专利名称：一种红土镍矿硫酸浸出直接电解的方法
技术领域：
本发明涉及一种硫酸常压浸出低品位红土镍矿，经沉铁、脱杂、过滤后用离子交换树脂进行镍的吸附解吸，精炼后生产电解镍的方法，属于湿法冶金技术领域。
背景技术：
红土镍矿占全球镍资源总量的70%，但开采程度远不及硫化镍矿。按其主要成分、 矿物组成和处理工艺不同，主要分为两大类。一类是铁高镁低的铁质镍矿，一类是铁低镁高的镁质镍矿。其冶炼工艺火法、湿法、火湿法结合均有，主要有高压酸浸、常压酸浸(含堆浸和搅拌浸出)、还原焙烧一氨浸、回转窑干燥预还原一矿热电炉还原熔炼等。纯湿法工艺主要有氨浸(碱浸)、酸浸及生物浸出等，而酸浸又有硫酸、硝酸、盐酸以及混合酸浸之分。高压酸浸适合处理褐铁矿型红土矿，在高温(240 ^0°C)、高压 (4. 5 4. 7MPa)条件下，在硫酸介质中将97%的镍，95%的钴浸出进入溶液，铁水解生成赤铁矿进入渣中。浸出液可沉淀生产镍钴硫化物或氢氧化物，进一步精炼生产金属镍，也可直接萃取分离富集镍、钴。具有代表性的工厂包括Murrin Murrin，Cawse和Bulong。常压浸出(含堆浸和搅拌浸出)比较适合处理含铁低、镁高的红土镍矿，在80 85°C下搅拌浸出， 液固分离后沉淀回收镍钴。该工艺一般来说在沿海地区建厂才能解决大量含镁废水排放问题，局限性很明显，但投资很低，适合小规模生产。国内针对硫酸浸出工艺做了大量研究，主要专利有
BHP比利通SSM开发有限公司专利，“常压酸浸提红土的方法”(CN101778958A)，分别制备固体含量为20% 40%褐铁矿浆和腐泥土矿浆，用酸矿重量比(硫酸与褐铁矿)为1 :30 至1 :65、大气压及105°C下进行初级浸提，再移至其它一个或多个反应器中，加入腐泥土矿浆在大气压及105°C下进行次级浸提。广西冶金研究院专利，“从红土镍矿中分离回收镍钴镁铁硅的方法，， (CN101525690A)，采用高温高酸浸出红土镍矿中的镍钴镁铁，经压滤后得到浸出液，再在浸出液中加入蛇纹石、菱镁矿粉两段除铁，得到合格镍镁溶液，再加入菱镁矿粉沉淀碳酸镍， 沉镍母液浓缩结晶回收硫酸镁。金川集团有限公司专利，“一种红土镍矿浸出方法”(CNl01139656A)，对红土镍混合矿进行一段加压浸出，再加入腐质土矿浆，进行二段加压加氧浸出。江西稀有稀土金属钨业集团有限公司专利，“一种提取镍和/或钴的方法” (CN101270417A),对褐铁矿型号矿石采用常压加温搅拌浸取，而蛇纹石型矿石则采用堆浸法浸取。对于红土镍矿酸浸液进行固液分离、脱硅铝后的处理，有沉淀硫化镍、氢氧化镍等方式，主要专利有
中南大学专利，“一种从红土镍矿浸出液分离富集镍钴的方法”(CN101298638A)，对硫酸或盐酸浸出固液分离后，加入硫化钠、硫化氢或硫化铵，反应沉淀硫化镍。“一种采用硫化沉淀从红土镍矿浸出液中富集镍钴的方法”(CN101302584A)，则采用含氢与不含氢的硫化剂混合或分别加入浸出液中进行硫化镍沉淀。广西银亿科技矿冶有限公司专利，“一种二段式沉镍方法”(CN102061387A)，向含镁的硫酸镍溶液中加入氢氧化钠溶液，调整PH值为7. 5 8. 5、反应温度20 80°C、反应时间0. 5 3小时，进行一段沉淀氢氧化镍；固液分离后再向沉镍母液中加入氢氧化钠溶液，调整PH值为9 10、反应温度20 80°C、反应时间0. 5 3小时，进行二段沉淀氢氧化镍。对于含镍、钴、镁的硫酸溶液中镍、钴的富集，主要有萃取剂萃取、反萃，以及离子交换树脂吸附、解吸等方式，国内主要专利有
