[发明专利]一种由红土镍矿制备氧化镍、氧化镁及二氧化硅产品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理红土镍矿的方法，具体涉及一种由红土镍矿制备氧化镍、氧化镁及二氧化硅产品的方法。 

背景技术

红土镍矿是含镍的矿石经长期风化、浸淋、蚀变、富集而形成的水合氧化铁与水合硅酸镁的混合物，是一种疏松粘土状、含大量水分的氧化镍矿资源，易开采、难加工。目前红土镍矿的可利用部分一般分为三层：褐铁矿层、硅镁镍矿层及介于二者之间的过渡层。红土镍矿的化学成分不仅因矿床而异，即使同一矿床，其镍、钴、铁、镁等的含量也随矿床的深度而变化。根据其化学成分的不同，红土镍矿可以采用火法冶金和湿法冶金处理。 

火法冶金包括还原熔炼生产镍铁工艺和还原硫化熔炼生产镍锍工艺。该方法处理红土镍矿具有流程短、效率高等优点，但能耗高，如采用电炉熔炼，仅电耗就约占操作成本的50％，再加上氧化镍矿熔炼前的干燥、焙烧预处理工艺的燃料消耗，操作成本中的能耗成本约占65％以上。此外，火法工艺对处理的红土镍矿品位有一定要求，矿石含镍每降低1％，生产成本大约提高3％～4％。因此，目前火法工艺主要处理高品位的红土镍矿。 

湿法冶金工艺主要有还原-氨浸法、高压酸浸法、常压酸浸法及微生物浸出法。还原-氨浸工艺是最早的湿法工艺，即红土镍矿经干燥和还原焙烧后进行多段常压氨浸出，该工艺不适合处理含铜和含钴高的红土镍矿以及硅镁镍型的红土镍矿，只适合处理表层的红土镍矿，极大地限制了氨浸法的应用。高压酸浸是上世纪50年代发展起来的工艺，与其他流程相比，高压酸浸法的镍、钴浸出率均较高。但该工艺只适合处理镁含量较低的红土镍矿，矿石中镁含量高会增加酸的消耗，增加生产成本，并对工艺过程造成不良影响。此外，高压的操作条件也限制了该方法的应用。常压酸浸工艺是目前红土镍矿处理工艺研究较为热门的方向，具有工艺简单、投资费用少、操作简单等优点，但回收率低，污染严重。微生物浸出法是一种比较环保的红土镍矿处理方法，但存在生产周期长、微生物培养成本高、有机酸不能循环利用等问题。 

上述红土镍矿处理工艺，都仅着眼于回收矿石中含量较低的镍，有的回收了铁和钴，其他物质都成为废渣、废液排放，不仅占用了大量的土地，而且对生态环境造成巨大的危害，对资源也是浪费。 

近年来，红土镍矿综合利用的研发受到重视。胡启阳等研究了红土镍矿中镍、钴、铁和镁的综合开发利用的工艺，王成彦等发明了一种高镁红土镍矿的处理方法，这两种针对红土镍矿综合利用的新工艺虽然从发展循环经济的角度出发，利用了矿石中镍、钴、镁、铁等元素，并考虑了原料的循环利用，但工艺过程中采用盐酸和硝酸作为浸出剂，对设备要求较高，操作条件不易控制。此外，酸法处理工艺对矿石中镁含量仍有限制，而且，红土镍矿中含量 较高的硅没有加以利用，存在废渣排放问题。因此研究处理红土镍矿的新工艺和新技术，对红土镍矿进行高附加值绿色化综合利用具有重要的实际意义和应用价值。 

发明内容

针对红土镍矿未能合理利用的现状，本发明提供一种以红土镍矿为原料制备氧化镍、氧化镁及二氧化硅产品的方法，为红土镍矿资源的经济开发和高附加值绿色化综合利用提供新技术。 

本发明的目的可以通过以下措施来达到： 

将红土镍矿破碎，磨细至80μm以下，经100℃～200℃干燥脱水，与硫酸铵按照摩尔比1∶1～1∶6混合均匀，加热到250～550℃进行焙烧，保温1～8h。焙烧过程中产生的氨气和三氧化硫采用稀硫酸吸收，制备硫酸铵溶液，经蒸发、浓缩、结晶制备硫酸铵晶体，返回混料用作红土镍矿焙烧的原料。焙烧物料采用2～6倍质量的水在40～90℃溶解30～90min，过滤，得到滤液和1#滤渣。滤液为含有Ni²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、SO₄^2-的溶液，1#滤渣主要成分为二氧化硅，作为微硅粉产品。 

红土镍矿硫酸铵焙烧过程涉及的主要化学反应为： 

Mg₃Si₂O₅(OH)₄+6(NH₄)₂SO₄＝3(NH₄)₂Mg(SO₄)+2SiO₂+6NH₃↑+3H₂O↑