本發明涉及冶金領域，具體而言，涉及一種含鎳紅土礦的處理工藝。
背景技術：
：根據氧化鎳礦地質成因，通常礦層從上到下分為褐鐵礦層、過渡層和腐泥土層。其中，褐鐵礦層礦石中鐵含量高而鎂含量低，適合采用高壓浸出工藝對褐鐵礦層的礦石進行處理；過渡層礦石中鎳和鎂的含量都有所上升，適合使用還原焙燒氨浸工藝對過渡層的礦石進行處理；下部腐泥土層礦石中雖然鎳的含量比較高，但鎂的含量也很高，一般使用火法工藝對礦石進行冶煉鎳鐵或鎳锍。在對褐鐵礦為主的紅土礦進行高壓浸出過程中，壓力釜的溫度一般控制在250℃，與此對應的釜壓為4MPa，向反應釜中加入硫酸，反應一定時間后，紅土礦中的鎳鈷被大量浸出。該工藝效率較高，但從設備角度而言，此壓力和溫度對加壓反應系統設計、材質、輔助系統及閥門要求都很高，很多設備中國目前尚未掌握制造的核心技術。因而有必要開發一種能夠在較低的溫度和壓力下對含鎳紅土礦進行處理的工藝。技術實現要素：本發明的主要目的在于提供一種含鎳紅土礦的處理工藝，以解決現有的高壓浸出工藝需要在高溫和高壓下進行而現有的反應裝置較難滿足該工藝條件的問題。為了實現上述目的，本發明一方面提供了一種含鎳紅土礦的處理工藝，處理工藝包括：將含鎳紅土礦、三氧化二鐵含量大于50wt％的晶種與硫酸混合得到待反應漿料；及對待反應漿料進行加壓浸出處理，得到浸出渣和含鎳鈷的浸出液，含鎳紅土礦包含元素鎳、鐵、鎂和鈷。進一步地，處理工藝還包括在加壓浸出處理過程中通入氧化性氣體。進一步地，氧化性氣體的分壓為0.05～0.4MPa。進一步地，氧化性氣體選自空氣、氧氣或氧氣含量高于21wt％的富氧空氣。進一步地，三氧化二鐵含量大于50wt％的晶種選自浸出渣、赤鐵礦粉體和鐵紅中的一種或多種；優選地，晶種的用量占含鎳紅土礦的5～25wt％。進一步地，浸出液的酸度為30～50g/L。進一步地，加壓浸出處理過程的處理時間為1～3h。進一步地，加壓浸出處理過程中溫度為180～200℃，壓力為1.0～1.7MPa。進一步地，含鎳紅土礦選自褐鐵礦型含鎳紅土礦和/或同時含有褐鐵礦型含鎳紅土礦和硅鎂鎳礦型含鎳紅土礦的混合型含鎳紅土礦。進一步地，混合型含鎳紅土礦中鎂的含量低于6wt％。應用本發明的技術方案，在加壓浸出處理過程中加入晶種，這有利于提高浸出液中的鎳等金屬元素的浸出速率；同時上述工藝能夠在相對溫和的條件下對含鎳紅土礦進行浸出處理，有利于顯著降低加壓浸出處理過程對反應裝置的耐高溫和耐壓力的要求，進而能夠顯著降低加壓浸出工藝中所需裝置的制造成本，從而實現了絕大部分部件及閥門國產化的要求，因而該工藝的提出具有非常重大的實際應用價值。此外由于晶種的加入為鋁、硅、鈣等易結垢的元素相提供了生長模板，因而晶種的加入還有利于降低反應裝置的結垢風險。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結合實施例來詳細說明本發明。正如
背景技術：
所描述的，現有的高壓浸出工藝需要在高溫和高壓下進行而現有的反應裝置較難滿足該工藝條件。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種含鎳紅土礦的處理工藝，處理工藝包括：將含鎳紅土礦、三氧化二鐵含量大于50wt％的晶種與硫酸混合得到待反應漿料；及對待反應漿料進行加壓浸出處理，得到浸出渣和含鎳鈷的浸出液，上述含鎳紅土礦包含元素鎳、鐵和鈷。較高溫度下，浸出后的鐵元素會轉化成特定的含鐵化合物沉淀而難以被回收。而本申請通過在加壓浸出處理過程中加入三氧化二鐵含量大于50wt％的晶種，能夠為后續溶出的含鐵沉淀提供誘導模板，使得從含鎳紅土礦中溶出的含鐵元素的沉淀在原有晶種上不斷長大。這不僅有利于穩定浸出渣中鐵元素的物相，還有利于增加浸出渣的粒度，改善其沉降或過濾性能。而含有鐵元素的礦相在浸出過程中被破壞，釋放出包裹狀態的含鎳鈷物質，從而有利于提高鎳鈷等金屬元素的浸出效率。同時上述工藝能夠在相對溫和的條件下對含鎳紅土礦進行浸出處理，這有利于顯著降低加壓浸出處理過程對反應裝置的耐高溫和耐壓力的要求，進而能夠顯著降低加壓浸出工藝中所需裝置的制造成本，這實現了絕大部分部件及閥門國產化的要求，因而該工藝的提出具有非常重大的實際應用價值。此外由于晶種的加入為鋁、硅、鈣等易結垢的元素相提供了生長模板，因而晶種的加入還有利于降低反應裝置的結垢風險。在實際處理過程中如果浸出過程的熱量由蒸汽提供時，由于處理溫度的降低，相應地蒸汽的使用量也會降低，進而采用上述含鎳紅土礦的處理工藝還有利于降低工藝成本。在實際的處理工藝中，優選加壓浸出的處理過程中溫度為180～200℃，壓力為1.0～1.7MPa。