[发明专利]一种氧化镍矿酸浸液两步除铁方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍矿冶炼方法，具体涉及一种氧化镍矿酸浸液两步除铁方法。

背景技术

氧化镍矿是主要的镍矿资源，酸浸工艺是氧化镍矿冶炼的常用技术，其中使用硫酸作为浸出剂的工艺最为常见。氧化镍矿通常分为铁含量较高的铁质矿和镁含量较高的镁质矿两大类。无论是通过常压酸浸、高压酸浸还是堆浸所得到的氧化镍矿酸浸液中都含有铁、镍、钴、镁、铝等金属离子，通常浸出液中的铁离子浓度高于其它金属离子浓度，其中铁质矿的常压酸浸液中铁离子浓度可高达30～50g/L,因此，大多数氧化镍矿酸浸液净化分离的第一步是除铁。

常用的浸出液除铁方法主要有氧化中和法、黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法。氧化中和法是用氧化剂将浸出液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再加入碱液调整溶液的pH值，使Fe³⁺以氢氧化铁的形式沉淀，此法操作简便，但氢氧化铁常以胶体形式沉淀，造成溶液过滤困难，此外，氢氧化铁沉积过程中会有部分或大量的镍、钴、镁、铝等其它金属离子共沉积，造成金属离子的损失。黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法都具有良好的过滤和洗涤性能，但黄钾铁矾难于回收利用，在堆积和存放的过程中还会释放出硫酸而污染环境，因此黄钾铁矾法现在已较少使用；赤铁矿法和针铁矿法因具有除铁产品可以直接出售的优势而成为首选的除铁方法。

针铁矿法可在较低的温度(如低于溶液的沸点温度)下进行，除铁过程能耗不大，但是，针铁矿法沉铁要求在较低的酸度(如pH值在2～4之间)和较低的Fe³⁺浓度(一般在1g/L左右)下进行。氧化镍矿酸浸液的酸度普遍较高，其pH值大多低于1，特别是常压酸浸液，其pH值甚至低于0，而调节溶液的pH值就需要消耗大量的碱性试剂。此外，氧化镍矿酸浸液中铁离子浓度远高于1g/L，有些甚至达到50g/L,若要采用针铁矿法除铁，则需先用还原剂将酸浸液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺以维持溶液中较低的Fe³⁺浓度，接着加入氧化剂缓慢氧化Fe²⁺为Fe³⁺，然后Fe³⁺缓慢水解为针铁矿而从溶液中沉积下来。这不仅需消耗大量的氧化剂和还原剂，而且还延长了沉铁反应的时间。对于铁浓度很高的氧化镍矿酸浸液，人们很少使用针铁矿法除铁。

目前常用的赤铁矿沉铁法是在250℃左右、压力为4MPa左右的条件下进行，即使溶液的酸度很高，溶液中的铁也能以赤铁矿的形式沉积，故铁脱除率较高，但是，此方法能耗很高，还需使用耐高温高压和耐腐蚀性极好的材料制造的高压釜，设备费和操作费都较高。近年来有一些专利提出了在120～200℃范围内沉积赤铁矿，在此低温范围内酸对设备的腐蚀大幅度下降，因而可以使用价格便宜、操作简单的高压釜，从而降低设备投资和维修费用；加上沉铁过程释放的酸可以回收利用，这将大大降低酸耗和冶炼成本。如公开号为CN101392321A的发明专利公开了一种在120～200℃范围内沉淀赤铁矿的方法，但是该法要求在沉铁和浸出之前加入碳质还原剂对矿物进行微波还原焙烧，不适用于氧化镍矿常压酸浸液的直接除铁。

此外，在120～200℃范围内沉积赤铁矿一般在pH>1的条件下进行，与针铁矿除铁法类似，采用赤铁矿法除铁之前也需降低浸出液的酸度。近年来国内外学者提出了各种中和氧化镍矿酸浸液中残酸的工艺，有些专利提出用碱性物质中和浸出液的残酸，如专利WO2013120131A1采用石灰石或碳酸钙中和堆浸液中的酸，使铁以针铁矿的形式沉积。加入碱性物质中和浸出液中的酸可达到调节浸出液酸度的目的，但浸出液中的残酸就难以得到回收利用。有些专利采用镁质矿中和浸出液的残酸，如公开号为CN102212684A、CN101418379A、CN102286661A、WO2001032944A1、AU2011218755A1等专利采用镁质氧化镍矿来中和铁质氧化镍矿酸浸液中的残酸，以提高酸浸液的pH值，但是，这些专利所得到的除铁产物都是难于回收利用、易于造成环境污染的黄钠(钾)铁矾。