺的缺点是：需要复杂的高温、高压的高压蓋W及相关的设备，其安装与维护都很 昂贵；HPAL工艺消耗的硫酸比按化学计量溶解矿石中的非铁金属成分所需的硫酸更多； HPAL工艺只限于处理主要为褐铁矿类的原料；HPAL工艺在运行过程中高压蓋容易结垢， 需定期停产清理，开工率低。常压酸浸工艺和改进的常压酸浸工艺的缺点是；硫酸消耗高； 镶、钻浸出率低；反应时间长，所需设备庞大。高压酸浸包括改进的高压酸浸工艺和常压酸 浸工艺包括改进的常压酸浸工艺的共同缺点是浸出渣量大，而且是娃和铁的混合渣，使得 红±矿的主要成分铁不能经济有效的开发利用。尽管CN102206749A的发明专利中提及了 浸出渣的回收利用，但由于渣中的二氧化娃及氧化铁、针铁矿等均为反应生成的细小微粒， 它们相互"生长"在一起，很难用简单的磁选等方法将它们分离，因此上述浸出渣开发利用 的经济效益很差，只能当废固处理，甚至对于镶浸出率较低的浸出渣必须当危废渣进行处 理。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种通过联合浸出工 艺对红±镶矿中的腐泥±矿成分进行硫酸常压浸出和用常压浸出液对褐铁矿成分进行加 压浸出的回收镶、钻、铁和娃的方法。
[0011] 为了达到上述目的，本发明采用W下技术方案；一种通过联合浸出工艺从红上镶 矿中回收镶、钻、铁和娃的方法，包括W下步骤： (a)在腐泥±矿中加水制得腐泥±矿浆，将腐泥±矿浆加热到60°C -100°C、浓硫酸加 热到150°C -200°C，向双螺旋推料反应器中加入加热后的腐泥±矿浆和浓硫酸，发生反应 W溶解腐泥±矿中可溶性非铁金属和可溶性铁； 化）对反应物料进行水溶后固液分离和滤渣洗漆得到常压浸出渣（A)、常压浸出液 炬）和洗漆液（E); (C)用洗漆液（E)和褐铁矿制成褐铁矿浆，将褐铁矿浆和常压浸出液炬）加入加压蓋 中，在压力为2. OMPa-3. 2Mpa、温度为195°C -240°C的条件下加压浸出0. 5-1. 0小时，常压浸 出液炬）中的化3+水解为赤铁矿沉淀并释放出酸再浸出褐铁矿. (d) 降低温度低于80°C后进行固液分离，得到加压浸出渣（C)和加压浸出液值）； (e) 对加压浸出液值）去除非镶钻杂质后通过即有方法回收镶和/或钻； (f) 对加压浸出渣（C)用纯碱溶液洗漆后烘干得到铁精粉； (g) 对常压浸出渣（A)经筛分处理得到二氧化娃和细砂。
[0012] 进一步地，所述步骤（a)中腐泥±矿的粒度为-80目，褐铁矿的粒度为-80目。
[0013] 进一步地，所述步骤（a)中腐泥±矿与水的质量比为1:1. 2-1:1。
[0014] 进一步地，所述步骤（a)中腐泥±矿浆和浓硫酸的质量比为2:1-2. 2:1，反应时间 为1-12分钟。
[0015] 进一步地，所述步骤（b)中水溶时反应物料与水的质量比为1:1. 2-1:1。
[0016] 进一步地，