采用上述處理工藝能夠使得含鎳紅土礦的浸出工藝在較為溫和的條件下進行。一般加壓浸出工藝中，在浸出液中的二價鐵離子占鐵元素總含量的比例隨含鎳紅土礦種類的變化而變化，一般要占到60％以上。而浸出液中二價鐵離子會因被氧化而大量消耗壓縮空氣和中和劑，同時給后續工序的設備增加了負擔。在一種優選的實施方式中，上述處理工藝還包括在加壓浸出處理過程中通入氧化性氣體。通入的氧化性氣體能夠將浸出液中的二價鐵離子氧化，從而有利于降低其對反應裝置中壓縮空氣和中和劑消耗，同時減輕對后續工序的設備的負擔。優選地，上述氧化性氣體的分壓為0.05～0.4MPa。將氧化性氣體的分壓限定在上述范圍內有利于進一步提高鎳鈷等金屬元素的浸出率。上述處理工藝中，本領域技術人員可以選擇本領域常見的氧化性氣體。在一種優選的實施方式中，氧化性氣體包括但不限于空氣、氧氣或氧氣含量高于21wt％的富氧空氣。空氣、氧氣或富氧空氣的來源廣且價格低，選用這兩種氣體有利于降低工藝成本。在一種優選的實施方式中，三氧化二鐵含量大于50wt％的晶種包括但不限于通過本申請方法得到的浸出渣、赤鐵礦粉體和鐵紅中的一種或多種。采用上述物質作為晶種有利于進一步提高后續浸出渣的利用率，降低工藝成本，同時還不引入其他雜質。優選地晶種的用量占含鎳紅土礦的5～25wt％。將晶種的用量限定在上述范圍內有利于進一步提高鎳鈷等元素的浸出速率。實際過程中如果采用現有的浸出方法得到的浸出渣中三氧化二鐵含量大于50wt％也可以作為本申請中的晶種使用。上述處理工藝中，含鎳紅土礦與硫酸的重量比可以根據化學計量關系進行選擇。而浸出液的酸度過低會造成鎳鈷等金屬浸出率達不到要求，酸度過高又會造成雜質過量浸出，同時增加酸的消耗量以及后續中和浸出液所使用的堿量及浸出渣量。在一種優選的實施方式中，上述浸出液的酸度為30～50g/L。將浸出液的酸度限定在上述范圍內有利于進一步提高元素鎳鈷的浸出率，同時還有利于降低浸出液中未反應的硫酸的量，從而有利于減輕后續的對浸出液進行中和處理的工作量。上述處理工藝中，可以選擇根據實際需要選擇加壓浸出工藝的處理時間。在一種優選的實施方式中，加壓浸出處理過程的處理時間為1～3h。加壓浸出處理過程的處理時間包括但不限于上述范圍，但處理時間太長則造成設備體積設計龐大，同時雜質的浸出率會進一步提高，而鎳鈷等金屬元素的浸出率并沒有明顯提高；而處理時間過短又造成鎳鈷等金屬元素的浸出率過低。將加壓浸出處理過程的處理時間限定在上述范圍內有利于提高元素鎳鈷等金屬元素的浸出率，同時降低雜質的浸出率。上述處理工藝中，含鎳紅土礦的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇。在一種優選的實施方式中，含鎳紅土礦選自褐鐵礦型含鎳紅土礦和/或同時含有褐鐵礦型含鎳紅土礦和殘積礦型含鎳紅土礦的混合型含鎳紅土礦。在一種優選的實施方式中，混合型含鎳紅土礦中鎂的含量低于6wt％。含鎳紅土礦處理工藝中鎂元素的浸出是硫酸消耗的主要因素，將含鎳紅土礦中鎂元素的含量限定在上述范圍內有利于降低加壓浸出工藝中硫酸的消耗量。以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述，這些實施例不能理解為限制本發明所要求保護的范圍。含鎳紅土礦1和含鎳紅土礦2的組成見表1。表1元素/wt％NiCoFeAlMg含鎳紅土礦11.10.1392.51.5含鎳紅土礦21.60.12527.5實施例1-3和6-7中的浸出渣晶種采用對比例2中的方法制得。實施例1將1000g含鎳紅土礦1、100g的浸出渣晶種以及310g硫酸(98wt％)進行混合，得到待處理的漿料；將上述待處理的漿料進行加壓浸出處理，得到含鎳鈷浸出液和上述浸出渣，其中加壓浸出處理的溫度為180℃，壓力為1.0MPa，浸出時間為2h，終點酸度為35g/L。含鎳紅土礦中各金屬元素浸出率見表2。表2元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％8788101780實施例2將1000g含鎳紅土礦1、100g的浸出渣晶種以及310g硫酸(98wt％)進行混合，得到待處理的漿料；將上述待處理的漿料進行加壓浸出處理，得到含鎳鈷浸出液和上述浸出渣，其中加壓浸出處理的溫度為200℃，壓力為1.6MPa，浸出時間為2h，終點酸度為35g/L。含鎳紅土礦中各金屬元素浸出率見表3。