[发明专利]一种酸溶性金属化镍锍制备方法

说明书

本发明公开了一种酸溶性金属化镍锍制备方法，包括硫酸熟化阶段、高温还原焙烧阶段以及还原焙烧料的磁选步骤的设计，本发明在褐铁型红土镍矿的常压硫酸浸出过程中，为了提高浸出率和控制溶液中的铁离子为二价，需要采用还原浸出。采用镍铁合金做还原剂，合金中含有的单质镍和铁可将褐铁矿型红土镍矿常压浸出液中的Fesupgt;3+/supgt;还原成Fesupgt;2+/supgt;，且镍铁合金中的镍金属在浸出液得到了富集，通过湿法流程转化成硫酸镍，实现了镍铁合金向硫酸镍的产能转化。除此之外，镍铁合金的加入在热力学上降低了FeOOH与硫酸反应的活化能，极大地促进了FeOOH的浸出反应的发生，提高了常压反应条件下FeOOH的浸出率，因此也促进了红土镍矿中镍的浸出率。

技术领域

本发明涉及红土镍矿的火法冶金工艺，具体而言，涉及一种红土镍矿型两段法固相还原制备酸溶性的金属化镍锍的方法。

背景技术

镍资源通常分为氧化镍矿和硫化镍矿两大类，目前镍产量70％来源于硫化镍矿，然而硫化镍矿资源日益减少，这种供需矛盾日益突出。红土镍矿储量丰富，易于开采，是未来镍的主要来源，充分开发利用红土镍矿资源具有重要的现实意义。

镍矿石可分为两种，红土镍矿石和硅镁镍矿石。红土镍矿石主要产在矿区红土剖面的上部，主要载镍矿物是铁质氧化物，包括赤铁矿和针铁矿等。由于铁的氧化，矿石呈红色，所以被称为红土矿。硅镁镍矿石产在红土剖面的中下部，含镍硅酸盐矿物主要有镍蛇纹石、含镍绿岭石、含镍滑石、镍绿泥石等，镍元素主要呈类质同象和吸附状态存在于上述硅酸盐矿物及其它矿物中。

红土镍矿的成矿规律主要为母岩经风化作用，镍、钴等元素在上层淋滤作用下向下层富集，一般表现为表层褐铁矿化红土镍矿和中部过渡型红土镍矿以及底部基岩硅镁型红土镍矿。

褐铁型红土镍矿主要由针铁矿和赤铁矿组成,此外还有少量的绿泥石（含镍呈层状结构硅酸盐矿物）和利蛇纹石（含镍呈网斑状结构的硅酸盐矿物）。褐铁型红土镍矿具有质地疏松多孔的特点。

一般情况下，褐铁矿占红土镍矿总量的65%～75%；硅镁型矿占15%～25%；过渡矿占10%。

红土镍矿处理工艺包括火法冶金和湿法冶金两种。火法冶金是指在高温下应用冶金炉把有价金属与矿中的大量脉石分离开的各种作业，其主要包括：还原硫化熔炼镍锍工艺、回转窑—矿热炉镍铁工艺、还原焙烧—磁选工艺，这些工艺在红土镍矿冶炼中运用较多，但火法工艺能耗高尤其是要求矿石品位高，不适合处理低品位氧化镍矿。

硫化熔炼制备镍锍工艺：硫化熔炼生产镍锍的工艺是最早用来处理红土镍矿的，早在上世纪二三十年代就得到了应用。当时采用的都是鼓风炉熔炼。上世纪70年代以后建设的大型工厂均采用了电炉熔炼的技术处理红土镍矿生产镍锍。目前几个最大的年产镍量大于4万t的工厂分别在印度尼西亚和新喀里多尼亚。全世界由氧化镍矿生产镍锍的镍量在12万t左右。工艺流程如图1所示。

硫化熔炼的硫化剂有黄铁矿(FeS₂)、石膏(CaS0₄·2H₂0)、硫磺和含硫的镍原料等。采用硫化熔炼处理红土镍矿生产镍锍的工艺的优点是工艺成熟、易于操作，其产品高镍锍具有很大的灵活性，经焙烧脱硫后的氧化镍可直接还原熔炼生产用于不锈钢工业的通用镍，也可以作为常压羰基法精炼镍的原料生产镍丸和镍粉，缺点是镍回收率低，仅为70%，且能耗高、污染大。

还原熔炼制备镍铁工艺：还原熔炼生产镍铁是目前发展较快的红土镍矿火法处理工艺。利用还原熔炼法生产镍铁合金的优点很明显：工艺成熟、设备简单易控、生产效率高，但其不足是需消耗大量冶金焦或电能，能耗大、生产成本高、熔炼过程渣量过多、熔炼温度(1600℃左右)较高、有粉尘污染等。工艺流程如图1所示。