專利名稱：從紅土礦提取金屬的方法
從紅土礦提取金屬的方法 發明領域一般而言，本發明涉及從紅土礦提取金屬的方法。具體地說，本發明提供一 種對上述礦石進行硫酸化焙燒，然后用水或稀硫酸浸出此焙燒產物，從而提取其 中的鎳、鈷以及其他金屬的方法。發明背景紅土礦系指由橄欖石或蛇紋石等基性巖經過長期大規模風化淋濾蝕變富集 形成的水合氧化鐵與水合硅酸鎂的混合物，是一種疏松粘土狀、含大量水分的氧 化鎳礦資源，易開采、難加工。目前紅土礦的可利用部分一般分為三層褐鐵礦 層、腐泥土層與介乎二者之間的過渡層。紅土礦的化學成分不僅因礦床而異，即 使同一礦床，其鎳、鈷、鐵、鎂等的含量也隨礦床的深度而變化，這更增加了紅 土礦加工的成本與難度。根據其化學成分的不同，紅土礦可以采用火法冶金或濕 法冶金的方法處理。紅土礦濕法冶金的關鍵環節是浸出，不僅要求充分地溶解鎳、鈷等有價金屬， 還要盡量避免雜質，特別是鐵，大量進入溶液。現在工業上用于處理紅土礦的濕法冶金方法僅有Caron法(還原焙燒-氨浸法)與HPAL法(高壓酸浸法)兩種，它們 都較好地控制了鎳、鈷浸出時鐵的溶解。Caron法通過火法冶金與濕法冶金的結 合，先在還原性氣氛下焙燒礦石，使礦石中的鎳選擇性還原為金屬鎳而鐵盡量還 原為Fe304，焙砂采用氨性介質浸出，避免了鐵與鎂進入溶液。但是Caron法在 焙燒前需要干燥礦石，由于紅土礦通常含有30%~50%的吸附水，其干燥作業能 耗很高。而且Caron法浸出液中的鎳與鈷因浸渣的吸附等原因損失很大，金屬回 收率不高，通常鎳回收率僅70%~80% ，鈷的回收率甚至在40%以下。因此Caron 法雖然是最早工業應用的紅土礦濕法冶金方法，現在正在失去其競爭力。硫酸可以直接從紅土礦中有效地浸出鎳與鈷，避免了高能耗的干燥與還原焙 燒作業，而且硫酸價格低廉，但酸浸無選擇性，礦石中的鐵也幾乎全部進入溶液。 高壓酸浸法利用高溫下鐵的水解反應，在25(TC 27(TC的溫度(蒸氣壓達50個大氣 壓左右)下用稀硫酸浸出紅土礦，將鐵沉淀為赤鐵礦并釋放出硫酸，解決了溶液 除鐵問題，也降低了酸耗，高壓酸浸法曾一度成為處理紅土礦的首選技術。但是 反應器的材料要能在高溫下耐腐蝕、耐壓力，制造工藝要求高，造價昂貴。而且 反應器的結疤現象嚴重，需要經常停車清理，影響高壓酸浸作業的運轉率，從而提高了運行成本。因此，迄今世界上采用此技術的紅土礦項目中，除古巴MoaBay 生產基本正常外，其余均未達到設計能力。硫酸化焙燒或稱選擇性氧化焙燒是濕法冶金中難浸礦石的一種有效的預處 理方法，它通過控制條件下的焙燒，將礦石中難浸的銅、鈷、鎳等非鐵金屬化合 物轉化為其水溶性硫酸鹽，而將鐵轉化為難溶于水的氧化鐵，這樣，在后續的水 浸作業中很容易將銅、鈷、鎳等溶解，而將鐵留在浸出渣中。這種方法過去主要 用于處理硫化礦石，不過文獻中也有試圖將硫酸化焙燒引入處理紅土礦的。例如 N. Zubryckyj等[N. Zubryckyj, D. J. I. Evans and V. N. Mackiw， Preferential shlfation of nickel and cobalt in lateritic ores, Jow/77fl/ o/Meto/s, 17(5): 478 486(1965)]與Y.V. Swamy等[Y.V. Swamy, B.B. Kar and J.K. Mohanty, Physico-chemical characterization and sulphatization roasting of low-grade nickeliferous laterites,69: 89 98(2003)]曾先后報道過用濃硫酸拌和紅土礦進行硫酸化 焙燒。