[发明专利]相继或同时浸取含有镍和钴的矿石

说明书

技术领域

本发明涉及从硫化矿石、精矿(concentrate)、红土(laterite)矿石和/或部分氧化的硫化矿石中回收镍和钴的新的湿法冶金方法(hydrometallurgical process)。通常，该方法涉及相继或同时堆浸或常压搅拌浸取红土矿石和/或部分氧化的硫化矿石以及硫化矿石或精矿，以便在有效的镍和钴回收方法中加工两种矿石类型。已发现在浸取红土矿石和/或部分氧化的硫化矿石过程中释放的铁离子(ferric ion)可被用作从硫化矿石或精矿中浸取镍和钴的浸出剂和/或氧化剂。该方法特别适用于处理具有氧化的顶板岩石(cap)的含镍的硫化矿体，或适用于加工一部分矿体已被部分氧化的硫化矿体，或适用于地理上接近并且二者都可得到的红土矿床和硫化矿床。

技术背景

世界镍资源分为两大类：硫化矿石和红土矿石。通常在完全不同的地方发现这些矿石，常对每种类型的矿石单独加工。

开采硫化矿石主要为火法冶金方法(pyrometallurgical process)，其涉及露天开采或地下开采，然后选矿，所述选矿通过首先粉碎矿石，接着通过浮选分离杂质来富集矿石而进行。富集的矿石随后经过熔炼成为镍锍，再经精炼加工回收镍。然而由于硫化物的不完全氧化和废气、矿渣及产物的热损失，贱金属硫化物熔炼加工在能量利用上效率低。

另外的低效率为在来自熔炼的镍矿或精矿的矿渣中大量损失钴值。该熔炼加工还产生二氧化硫，因此为了避免向大气中排放二氧化硫常需要加入硫酸设备而使工艺复杂化。

为克服与硫化物熔炼有关的一些问题，文献中已论述了许多加工镍硫化精矿的湿法冶金方案，主要依赖于研磨或细磨精矿，随后氧化加压浸取硫化物，在浸取过程中产生硫酸。

硫化镍的生物处理也已有描述，其中在细菌协助的浸取后进行溶液纯化、金属分离和电解提取镍。这种类型的加工所需的长停留时间使得在浸取阶段需要极大的反应器，因此由于大量的资金需求使得该方法迄今没有获得商业上的成功。

专有的“Activox”方法依赖于非常精细研磨镍精矿，随后高压氧化浸取镍到硫酸溶液中，接着为已知的杂质除去步骤和回收金属镍。

上述描述的湿法冶金方法通常具有的缺点为硫化物中的大量硫含量被氧化为诸如硫酸盐和亚硫酸盐的高价形式，需要高成本的试剂来中和，以及产生需要处理的诸如硫酸铵或石膏的大量废物。

已报道了铁离子浸蚀金属硫化物的能力。金属硫化物的铁盐协助的浸取为湿法冶金方法，其描述见于D.J.I.Evans等人，InternationalSymposium on Hydrometallurgy(湿法冶金国际研讨会)，如方程式1所示，其中铁离子被转化为亚铁离子，但这种情况下，硫主要作为元素硫而不是硫酸盐被舍弃：

MeS+2Fe³⁺＝Me⁺²+2Fe²⁺+S⁰             方程式1

其中Fe³⁺对S^2-的化学计量重量比为3.5∶1。

铁离子可作为氯化铁或作为硫酸铁加入，这些已在处理诸如铜、锌、镍或钴的硫化物中公开。这些铁基化学品作为用于以这种方式加工的原材料从外部提供。

然而一些硫化矿体具有氧化的顶板岩石，或在矿床中有部分氧化的区域(氧化矿)。氧化矿不易使用浮选方法选矿。由于以这种方法难以加工氧化矿，需要分开加工这些原料，所以硫化矿体的氧化的顶板岩石和部分氧化的矿石常被丢弃。

另一方面，开采红土矿石基本上为整体矿层加工，因为没有有效的方法将镍和钴从诸如铁、镁和硅酸盐的主要杂质中分离或浓缩。红土镍和钴矿床主要含有氧化型矿石，即褐铁矿，和硅酸盐型矿石，即腐泥土，以及其它部分，如绿脱石。褐铁矿和腐泥土通常作为两层存在同一矿床中并通过过渡带隔开。优选高品位褐铁矿和腐泥土用于商业加工以减小设备尺寸。这导致了同一矿床中较低品位的矿石和过渡带矿石也被作为废料丢弃。

镍含量较高的腐泥土趋向通过火法冶金方法处理，涉及焙烧和电熔炼技术生产镍铁。镍和钴含量较高的褐铁矿在商业上通常通过如下方式进行湿法冶金处理：高压酸浸取(HPAL)方法，或火法冶金法和湿法冶金法相结合的方法，例如Caron还原焙烧-碳酸铵浸取法。