上海西恩化工设备有限公司专利，“富集与提纯镍、钴或铜离子的方法” (CN101338367A)，对镍、钴或铜溶液采用曝气或加入氧化剂方式，使2价铁离子氧化为3价， 加入碳酸钙或氧化镁调节PH值，再使用亚胺基二乙酸型树脂对溶液中的镍、钴或铜进行吸附，最后使用硫酸、盐酸或硝酸进行酸洗解吸，达到富集镍、钴或铜的目的。总的来说，硫酸浸出红土镍矿工艺主要存在镍浸出率、回收率不高、酸耗大，特别是含镁废水量大、处理困难的缺点，另外，如果采用沉淀硫化镍的方式，会产生剧毒硫化氢气体，存在较大的安全隐患，并且还需进行加压加氧酸浸硫化镍，再进行脱铁、铝硅的深度净化，才能进行电解镍的生产。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种红土镍矿硫酸浸出直接电解的方法，其酸耗小，工艺流程短，体系中的镁可得到开路变为有用产品，生产废水可直接外排或回用，同时部分回收的镁可返回流程作为中和剂。本发明通过以下技术方案达到上述目的对红土镍矿中的含铁15 30%的铁质矿和含镁10 30%的镁质矿分别磨矿、制浆，在200 300g/L的酸度和0. 8 1. 2 :1的酸矿质量比下硫酸浸出铁质矿，加入镁质矿浆调整pH值至3. 0沉淀铁矾，母液中再加碱性中和剂调整PH值至6. 0脱除铝硅，过滤后的浸出液用离子交换树脂吸附镍离子，吸附饱和后用酸洗涤解吸镍离子，产出的富集硫酸镍溶液经净化脱杂、电解产出电解镍产品，经离子交换树脂后的含硫酸镁溶液加入氢氧化钙中和沉淀、碳化分离镁钙后得碳酸镁。本发明的具体步骤为
A、将红土镍矿分选为铁质矿和镁质矿，分别磨矿至粒度60 200目，并制备成浓度 20 55wt%的矿浆；
B、将铁质矿浆加入反应器内，加入硫酸在搅拌状态下搅拌浸出；
C、铁质矿浸出完成后，在所浸出矿浆中加入镁质矿浆浸出镁，将铁沉淀为黄钠铁矾；
D、沉铁完成后，加入中和剂氢氧化镁、氢氧化钠或氢氧化钙进行中和除铝硅；
E、过滤后的浸出液，用亚胺基二乙酸型离子交换树脂吸附镍离子，吸附饱和后用硫酸洗涤解吸镍离子，产出含镍45 50g/L的富集硫酸镍溶液；
F、硫酸镍溶液经净化脱杂、电解产出电解镍产品；
G、离子交换树脂吸附镍离子后液含硫酸镁溶液，加入氢氧化钙得到氢氧化镁，部分返回本工艺流程作为中和剂使用，多余部分再经碳化、热解后得到碳酸镁，再煅烧碳酸镁得到
氧化镁产品。
本发明上述步骤D中加入的中和剂是在本工艺之后的步骤G中所得到的氢氧化镁。本发明所述的红土镍矿分选出的铁质矿含镍0. 8 1. 8%、铁15 30%、镁< 15% ； 镁质矿含镍0. 8 1. 8%、铁< 15%、镁10 30%。本发明的突出优点在于
本发明在高酸度、高酸矿比条件下，不需要密闭、加压、加氧，在常压下即可把红土镍矿的铁质矿中的镍充分浸出到液相中，铁被充分氧化成三价态。本发明在浸出铁质矿完成后加入镁质矿，提高pH值，使三价铁达到沉淀铁钒条件，在沉淀过程中释放出其所消耗的酸，利用残酸及释放的酸进行镁质矿中镍的浸出，降低了镍浸出的整体酸耗，进一步地，减少了反应器数量。由于镁质矿比铁质矿容易浸出，可在较低的酸度下进行，用镁质矿原位沉淀铁矾，沉淀为黄钠铁矾，还改善了浸出渣的过滤性， 降低过滤能耗。本发明在铁沉淀完成后，加入后续流程中回收的氢氧化镁或氢氧化钠/氢氧化钙等碱，进一步地沉淀铝、硅，使酸浸矿浆的过滤性得到加强，进一步地，使湿法工艺中的镁可以回用，节约了生产成本。本发明采用离子交换树脂吸附解吸镍离子，得到富集的硫酸镍溶液，经净化脱杂后直接电解。取消了镍沉淀以及重新溶解的工序，节约了生产成本。