J. H. Canterford [J. H. Canterford, The sulphation of oxidized nickel ores, Paper presented at the International Laterite Symposium, New Orleans, Louisiana, Feb. 19 21, 1979]報道過用二氧化硫-空氣混合氣體進行紅土礦的硫酸化焙燒。拌硫酸 或通二氧化硫-空氣焙燒紅土礦都能達到浸出鎳、鈷及控制鐵溶解的目的。但這 兩種方法都操作不便，而且焙燒時還需要另加燃料供熱。說明書包括上述論述的文章、論文，其目的僅在于為本發明提供背景資料， 并未暗示或表示任何或所有這些構成部分現有技術基礎或本領域公知的技術的 內容與本發明相關。發明內容本發明的目的是提供一種從紅土礦有效而有選擇性地提取金屬的方法，其核 心是以一種簡便、有效、經濟、節能的硫酸化焙燒方法處理紅土礦，從而能夠充分而有選擇性地提取金屬，并控制鐵進入浸出液。所述方法的要點包括(1) 以含硫物質作為焙燒輔料，將磨好的紅土礦與一種或幾種含硫物質充分 混合，并加入或不加硫酸。所述的紅土礦可為褐鐵礦、腐泥土或二者的混合；所 述的含硫物質包括硫磺，以及含鎳、鈷、銅、鐵的硫化礦物的物料(例如礦石或 精礦)。得到的紅土礦與含硫物質的混合物中，硫的總量占混合物總量之比小于 30%w/w，優化的硫總量為15%~25%w/w。(2) 所述混合物然后進行焙燒，將其中的鎳、鈷、銅轉化為各自的硫酸鹽， 鐵轉化為氧化物。所述的焙燒溫度范圍宜控制在450°C~850°C內，最好是在 600。C 750。C。(3) 用水浸出所述焙燒后的物料，浸出條件為溫度30。C 95。C，時間0.5 3 h;加入或不加硫酸，使浸出后溶液中殘留的游離硫酸小于30g/L。(4) 將所述浸出液與浸出渣分離，通過沉淀法或溶劑萃取法或離子交換法從 所述浸出液中回收鎳、鈷和銅。本發明提供的紅土礦硫酸化焙燒-浸出法具有如下特點1、 本發明中，作為焙燒輔料的含硫物質既是硫酸化劑，又可充作燃料。它 們在焙燒前直接混合至紅土礦中，焙燒時既可以提供紅土礦中鎳與鈷的氧化物轉 化成硫酸鹽所需要的硫；又可以利用硫磺或硫化物氧化產生的大量熱能供給礦石 焙燒，而不必另加燃料。比起將含硫物質單獨焙燒產生二氧化硫或制成硫酸再用 來焙燒紅土礦以使其中的鎳與鈷轉化為硫酸鹽，本發明顯然更經濟而簡便。2、 本發明中，紅土礦與焙燒輔料混合均勻后，即可直接給入焙燒爐，無需 預先干燥。鑒于紅土礦通常都含有30%~50%的水分，本發明的這一特點較之需 要預先干燥的方法，如紅土礦的各種火法冶金方法及濕法冶金中的Caron法，都 大大節省了能耗。3、 本發明中，紅土礦與所述輔料混合后焙燒后，得到鎳、鈷、銅主要以硫 酸鹽形式存在，鐵主要以氧化物形式存在的焙燒產物，有利于后續浸出作業中鎳、 鈷、銅的溶解和浸出液中鐵的控制，鎳與鈷的提取率可以超過90%而鐵的溶解可 控制在2%~3%。4、 本發明中，當以鎳、鈷、銅、鐵的硫化物作為焙燒輔料時，所述輔料中 所含的鎳、鈷與銅也同樣轉化為各自的硫酸鹽，焙砂浸出時與紅土礦所含的鎳與 鈷一起被浸出并隨后從浸出液中回收。實施案例下面的實施例只是提供實施本發明的例子，并不表明用本發明所述處理紅土 礦用作焙燒輔料的含硫物質只限于實施例中的物料。本領域的專業人員應當理 解，在不脫離本發明基本精神的前提下，可以作出各種修改和替換。 實施例1將含(干基)1.43%Ni, 0.041%Co, 21.43%Fe， 9.06%Mg及35.43%水分的紅土 礦細磨后分成兩份， 一份與硫磺按重量比4:1混合均勻后，直接給入焙燒爐(試 驗I);另一份在與硫磺按重量比4:1混合的同時拌入5%w/w的濃硫酸后給入焙燒爐(試驗11)。試驗I與試驗II均在70(TC下焙燒1 h，焙砂從爐內直接卸入攪拌 浸出槽，浸出2h。浸出槽無需另外加溫，槽內浸出溫度可達8(TC以上。