专利名称：：微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法
技术领域：
：本发明属矿物提取冶金
技术领域：
，确切地说，本发明涉及提供一种微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法。
背景技术：
：镍是一种用途很广的金属，经常用于不锈钢、高温合金、电镀、催化剂和磁体的生产中。虽然镍存在于很多种矿物中，但目前大规模冶炼提取镍的矿物原料有两种，硫化物矿和氧化物矿。硫化物矿一般可通过选矿的方法得到镍精矿。但是，含镍的氧化物矿如红土矿，由于矿物的成因不同，镍和钴以晶格替换的形式存在于矿物中，高度分散，不能通过直接选矿的方法进行富集，只有直接进行化学处理。目前常用的湿法处理工艺有常压酸浸法、高压酸浸法和还原焙烧氨浸法三种工艺。如专利CN1552922A提出常压下用硫酸浸出法提取低品位氧化镍矿。但该方法为亇达到高的镍浸出率，不得不将大量的脉石成份同时浸出，因此浸出过程中酸的消耗量大，后续处理时为了实现浸出液中铁和镍的分离，往往需要加大量的碱来中和。为保证高的镍浸出率并降低酸耗，专利CN10I001964A通过常压浸出和中等压力浸出相结合的工艺从红土矿中回收镍和钴，但该工艺的酸耗依然高达600kg硫酸/吨矿。对于低品位的含镍红土矿，也常采用预还原焙烧的工艺，如Caron法。即利用回转窑或多膛炉进行选择性还原红土矿，之后进行氨浸。Caron法处理时，铁在碱性条件下浸出时同时生成氢氧化物沉淀，对镍特别是钴的吸附损失大，因此镍钴回收率低，镍在70-85%左右，钴一般不超过60%。高压酸浸法可在较低的酸耗下实现高的镍钴浸出率(约95%以上)，根据矿物成份不同，一般为酸耗为250-400kg硫酸/吨矿。该工艺最早在古巴的Moabay进行工业生产，近来在澳大利亚新建的红土矿处理厂也均采用了该方法，成为酸法处理红土矿的主流趋势。高压酸浸工艺的成功是基于铁、镍和钴的硫酸盐随温度升高时热力学稳定性不同，即随温度升高，铁的硫酸盐有水解为赤铁矿沉淀的趋势，而镍、钴的硫酸盐较为稳定，从而实现高温下镍和钴的选择性浸出。铁水解为赤铁矿时会释放出原先溶解时所消耗的酸，所以对于高压酸浸过程来说，铁并不消耗硫酸，整个工艺耗酸较低。虽然从热力学来看溶液中的铁在14(TC以上即可形成赤铁矿沉淀，但由于红土矿中的铁主要以针铁矿的物相存在，在低温下，针铁矿的溶出速度慢，造成镍钴浸出速度慢，同时后续处理时还有浸出矿浆中固体沉降速度慢等因素的影响，因此，目前的高压酸浸工艺都采用高于25(TC(仅Moabay采用245。C的温度)的浸出温度。如此高的浸出温度使高压酸浸法在工业应用时存在一些难点，具体如下1、温度在250-270。C范围时，压力高达3.95.4MPa，对设备的密封如机械搅拌轴套的密封提出很高要求；考虑到防腐问题，需采用衬钛内里的高压釜，故整套系统设备投资巨大，操作条件苛刻。2、在25027(TC温度范围内浸出时，不仅硫酸铁的稳定性下降，硫酸铝的稳定性也下降。后者可单独或同铁一起形成明矾石/铁砜形式沉淀，该沉淀部分沉积在容器内壁，构成设备结垢的主要成份。实际生产中，由于设备结垢严重，往往不得不停产进行设备清洗。3、浸出渣中的硫酸根含量高，主要来自于两个方面一是铝的水解产物，另一是铁的水解产物。其沉淀形式主要是铝明矾石/黄钠铁矾和部分碱式硫酸铁。浸出渣中含有较高的硫酸根(常在10~15%以上)，热力学上不稳定，并且目前的技术条件不能大量处理，所以长期堆存会对环境造成危害。综上，采用湿法工艺处理含镍红土矿目前仍有很大困难常压硫酸浸出时设备简单，但酸碱试剂消耗量大；Caron法工艺能耗偏高，镍钴回收率低；高压酸浸可在有效降低酸耗的情况下实现镍钴的高浸出率，工艺先进，但设备复杂，投资巨大，同时生产中设备的结垢问题和浸出渣的处理问题目前难以解决。为了解决上述湿法工艺处理红土矿时存在的问题，本发明提出还原预焙烧—赤铁矿沉淀转化法浸出提取镍钴的新工艺。
发明内容针对以上技术问题，本发明提供一种微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法。本发明的方法包括以下步骤1、红土矿的还原焙烧在红土矿中加入碳质还原剂，碳质还原剂质量为红土矿质量的2.0~20.0%，混匀后在微波辐射频率为2450土50MHz或916土18MHz的条件下加热5-20min，获得红土矿焙砂。2、赤铁矿沉淀转化法浸出将红土矿焙砂在高压容器内进行浸出，矿浆浓度为10~30%，加入硫酸质量为焙烧前红土矿质量的5.0~35.0%，然后通入富氧空气或纯氧，进行氧化浸出反应，反应温度为120~200°C，反应时间为12(M80min，富氧空气或纯氧的压力控制范围在0.2~4MPa。经过浸出，红土矿中的镍钴进入浸出液、铁转化为赤铁矿沉淀。其中还原剂可选用活性炭、木炭、烟煤或无烟煤等含碳物质，硫酸为浓度93%或98%的工业硫酸。原料为含镍红土矿，其中含Ni0.53wt。