[发明专利]蛇纹石矿的全湿法综合处理方法

说明书

技术领域

本发明是一种以蛇纹石为原料，全湿法制取气相白炭黑、透明碳酸镁、活性氧化镁、硫酸镍，并回收铁、铬为精矿的化工冶金技术。

技术背景

蛇纹石是一种硅酸镍铁镁矿石，一般含SiO₂大约40％、MgO 30～35％、Fe₂O₃10～12％、Ni 0.8～4.0％、Cr 0.5～1.5％，由于其组份是以复盐形式组成于分子结构中，难于分离利用各有价组份。

由于镍的高度化学稳定性和良好的磨光性能，使其不仅在日常的电镀和不锈钢材料中具有广泛的用途，而且，纯镍在雷达、电视、原子能工业、远距离控制等现代新技术中，作为特殊性能的耐腐蚀、耐高温的合金材料，在机械工业、化学工业、军事工业、航天工业上更有其特殊而广泛的用途。随着我国国民经济及环球经济的快速发展，对镍的需求量日愈快增。20世纪90年代以来，世界镍生产量仅仅能供上消费量，甚至发展到国际市场镍库存量只为2天的紧荒程度。为此，加快镍资源的勘探、开发镍技术的提高和增加镍的生产量，成为世界矿冶资源开发的难点和热点。世界镍的资源量为1.6亿吨，其中约30％产于硫化镍(多伴生于硫化铜矿中)，约70％产于氧化镍矿床^[1-3]，氧化镍矿分为镍红土矿(铁高硅镁低，Ni品位1～2％)和硅镁镍铁——即蛇纹石矿(Ni品位1～4％)，后者量大，为代表性的氧化镍矿。我国已探明的镍矿70余处，储量800万吨。居世界第八位。其中，云南省探明储量70万吨，占全国第三位。但按保有储量，其中传统技术能开发利用的硫化镍矿仅占总量的24.79％，而75.21％是难以开发利用的氧化矿——硅酸镍铁镁质矿石，即蛇纹石。

长期以来，蛇纹石作为含镁的矿物用于高炉法制钙镁磷肥的原料。近年来，由于镍的市场走俏，除有人从炼制钙镁磷肥的炉渣中通过复杂的工艺提取镍，更多者是研究和实践直接从蛇纹石类氧化镍矿物直接提取镍。其实现方法大致分为火法工艺和湿法工艺。火法工艺主要是造锍熔炼(将矿石在鼓风炉中熔化，使其发生一定的物理、化学反应，产出低镍锍，再经吹炼成高镍锍，再精炼为电镍或氧化镍产品)和镍铁法(用回转炉——电炉熔炼矿石生产铁镍或氧化镍产品)^[4]，火法工艺虽简便，但能耗高、镍回收率低。湿法工艺有氨浸法、微波加热——FeCl₃——还原焙烧氧化法^[5-6]、高压酸浸法^[7-8]、还原焙烧——酸浸(亚硫酸浸出)法^[9-12]、硫化焙烧——水浸法^[13]等，湿法工艺虽然镍的收率相对比火法高，但工艺复杂，污染严重。无论上述火法工艺还是湿法工艺都存在镍的回收率低，共生有价元素镁、铁、铬等没有综合利用，因而环境污染严重的缺陷。

至今未见对蛇纹石全面综合利用的报导。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种蛇纹石矿的全湿法化工冶金综合利用、全面回收有价组份的方法，它可以分解蛇纹石，同时将其组份以高价值的气相白炭黑、活性氧化镁或透明碳酸镁、硫酸镍及金属镍产出，并同时回收铁、铬为精矿，该方法的产品结构不但合理，而且价值高，还避免了“三废”污染。

解决本发明的技术问题所采用的方案是：用硫酸为浸取剂，以卤化物为活化剂，湿法分解蛇纹石，使其中的硅成气相卤化物形式分解逸出，镁、铁、镍、铬等有价元素成硫酸盐形式进入溶液；硅的气相卤化物经铵化氧化制备成气相白炭黑产品；浸出渣洗涤后送制水泥或砖瓦；浸出液分级沉淀分离并制取相应产品，即，溶液经一次碱化沉淀脱杂制铬精矿，二次碱化沉淀脱杂制铁精矿，三次硫化沉淀转化制硫酸镍，四次碳化沉淀转化制透明碳酸镁及活性氧化镁。酸解硫化镍反应放出之硫化氢以烧碱吸收为硫化钠返回沉镍循环使用；碳化沉镁之母液硫酸铵浓缩结晶成副产品工业硫酸铵。