表3元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％908881580實施例3將1000g含鎳紅土礦1、100g的浸出渣晶種以及300g硫酸(98wt％)進行混合，得到待處理的漿料；在0.05MPa的氧氣分壓下，將上述待處理的漿料進行加壓浸出處理，得到含鎳鈷浸出液和上述浸出渣，其中加壓浸出處理的溫度為200℃，壓力為1.6MPa，浸出時間為2h，終點酸度為35g/L。含鎳紅土礦中各金屬元素浸出率見表4。表4元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％929061585實施例4將1000g含鎳紅土礦1、50g的鐵紅以及310g硫酸(98wt％)進行混合，得到待處理的漿料，其中鐵紅為全豐礦產品加工廠190型產品；在0.05MPa的氧氣分壓下，將上述待處理的漿料進行加壓浸出處理，得到含鎳鈷浸出液和浸出渣，其中加壓浸出處理的溫度為200℃，壓力為1.6MPa，浸出時間為2h，終點酸度為35g/L。含鎳紅土礦中各金屬元素浸出率見表5。表5元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％898891683實施例5將1000g含鎳紅土礦1、250g的赤鐵礦以及310g硫酸(98wt％)進行混合，得到待處理的漿料，赤鐵礦為華偉礦產品加工廠600型產品；在0.4MPa的氧氣分壓下，將上述待處理的漿料進行加壓浸出處理，得到含鎳鈷浸出液和浸出渣，其中加壓浸出處理的溫度為200℃，壓力為1.6MPa，浸出時間為2h，終點酸度為35g/L。含鎳紅土礦中各金屬元素浸出率見表6。表6元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％95915.51480實施例6將1000g含鎳紅土礦1、100g的浸出渣晶種以及310g硫酸(98wt％)進行混合，得到待處理的漿料；在0.05MPa的氧氣分壓下，將上述待處理的漿料進行加壓浸出處理，得到含鎳鈷浸出液和浸出渣，其中加壓浸出處理的溫度為150℃，壓力為0.8MPa，浸出時間為2h，終點酸度為35g/L。含鎳紅土礦中各金屬元素浸出率見表7。表7元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％858412.51677實施例7將1000g含鎳紅土礦2、100g的浸出渣晶種以及500g硫酸(98wt％)進行混合，得到待處理的漿料；在0.05MPa的氧氣分壓下，將上述待處理的漿料進行加壓浸出處理，得到含鎳鈷浸出液和浸出渣，其中加壓浸出處理的溫度為150℃，壓力為0.8MPa，浸出時間為2h，終點酸度為35g/L。含鎳紅土礦中各金屬元素浸出率見表8。表8元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％919061585對比例1將含鎳紅土礦1與硫酸(98wt％)按重量比1000：310進行混合得到待處理的漿料；將上述待處理的漿料進行加壓浸出處理，得到含鎳鈷浸出液和浸出渣，其中加壓浸出處理的溫度為200℃，壓力為1.6MPa，浸出時間為2h，終點酸度為35g/L。含鎳紅土礦中各金屬元素浸出率見表9。表9元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％908881580對比例2將含鎳紅土礦1與硫酸(98wt％)按重量比1000：310進行混合得到待處理的漿料；將上述待處理的漿料進行加壓浸出處理，得到含鎳鈷浸出液和浸出渣，其中加壓浸出處理的溫度為250℃，壓力為4.0MPa，浸出時間為2h。含鎳紅土礦中各金屬元素浸出率見表10。表10元素NiCoFeAlMg浸出率/wt％95.59531078但采用此法所采用的設備投資要明顯高于實施例1。從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果：通過實施例2和3可知，通過氧化性氣體進行加壓浸出時，有利于提高金屬元素的浸出率；通過實施例3與6可知，將浸出溫度和浸出壓力限定一定范圍內有利于提高金屬元素的浸出率；通過實施例3與7可知，當含鎳紅土礦中鎂元素的含量大于6wt％時，酸的用量大幅增加。通過實施例2與對比例1可知，加入晶種(浸出渣)后金屬元素的浸出率較高；通過實施例1至7與對比例2可知，采用本申請所提供的浸出工藝在較低的溫度壓力下基本可以獲得高溫高壓條件下相當的有價金屬浸出率，且雜質浸出率可以接受，同時當加壓浸出的溫度和壓力較高時，浸出設備的投資將大大提高。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3