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冶煉紅土鎳礦的方法及系統(tǒng)

3577   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來(lái)源:吳家明  
2022-03-28 15:53:53

權(quán)利要求

1.冶煉紅土鎳礦的方法,其特征在于,包括如下步驟:將紅土鎳礦利用硫酸熟化處理,浸出鎳;所述硫酸熟化的溫度為130~150℃,硫酸熟化的時(shí)間為20-24h;所述硫酸熟化的酸礦質(zhì)量比為1:(0.7~0.9)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉紅土鎳礦的方法,其特征在于,調(diào)整含水率后所述紅土鎳礦的含水率為22%~28%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉紅土鎳礦的方法,其特征在于,所述紅土鎳礦的粒徑為30mm以下。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉紅土鎳礦的方法,其特征在于,所述紅土鎳礦在經(jīng)硫酸熟化處理前,還包括如下步驟:將所述紅土鎳礦調(diào)整至目標(biāo)含水率和粒徑后與濃硫酸混合制成礦漿,將所述礦漿導(dǎo)入熟化浸池進(jìn)行硫酸酸化處理;所述礦漿的濃度為40~50%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉紅土鎳礦的方法,其特征在于,所述紅土鎳礦的鎳品位為0.8%~2%。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冶煉紅土鎳礦的方法,其特征在于,所述浸出鎳包括如下步驟,將經(jīng)過(guò)硫酸酸化處理的礦漿沉鐵沉鎳鐵后收集含鎳沉淀,得到鎳;所述沉鐵包括如下步驟:將經(jīng)過(guò)硫酸酸化處理的礦漿過(guò)濾后收集溶液一,調(diào)節(jié)溶液一的pH值至2.3~3.5,保持0.5~1h;固液分離得到溶液二和含鐵沉淀。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冶煉紅土鎳礦的方法,其特征在于,所述浸出鎳包括如下步驟,將經(jīng)過(guò)硫酸酸化處理的礦漿沉鐵沉鎳鐵后收集含鎳沉淀,得到鎳;所述沉鐵包括如下步驟:將經(jīng)過(guò)硫酸酸化處理的礦漿進(jìn)行過(guò)濾,同時(shí)調(diào)整經(jīng)過(guò)硫酸酸化處理的礦漿的pH值至2.3~3.5,保持0.5~1h,得到溶液二。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的冶煉紅土鎳礦的方法,其特征在于,所述沉鎳包括如下步驟:將所述溶液二調(diào)整pH至5~8,保持0.5~1h,固液分離得到含鎳沉淀。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冶煉紅土鎳礦的方法,其特征在于,所述過(guò)濾過(guò)程中篩的孔徑為0.5~1mm。

10.一種適用于權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的方法的系統(tǒng),其特征在于,包括依次連通的分級(jí)破碎系統(tǒng)、混料機(jī)、熟化浸池和分離洗滌一體機(jī),所述混料機(jī)的進(jìn)料端設(shè)置有硫酸管和水管;所述熟化浸池的底壁坡度為7%,所述熟化浸池的出料端的側(cè)壁上設(shè)置一個(gè)500mm寬木板擋板插口,有多塊500×200×5mm的方板,作為進(jìn)料的擋板,根據(jù)礦漿的出料降低而逐塊下降出料,直至池底;所述分離洗滌一體機(jī)的前端用于固液分離,所述分離洗滌一體機(jī)的后端用于洗滌。

說(shuō)明書(shū)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及冶煉紅土鎳礦的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鎳廣泛應(yīng)用在國(guó)防、航空航天、石油化工、能源等國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。紅土鎳礦是生產(chǎn)鎳鐵的主要原料,主要包括紅土鎳礦和硅鎂鎳礦等。目前對(duì)紅土鎳礦石的處理工藝主要有兩種:

一、火法冶煉,火法又分為鎳鐵法和造锍熔煉法?;鸱ㄒ睙拰?duì)原礦要求高,一般要求原礦品位大于1.5%,適用資源范圍非常小,建設(shè)投資大、生產(chǎn)能耗高,而且煙層環(huán)境污染大特別是冶煉渣無(wú)法利用,環(huán)保壓力大,產(chǎn)品市場(chǎng)適用領(lǐng)域單一。

