[发明专利]用于含镍氧化矿石堆浸的方法

说明书

发明领域

本发明总体涉及浸提含镍氧化矿石的新型湿法冶金方法，以回收镍和钴的价值。特别地，本发明的一个实施方案提供通过添加酸性浸提液以及添加诸如黄铁矿的含硫还原剂来对矿石进行堆浸和/或常压搅拌浸提，从而从含红土矿石的镍和钴中提取镍和钴的方法。

发明背景

下面对本发明背景的论述旨在帮助理解本发明。然而，应理解本论述不是承认或允许所涉及任何材料在本申请的优先权日期前被公开、已知或为部分公知常识。

含镍和钴的含镍氧化矿石沉淀物，典型为红土矿石，其在同一沉淀物中通常包含氧化型矿石、褐铁矿及硅酸盐型矿石、腐泥土矿石。在这样的红土矿石中的铁成分的状态通常为三价铁，即Fe⁺³。较高镍含量的腐泥土矿石往往在商业上通过湿法冶金方法进行加工，所述湿法冶金方法包括焙烧和电熔技术以制备铁镍合金。对于较低镍含量的褐铁矿和褐铁矿/腐泥土矿石的混合物，能量要求、矿渣的具体硅/镁/铝比率造成高的铁镍矿石比率使得所述方法路线过于昂贵且不足，且这些矿石通常在商业上通过火法冶金和湿法冶金相结合的方法例如Caron还原焙烧-碳酸铵浸提法进行处理。

除了常规的高压酸性浸提(HAPL)方法以加工褐铁矿外，在过去十年内已经发展了其它的酸性浸提技术用于开发含镍氧化矿石。例如，在BHP Minerals International Inc的第6,379,636号美国专利中描述的强压酸性浸提(EPAL)；以及在BHP Minerals International Inc的第6,261,527号美国专利和QNI Technology Pty Ltd的第2003209829号澳大利亚专利中描述的常压搅拌浸提。在这些方法中，红土矿石中的三价铁离子被酸溶解，然后在设计条件下被沉淀为赤铁矿石、黄钾铁钒、针铁矿石、水铁矿石和氢氧化物。每种方法都可以用于勘探和处理整个红土矿石主体，即褐铁矿和腐泥土矿石部分。

在压力酸性浸提中，通过在氧化条件下加入含硫化合物，能够在矿石内原位生成硫酸浸提试剂。在Opratko et al的第3,809,549号美国专利和The International Nickel Company of Canada Limited的第CA947089号加拿大专利中，在流入压力容器前，向镍红土原料中加入黄铁矿。在压力容器内，用氧气将黄铁矿氧化为硫酸铁，所述硫酸铁水解为氢氧化铁/氧化铁及浸提试剂、硫酸。上述总的化学反应为放热反应，因此可以用来产生和保持加工容器内的温度为200℃到300℃。

在常压搅拌浸提中，将褐铁矿浆液注入处于常压的搅拌容器内。将酸性浸提溶液引入到搅拌容器内并在容器内搅拌所述矿石浆液以促进酸和矿石的混合。然后在后面的搅拌容器内将所述浸提的褐铁矿浆液与腐泥土矿石浆液混合以浸提腐泥土矿石浆液并实现离子沉淀。在浸提的褐铁矿浆液中，用残余的游离酸浸提腐泥土矿石浆液，且酸随着离子沉淀被释放。固/液分离后，例如逆流倾析(CCD)、流出液，又称富集浸提液(PLS)被送入下游单元操作，在那里回收金属价值。

堆浸是另一种已经被开发用于从含镍氧化型矿石中回收镍和钴含量的方法。此方法的实例在例如BHP Minerals International Inc的第5571308号和第6,312,500号美国专利中进行了描述；堆浸涉及将直接来源于矿石沉淀物的原料矿石堆积成不同高度的堆。将酸性浸提液引入到堆顶部以通过堆向下渗透。PLS从堆底部被引流并进入加工工厂，在加工工厂回收金属价值。

由于红土类型铁矿石中的高Fe/Ni浓缩比，产自常压浸提法和红土矿石堆浸的PLS含有主要为三价铁形式的大量的铁。三价铁离子在Ni/Co回收循环中是不期望出现的，且在大多数情况下，在回收镍和/或钴之前，通过纯化或沉淀为针铁矿、赤铁矿、黄钾铁钒、水铁矿或氢氧化物来除去。通过加入合适的中和剂以提高液体的pH值来进行沉淀。纯化可以使用离子交换(IX)方法实现，例如在第6350420 B1号美国专利(BHP Minerals International Inc)、国际专利公开第WO 00/053820号(BHP Minerals International Inc)和第WO2006/029443号(BHP Billiton SSMTechnology Ltd.)中公开的方法。在离子交换方法中，从PLS中提取镍和钴，使主要杂质留在残液中。