说明书附图为本发明的原则工艺流程图。 具体实施例下面通过具体实施例对本发明所述技术方案作进一步详细描述，实施例的给出决不是限制本发明。本发明是一种红土镍矿硫酸浸出直接电解的工艺，实现步骤如下
实施例1 取红土镍铁质矿(含镍0. 8 1. 8%、铁15 30%、镁< 15%)200g磨矿至-100 目，加水制备成含固30%的铁质矿浆。取红土镍镁质矿(含镍0. 8 1. 8%、铁< 15%、镁10 30%) 200g磨矿至-100目， 加水制备成含固30%的镁质矿浆。在铁质矿浆中缓慢加入硫酸120ml，常压搅拌，进行铁质矿硫酸浸出，浸出时间4 小时。在完成浸出的酸浸矿浆中，缓慢加入制备好的镁质矿浆，加入20g硫酸钠，常压搅拌，监测PH值，直到pH=3. 0，停止加入镁质矿浆，继续搅拌3小时，完成沉淀铁钒。缓慢加入氢氧化钙溶液，监测PH值，直到pH=6. 0，稳定无变化后完成铝硅沉淀。过滤，清液为硫酸镍、镁溶液，进入离子交换树脂柱吸附镍离子，吸附后液中镍离子浓度<0. 2g/L后，用酸度为300g/L的硫酸洗涤离子交换树脂，得到镍离子浓度为48g/L 的硫酸镍溶液。硫酸镍溶液经净化脱杂，直接电解得到电解镍。离子交换后母液为硫酸镁溶液，加入氢氧化钙溶液中和至pH>10，得到氢氧化镁，部分返回流程，其余经碳化、热解后镁、钙分离，得到碳酸镁。实施例2 取红土镍铁质矿(含镍0. 8 1. 8%、铁15 30%、镁< 15%) 200g磨矿至-160目，加水制备成含固35%的铁质矿浆。取红土镍镁质矿(含镍0. 8 1. 8%、铁< 15%、镁10 30%) 200g磨矿至-100目， 加水制备成含固30%的镁质矿浆。在铁质矿浆中缓慢加入硫酸110ml，常压搅拌，进行铁质矿硫酸浸出，浸出时间4 小时。在完成浸出的酸浸矿浆中，缓慢加入制备好的镁质矿浆，加入20g硫酸钠，常压搅拌，监测PH值，直到pH=3. 0，停止加入镁质矿浆，继续搅拌3小时，完成沉淀铁钒。缓慢加入氢氧化钙溶液，监测PH值，直到pH=6. 0，稳定无变化后完成铝硅沉淀。过滤，清液为硫酸镍、镁溶液，进入离子交换树脂柱吸附镍离子，吸附后液中镍离子浓度<0. 2g/L后，用酸度为300g/L的硫酸洗涤离子交换树脂，得到镍离子浓度为50g/L 的硫酸镍溶液。硫酸镍溶液经净化脱杂，直接电解得到电解镍。离子交换后母液为硫酸镁溶液，加入氢氧化钙溶液中和至pH>10，得到氢氧化镁， 部分返回流程，其余经碳化、热解后镁、钙分离，得到碳酸镁。实施例3 取红土镍铁质矿(含镍0. 8 1. 8%、铁15 30%、镁< 15%) 200g磨矿至-200目，加水制备成含固40%的铁质矿浆。取红土镍镁质矿(含镍0. 8 1. 8%、铁< 15%、镁10 30%) 200g磨矿至-100目， 加水制备成含固30%的镁质矿浆。在铁质矿浆中缓慢加入硫酸95ml，常压搅拌，进行铁质矿硫酸浸出，浸出时间4小时。在完成浸出的酸浸矿浆中，缓慢加入制备好的镁质矿浆，加入20g硫酸钠，常压搅拌，监测PH值，直到pH=3. 0，停止加入镁质矿浆，继续搅拌3小时，完成沉淀铁钒。缓慢加入氢氧化钙溶液，监测PH值，直到pH=6. 0，稳定无变化后完成铝硅沉淀。过滤，清液为硫酸镍、镁溶液，进入离子交换树脂柱吸附镍离子，吸附后液中镍离子浓度<0. 2g/L后，用酸度为300g/L的硫酸洗涤离子交换树脂，得到镍离子浓度为46g/L 的硫酸镍溶液。硫酸镍溶液经净化脱杂，直接电解得到电解镍。离子交换后母液为硫酸镁溶液，加入氢氧化钙溶液中和至pH>10，得到氢氧化镁， 部分返回流程，其余经碳化、热解后镁、钙分离，得到碳酸镁。