浸出后 的礦漿固液分離，分別分析浸出渣與浸出液，計算出兩試驗鎳與鈷的浸出率分別 為Ni卯.32%， Co 93.33%, Fe 3,13%(試驗I); Ni 90.48%, Co 93.60%, Fe 2.99%(試驗 11)。可見本發明可以有效提取紅土礦中的鎳與鈷并控制鐵的溶解，同時也反映紅 土礦中拌入硫酸與否，對浸出結果無明顯影響。 實施例2實施例1的紅土礦與含1.62%Cu, 0.58%Co, 0.36%Ni及28.55%S的鈷銅精礦 以及硫磺以4:1:1的重量比均勻混合。所述鈷銅精礦的主要有用礦物有黃銅礦、 黃鐵礦及鈷黃鐵礦。所得的混合物在在65(TC下焙燒2 h，焙砂按實施例1的方 法處理，得到的鎳、鈷與銅浸出率分別為Ni 89.95%, Co 94.02%， Cu 95.67%。 實施例3將含1.85%Ni， 0.053%Co與48.2%水分的紅土礦細磨后分成兩份，各自與含 1.26%Ni， 0.50%Cu, 0.033%Co, 22.76%S與46.68%Fe的磁黃鐵礦精礦按重量比1:1 混合均勻， 一份直接給入焙燒爐(試驗I);另一份加入5n/ow/w硫酸鈉后給入焙燒爐(試驗n)。所述磁黃鐵礦精礦的主要有用礦物有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦 及黃鐵礦等。兩種試驗均按實施例l進行焙燒和浸出，兩試驗的鎳、鈷與銅浸出率分別為Ni 89.73%, Co 91.27%, Cu 93.16%(試驗I); Ni 90.34%, Co 93.18%, Cu 93.99%(試驗11)。試驗顯示加入硫酸鈉的浸出結果略高于不加硫酸鈉。
權利要求
1. 一種從含鎳、鈷的紅土礦有效而有選擇性地提取金屬的方法，所述方法包括(1)將磨好的紅土礦與含硫物質混合，并拌入硫酸或不拌硫酸，所得的混合物然后進行焙燒，使其中的非鐵金屬選擇性轉化為各自的硫酸鹽，鐵轉化為氧化物；(2)用水浸出上述焙燒的物料，將其中的鎳、鈷與銅提取到浸出液中；及(3)將所述浸出液與浸出渣分離，并用選自沉淀法、溶劑萃取法或離子交換法的方法從浸出液中提取鎳、鈷和銅。
2、 如權利要求l所述的方法，其中加入的含硫物質選自硫磺、非鐵金屬的 硫化物或硫酸鈉。
3、 如權利要求2所述的方法，其中加入的非鐵金屬硫化物選自黃銅礦、輝 銅礦、銅藍、磁黃鐵礦、鈷黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦或閃鋅礦。
4、 如權利要求2所述的方法，其中的含硫物質可以是單獨一種加入。
5、 如權利要求2所述的方法，其中的含硫物質可以是幾種混合加入。
6、 如權利要求5所述的方法，其中的含硫物質可以包括硫酸鈉。
7、 如權利要求1所述的方法，其中加入的含硫物質所含硫的總量為全部物 料(干基)的5%~35%w/w。
8、 如權利要求7所述的方法，其中加入的含硫物質所含硫的總量為全部物 料(干基)的15%~25%w/w 。
9、 如權利要求l所述的方法，其中所述焙燒溫度為50(TC到85(TC。
10、 如權利要求9所述的方法，其中所述焙燒溫度為60(TC到75(rC。
全文摘要
本發明涉及一種從含鎳、鈷的紅土礦經濟、有效、節能而有選擇性地提取金屬的方法，所述方法包括(1)將磨好的紅土礦與含硫物質混合，并拌入硫酸或不拌硫酸，所得的混合物然后進行焙燒，使其中的非鐵金屬選擇性轉化為各自的硫酸鹽，鐵轉化為氧化物；(2)用水浸出上述焙燒的物料，將其中的鎳、鈷與銅提取到浸出液中；及(3)將所述浸出液與浸出渣分離，并用選自沉淀法、溶劑萃取法或離子交換法的方法從浸出液中提取鎳、鈷和銅。
文檔編號C22B3/04GK101245414SQ20071007930
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月15日 優先權日2007年2月15日
發明者彤 鄧 申請人:彤 鄧