專利名稱：改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法
技術領域：
本發明涉及鎳礦冶煉方法，具體涉及一種改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦廣品的方法。
背景技術：
世界各地的紅土礦主要分為以褐鐵礦為主和以硅酸鹽礦物為主的紅土礦兩大類，前者鐵含量較高而鎂含量較低，后者鎂含量較高而鐵含量較低。還有部分礦石鐵、鎂含量接近。紅土礦的冶煉技術主要分為火法和濕法兩種。火法冶煉具有不能回收鈷的缺點，主要用于從鐵含量較低的紅土礦中生產鎳鐵；濕法冶煉可以同時提取紅土礦中的鎳、鈷、鐵、鎂等金屬，因而在紅土礦的冶煉開發中占據重要的地位。紅土礦的濕法冶煉目前主要采用酸浸工藝，包括常壓酸浸、堆浸和高壓酸浸等工藝，其中堆浸工藝采用在室溫下浸出礦石，但礦石溶解速度慢，鎳鈷浸出率較低，只適用于處理高鎂含量的紅土礦。常壓酸浸在高于室溫的溫度下進行，浸出過程酸耗量大，且浸出液中存在濃度很高的殘酸，必須加入堿液中和才能進行后續的分離，但堿的中和過程易產生大量Fe (OH) 3膠體，造成過濾困難，此外，中和過程使殘酸未能得到回收利用，造成了酸的浪費；對于高鐵含量的紅土礦，由于鐵礦物溶解速度很慢，必須使用濃度很高的酸在接近沸點的溫度下浸出才能使鐵礦物溶解，因此常壓酸浸更適合處理高鎂含量的紅土礦；但是，相對于堆浸工藝，常壓酸浸工藝操作簡單，設備投資少，占地面積小，因而比堆浸工藝應用更為普遍。高壓酸浸工藝一般在高溫高壓(230 270°C、3 5MPa)下進行，礦石溶解速度快，浸出過程中礦物中的鎳、鈷和鐵先溶解進入浸出液中，接著浸出液中的鐵水解為赤鐵礦而沉積下來；浸出過程實現了鎳鈷和鐵的分離，因此高壓酸浸工藝特別適用于處理高鐵低鎂礦；由于鐵沉積過程釋放的酸可以繼續浸出未溶解的礦石，因此該工藝酸耗較低；但高壓酸浸工藝需要使用耐腐蝕性能優良的材料制成的高壓釜，且要求設備密封良好，因此操作條件苛刻，設備投資和維修費用較高，此外，長期使用高壓釜，其釜壁易形成結垢，這會大大降低高壓釜的生產能力，必須定期停工清除結垢。常壓酸浸和高壓酸浸工藝各有利弊，為了降低酸耗、同時避免使用昂貴的高壓釜，近年來，已有關于綜合利用高鐵含量礦的常壓酸浸液除鐵過程釋放的酸浸出高鎂含量礦的公開報道，其中的除鐵方法包括黃鈉(鉀)鐵礬法、針鐵礦法和赤鐵礦法等。如公開號為CN102212684A、CN101418379A和CN102286661A的發明專利中，在處理高鎂含量礦和高鐵含量礦時均是將鐵最終以黃鈉(鉀)鐵礬的形式沉積，由于黃鈉(鉀)鐵礬中含有較高的硫酸根(常在10 15%以上)，很難回收利用，長期堆放會造成環境污染。采用針鐵礦法除鐵時，需先將Fe3+還原為Fe2+，使Fe3+濃度低于lg/L，再緩慢氧化Fe2+為Fe3+，同時Fe3+緩慢沉淀為針鐵礦；這種沉鐵法對工藝操作控制要求較高，對于鐵濃度較高(遠遠高于lg/L)的紅土礦浸出液來說，Fe3+濃度的控制有一定的困難，需要使用大量的還原劑，這將大大增加紅土礦冶煉成本。因此，將浸出液中的鐵沉積為赤鐵礦是實現酸綜合利用的最理想和首選的途經。赤鐵礦的沉積大多在高壓和高溫(250°C以上)條件下進行，因此必須使用昂貴的高壓釜。近年來也有一些專利提出了在120 200°C沉淀赤鐵礦的方法，在此低溫范圍內酸對設備的腐蝕大幅度下降，因而可以使用價格便宜、操作簡單的高壓釜，從而降低設備投資和維修費用；加上沉鐵過程釋放的酸可以回收利用，這將大大降低酸耗和冶煉成本。如專利CN101392321A公開了一種在120 200°C范圍內沉淀赤鐵礦的方法，但是該法要求在沉鐵和浸出之前加入碳質還原劑對紅土礦進行微波還原焙燒，這將增加浸出過程的工序和成本，此外，從該申請所提供的實施例可看出，該方法只適用于處理高鐵含量礦石，對高鎂含量礦石不適用。通常高鐵含量礦的常壓浸出液的酸度很高，其pH值大多<0，而100 200°C范圍內赤鐵礦沉積所需的pH值在0. 5 I的范圍內，為此必須降低浸出液的酸度才能在200°C以下沉積赤鐵礦。如果加入堿液中和浸出液中的酸，則浸出液中的殘酸就難以得到循環利用。專利CN101001964公開了一種在沉鐵反應之前一次性加入一定量的高鎂含量礦以中和高鐵含量礦浸出液的殘酸的方法，但該專利中各金屬的浸出率不夠理想，從該專利給出的實施例中可以看出，鎳的浸出率大多在90%左右，而鐵的浸出率高達7 10%。本申請人認為這主要是由于高鎂含量礦的一次性加入只能使沉鐵反應初期浸出液的PH值降低，一旦沉鐵反應發生，就會有酸釋放進入溶液中，溶液的酸度就會再次升高，PH值則再次下降，當pH值低于沉鐵反應所要求的pH值范圍時,沉鐵反應就會停止,也就不再有酸釋放出來，這會造成高鎂含量礦浸出不完全，同時高鐵含量礦浸出液中的鐵也不能完全沉積為赤鐵礦