权利要求
1.一种红土镍矿硫酸浸出直接电解的方法，其特征是对红土镍矿中的含铁15 30% 的铁质矿和含镁10 30%的镁质矿分别磨矿、制浆，在200 300g/L的酸度和0. 8 1. 2 1的酸矿质量比下硫酸浸出铁质矿，加入镁质矿浆调整PH值至3. 0沉淀铁矾，母液中再加碱性中和剂调整PH值至6. 0脱除铝硅，过滤后的浸出液用离子交换树脂吸附镍离子，吸附饱和后用酸洗涤解吸镍离子，产出的富集硫酸镍溶液经净化脱杂、电解产出电解镍产品，经离子交换树脂后的含硫酸镁溶液加入氢氧化钙中和沉淀、碳化分离镁钙后得碳酸镁。
2.按权利要求1所述的红土镍矿硫酸浸出直接电解的方法，其特征是具体步骤为A、将红土镍矿分选为铁质矿和镁质矿，分别磨矿至粒度60 200目，并制备成浓度 20 55wt%的矿浆；B、将铁质矿浆加入反应器内，加入硫酸在搅拌状态下搅拌浸出；C、铁质矿浸出完成后，在所浸出矿浆中加入镁质矿浆浸出镁，将铁沉淀为黄钠铁矾；D、沉铁完成后，加入中和剂氢氧化镁、氢氧化钠或氢氧化钙进行中和除铝硅；E、过滤后的浸出液，用亚胺基二乙酸型离子交换树脂吸附镍离子，吸附饱和后用硫酸洗涤解吸镍离子，产出含镍45 50g/L的富集硫酸镍溶液；F、硫酸镍溶液经净化脱杂、电解产出电解镍产品；G、离子交换树脂吸附镍离子后液含硫酸镁溶液，加入氢氧化钙得到氢氧化镁，部分返回本工艺流程作为中和剂使用，多余部分再经碳化、热解后得到碳酸镁，再煅烧碳酸镁得到氧化镁产品。
3.按权利要求2所述的红土镍矿硫酸浸出直接电解的方法，其特征是步骤D中加入的中和剂是在本工艺之后的步骤G中所得到的氢氧化镁。
4.按权利要求2或3所述的红土镍矿硫酸浸出直接电解的方法，其特征是红土镍矿分选出的铁质矿含镍0. 8 1. 8%、铁15 30%、镁< 15% ；镁质矿含镍0. 8 1. 8%、铁< 15%、 续10 30%。
全文摘要
一种红土镍矿硫酸浸出直接电解的方法，本发明涉及一种硫酸常压浸出低品位红土镍矿的方法，属于湿法冶金技术领域。本方法步骤为，对红土镍矿中的铁质矿和镁质矿分别磨矿、制浆，在高酸度和高酸矿比下硫酸浸出铁质矿，加入镁质矿浆调整pH值沉淀铁矾，母液中再加碱性中和剂脱除铝硅，过滤后的浸出液用离子交换树脂吸附镍离子，吸附饱和后用酸洗涤解吸镍离子，产出的富集硫酸镍溶液经净化脱杂、电解产出电解镍产品，经离子交换树脂后的含硫酸镁溶液加氢氧化钙沉淀、碳化分离镁钙后得碳酸镁。本发明解决了现有工艺流程长以及含镁废水量大、处理困难的缺点，使镁得到开路成为产品，废水可直接外排或回用，同时部分回收的镁可返回流程循环用作中和剂。
文档编号C25C1/08GK102286661SQ20111024640
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者唐瑞祥, 季登会, 杨成武, 王炜, 董建勇, 陈光云, 雷毅 申请人:云南锡业集团(控股)有限责任公司