/。、Co0.02~0.2wt%。浸出过程中基本无其它气体产生，浸出体系可密闭，控制富氧空气或纯氧的压力衡定即可保证所需氧气的持续供给。本发明方法的有益效果在于1、采用微波加热还原焙烧，由于微波加热为体加热，加热速度快，能量效率高。2、浸出过程酸碱消耗少，镍的浸出率高，相对于铁的选择性高。由于赤铁矿沉淀转化法浸出过程中，净耗酸物质为焙砂中镍、钴有价金属和镁、钙、铝等碱性物质，大量的铁并不消耗酸，相对于常压酸浸酸耗大大降低，转化法浸出过程的硫酸消耗与高压酸浸法相比基本持平，镍与钴的浸出率可保证大于85%以上。3、浸出过程中操作条件温和。由于生成赤铁矿沉淀的温度在高于12(TC即可，本发明选择温度范围120~200°C，相对于高压酸浸的温度25027(TC来说已明显降低。4、由于浸出过程中温度相对较低，矿物中的铝溶出后基本以离子的形式存在于溶液中，不会再水解生成明矾石/铁矾等沉淀，从而可有效减缓设备的结垢问题。5、浸出渣的成份基本为赤铁矿，硫酸根含量少，长期堆存对环境危害小。具体实施例方式为更好的说明本发明的内容，提供以下实施例。实施例中的含镍红土矿主要成份为Fe48.82wt%，Ni1.03wt%，Co0.141wt%，Mg0.356wt%，Ca0.592wt%，Al3.46wt%，Si022.57wt%。实施例l选用活性炭、木炭、烟煤和无烟煤等不同类型的还原剂，将其分别与红土矿混合后，置于2450士50MHz的微波下加热，进行还原焙烧，之后将焙砂冷却、调浆，在高压釜内进行赤铁矿沉淀转化法浸出，镍钴进入浸出液，铁转化为赤铁矿沉淀。控制浸出温度180°C，通入氧气体积分数80%的富氧空气做氧化剂，加入计算量的98%浓硫酸，浸出120min后，结果如表l，钴的浸出率基本与镍的浸出率相同。其中R/O为还原剂与红土矿(干矿)的质量比，A/0为硫酸与红土矿(干矿)的质量比，矿浆浓度10%。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例2选用活性炭为还原剂，加入量为红土矿质量的8.0%，混合后置于频率916土18MHz的微波加热15min，之后将焙砂在密闭的高压釜内进行赤铁矿沉淀转化法浸出，镍钴进入浸出液，铁转化为赤铁矿沉淀。转化浸出时，通入纯氧做氧化剂，控制氧分压为l.OMPa，浸出180min后结果如表2，钴的浸出率基本与镍的浸出率相同。其中A/0为酸与红土矿(干矿)的质量比，矿浆浓度10%。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、一种微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法，其特征在于包括以下步骤(1)在红土矿中加入碳质还原剂，碳质还原剂质量为红土矿质量的2.0～20.0％，混匀后在微波辐射频率为2450±50MHz或916±18MHz的条件下加热5～20min，获得红土矿焙砂；(2)将红土矿焙砂在高压容器内进行浸出，矿浆浓度为10～30％，加入硫酸质量为焙烧前红土矿质量的5.0～35.0％，然后通入富氧空气或纯氧，进行氧化浸出反应，反应温度为120～200℃，反应时间为120～180min，富氧空气或纯氧的压力控制范围在0.2～4.0MPa，红土矿中的镍钴进入浸出液，铁转化为赤铁矿沉淀。2、根据权利要求1所述的微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法，其特征在于所述的红土矿中含Ni0.5~3wt%、Co0.02~0.2wt%。3、根据权利要求1所述的微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法，其特征在于所述的碳质还原剂为含碳物质，包括活性炭、木炭、烟煤或无烟煤。4、根据权利要求1所述的微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法，其特征在于所述的富氧空气为氧气体积分数80%的富氧空气。全文摘要微波还原焙烧-赤铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法，其特征在于包括以下步骤(1)在红土矿中加入碳质还原剂，混匀后在微波辐射的条件下加热5～20min，获得红土矿焙砂；(2)将红土矿焙砂在高压容器内进行浸出。矿浆浓度为10～30％，然后通入富氧空气或纯氧，进行氧化浸出反应。红土矿中的镍钴进入浸出液，铁转化为赤铁矿沉淀。该方法耗酸少，浸出温度相对现有的高压酸浸法大大降低，有利于降低设备造价；同时设备结垢的问题也大为减轻，浸出渣中硫酸根含量也随之下降，利于浸出渣的综合利用。文档编号C22B3/00GK101392321SQ20081022843公开日2009年3月25日申请日期2008年10月31日优先权日2008年10月31日发明者李斌川,畅永锋,岩符,翟秀静申请人:东北大学