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法。該方法克服了現有常壓酸浸工藝酸耗高和高壓酸浸工藝需要使用昂貴復雜的高壓釜的缺陷，在獲得高的鎳、鈷浸出率的同時實現了鎳鈷、鐵和硅的高效分離，并制取了赤鐵礦產品；且生產過程中的酸耗、能耗和設備投資費用都較低。本發明所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，包括以下步驟(I)將紅土礦分為高鐵含量礦與高鎂含量礦兩部分，將高鐵含量礦加水制得高鐵含量礦水性礦漿；(2)將高鐵含量礦水性礦漿置于第一浸出釜中，加入足夠的無機酸進行常壓浸出，過濾，得到浸出渣A和浸出液B ；(3)將浸出液B投入第二浸出釜中；(4)確定高鎂含量礦的加入量，稱取相應量的高鎂含量礦制成水性礦漿，并將所制得的高鎂含量礦水性礦漿分批次投入到第二浸出釜中，于120 180°C下進行浸出；其中，各批高鎂含量礦水性礦漿的投入時間間隔為10 50min ；(5)將第二浸出釜排出的礦漿過濾，得到浸出渣C和浸出液D ;(6)對浸出渣C進行磁選，得到磁性部分和非磁性部分兩部分固體，其中磁性部分固體作為赤鐵礦產品收集，非磁性部分固體與浸出渣A合并用于回收硅產品；(7)將浸出液D送入鎳、鈷、鋁和鎂回收工序。上述浸出方法中，步驟(4)中，通常是在考慮了高鐵含量礦和高鎂含量礦的組成后，再根據浸出液B中的游離酸含量以及高鐵含量礦浸出液中的鐵沉積所釋放的酸量來確定高鎂含量礦的加入量，通常情況下，高鎂含量礦的加入量為高鐵含量礦的1. 5 4倍。制成高鎂含量礦水性礦漿后，根據浸出液的PH值確定每一批需要加入的髙鎂含量礦水性礦漿的體積，具體可以是先根據浸出液B的pH值確定第一批需要加入的髙鎂含量礦水性礦漿的體積，當第一批髙鎂含量礦浸出完畢，再根據當時浸出液中的PH值來確定下一批需要加入的髙鎂含量礦水性礦漿的體積，依此類推。通常是將高鎂含量礦水性礦漿分成2 7個批次分次投入到第二浸出釜中，其中各批礦漿的體積占高鎂含量礦水性礦漿總體積的5 60%。通常控制高鎂含量礦的總浸出時間在O. 5 3. Oh。步驟⑵中，無機酸與高鐵含量礦的質量比通常為1. 5 4 :1。浸出時的溫度通常為85°C至溶液的沸點溫度之間，浸出的時間為O. 5 3h。本步驟中，所述的無機酸通常為硫酸，硫酸的濃度為93 98% (w/w) ο優選地，還可在步驟(3)中將浸出液B分成幾個批次投入到第二浸出釜中，通常是將浸出液B分成2 5個批次投入第二浸出釜中，各批浸出液的體積占浸出液B總體積的10 60%。更優選地，還可以 在步驟(4)中加入氧化劑和晶種，所述的氧化劑可以是氧氣或者是空氣，加入量為O.1 25g氧氣(或空氣)/g礦(包括高鐵含量礦和高鎂含量礦)；所述的晶種可以是赤鐵礦，加入量為O. 01 O.1g晶種/g礦(包括高鐵含量礦和高鎂含量礦)。本發明所述方法采用常壓酸浸和低溫沉鐵相結合的工藝，先在常壓條件下用酸浸出高鐵含量紅土礦，所得浸出液在較低溫度下沉淀除鐵生成赤鐵礦，使常壓下溶解鐵礦物的大部分酸釋放出來，所釋放的酸及浸出液中的殘酸即用于浸出高鎂含量紅土礦。與現有技術相比，本發明所述方法的優點在于1、鐵在極為溫和的條件下(120 180°C )而不是在高溫高壓(230 270°C )下沉積為赤鐵礦，從而避免了使用對耐腐蝕性和密封性要求極高的昂貴高壓釜，分批次而不是一次性全部加入高鎂含量礦進行浸提可減小浸出釜的體積，從而大大降低了設備投資費用。2、鐵以赤鐵礦的形式沉積使得高鐵含量礦浸出過程所消耗的酸絕大部分都被釋放出來，并用于高鎂含量礦石的浸出，因而大大降低了酸耗量，并實現了無酸液排放，避免了環境污染。3、由于不需在高溫高壓下沉鐵，礦石的浸出也在較低溫度下進行，整個生產過程的能耗顯著降低。4、由于高鎂含量礦是分批次加入高鐵含量礦的浸出液中，使沉鐵過程中浸出液的酸度始終維持在赤鐵礦沉積的適宜PH范圍，避免了浸出液沉鐵過程酸度過高，從而保證了浸出液中的鐵沉積完全，且可獲得可以直接銷售的赤鐵礦產品；另外，由于沉鐵過程連續不斷地進行著，所釋放的酸又可保證每一批高鎂含量礦浸出所需的酸度要求，使得高鎂含量礦能夠浸出完全。
圖1為本發明所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法的一種工藝的工藝流程圖；圖2為本發明所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法的另一種工藝的工藝流程圖；圖3為本發明實施例1所述方法得到的磁性固體的XRD圖譜。
具體實施例方式下面以具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于這些實施例。以下的實施例中選擇了四種礦樣，其中礦樣1#、礦樣2#為高鐵含量紅土礦，礦樣3#、礦樣4#為高鎂含量紅土礦，其元素分析如表I所示。表1:礦樣的元素分析(wt % )
權利要求
1.改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將紅土礦分為高鐵含量礦與高鎂含量礦兩部分，將高鐵含量礦加水制得高鐵含量礦水性礦漿； (2)將高鐵含量礦水性礦漿置于第一浸出釜中，加入足夠的無機酸進行常壓浸出，過濾，得到浸出渣A和浸出液B ; (3)將浸出液B投入第二浸出釜中； (4)確定高鎂含量礦的加入量，稱取相應量的高鎂含量礦制成水性礦漿，并將所制得的高鎂含量礦水性礦漿分批次投入到第二浸出釜中，于120 180°C下進行浸出；其中，各批高鎂含量礦水性礦漿的投入時間間隔為10 50min ； (5)將第二浸出釜排出的礦漿過濾，得到浸出渣C和浸出液D； (6)對浸出渣C進行磁選，得到磁性部分和非磁性部分兩部分固體，其中磁性部分固體作為赤鐵礦產品收集，非磁性部分固體與浸出渣A合并用于回收硅產品； (7)將浸出液D送入鎳、鈷、鋁和鎂回收工序。
2.根據權利要求1所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，其特征在于步驟(4)中，將制得的高鎂含量礦水性礦漿分成2 7個批次投入到第二浸出釜中，各批礦漿的體積占高鎂含量礦水性礦漿總體積的5 60%。
3.根據權利要求2所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，其特征在于高鎂含量礦的總浸出時間為0. 5 3. Oh。
4.根據權利要求1所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，其特征在于步驟(2)中，無機酸與高鐵含量礦的質量比為1. 5 4 :1。
5.根據權利要求1所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，其特征在于步驟(2)中，浸出的溫度為85°C至溶液的沸點溫度之間，浸出的時間為0. 5 3h0
6.根據權利要求1 5中任一項所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，其特征在于步驟(3)中，將浸出液B分批次投入到第二浸出釜中。
7.根據權利要求6所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，其特征在于將浸出液B分成2 5個批次投入第二浸出釜中，各批浸出液的體積占浸出液B總體積的10 60%。
8.根據權利要求6所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，其特征在于步驟(4)中，加入氧化劑和晶種。
9.根據權利要求1 5中任一項所述的改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，其特征在于步驟(4)中，加入氧化劑和晶種。
全文摘要
本發明公開了一種改進的處理高鐵和高鎂含量紅土礦并獲得赤鐵礦產品的方法，包括將紅土礦分成高鐵含量礦與高鎂含量礦兩部分；將高鐵含量礦進行常壓浸出，過濾，所得浸出渣A備用，浸出液B投入第二浸出釜中；確定高鎂含量礦的加入量，將其水性礦漿分批次投入到第二浸出釜中，于120～180℃下進行浸出；將第二浸出釜排出的礦漿過濾，對所得浸出渣C進行磁選，其中磁性部分固體作為赤鐵礦產品收集，非磁性部分固體與浸出渣A合并用于回收硅產品；所得浸出液D送入鎳、鈷、鋁和鎂回收工序。該方法在獲得高的鎳鈷浸出率的同時實現了鎳鈷、鐵和硅的高效分離，并制取了赤鐵礦產品；且生產過程中的酸耗、能耗和設備投資費用都較低。
文檔編號C22B3/44GK103060549SQ20121048758
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者劉葵, 陳星新 申請人:廣西師范大學