二、濕法冶煉,濕法又分為硫酸法和氨法,前者主要用硫酸做浸出劑,后者用氨或氨鹽做浸出劑;其中氨法因?yàn)榄h(huán)保問(wèn)題極少使用。濕法中包括高壓浸出法、堆浸法,這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。

高壓浸出法:此方法設(shè)備投資巨大,設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高,高壓釜及配件是鈦合金的,處理量小,耗酸低,浸出一噸鎳礦需要耗酸50噸,鎳浸出率高90%左右,浸出鐵量少是其優(yōu)點(diǎn)。

堆浸法投資少,但占地面積大,周期長(zhǎng),一個(gè)堆3000噸礦,一個(gè)周期需50~60天,且翻堆操作困難,硫酸接觸礦石面積少,所以浸出率低僅30~40%。除了其中礦石經(jīng)過(guò)制成6mm粒度的鎂質(zhì)塊礦石(紅土鎳礦中的一種),浸出效果是很好的。其他紅土鎳礦并不適應(yīng)堆浸這種工藝??傮w而言,此方法礦石原料單一,礦石加工制備環(huán)節(jié)多,投資大。泡浸礦石進(jìn)池出池困難,靜態(tài)浸出,浸出率低,一個(gè)周期泡浸的耗時(shí)是20小時(shí),難以工業(yè)化。

在濕法冶煉的發(fā)展過(guò)程中由單槽出發(fā)展為多槽連續(xù)浸出,攪拌浸出單槽攪拌浸出的耗時(shí)是2~5小時(shí),多槽連續(xù)浸出從進(jìn)礦到出礦耗時(shí)3小時(shí)。從處理量來(lái)說(shuō)達(dá)到了較好的工業(yè)化生產(chǎn),但從浸出率和酸耗來(lái)看進(jìn)步不大,酸耗噸75/NI,浸出率在70~75%,回收率60%左右,固液分離難,五級(jí)逆流冼滌解決了固液分離難的問(wèn)題,但用水量大,t/Ni用水220噸左右,系統(tǒng)水澎漲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種冶煉紅土鎳礦的方法,此方法通過(guò)控制熟化溫度、熟化時(shí)間和熟化時(shí)的酸礦比,顯著提高了鎳和鐵的回收效率。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種適用于前述冶煉紅土鎳礦的方法的系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置異位池,增加了混料機(jī)的出料量,二者相匹配,避免混料機(jī)下游設(shè)備、設(shè)施的處理量不足,導(dǎo)致相互制約影響工作效率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

一方面,本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種冶煉紅土鎳礦的方法,包括如下步驟:將紅土鎳礦利用硫酸熟化處理,浸出鎳;所述硫酸熟化的溫度為130~150℃,硫酸熟化的時(shí)間為20-24h;所述硫酸熟化的酸礦質(zhì)量比為1:(0.7~0.9)。

另一方面,本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種適用于前述方法的系統(tǒng),包括依次連通的分級(jí)破碎系統(tǒng)、混料機(jī)、熟化浸池和分離洗滌一體機(jī),所述混料機(jī)的進(jìn)料端設(shè)置有硫酸管和水管,所述熟化浸池的底壁坡度為7%,所述熟化浸池的出料端的側(cè)壁上設(shè)置一個(gè)500mm寬木板擋板插口,有多塊500×200×5mm的方板,作為進(jìn)料的擋板,根據(jù)礦漿的出料降低而逐塊下降出料,直至池底;所述分離洗滌一體機(jī)的前端用于固液分離,所述分離洗滌一體機(jī)的后端用于洗滌。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明的實(shí)施例至少具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:

本發(fā)明提供的冶煉紅土鎳礦的方法,通過(guò)控制礦石水分、熟化溫度、熟化時(shí)間和酸料比,可以顯著提升各金屬的浸出率,熟化礦漿固液分離時(shí)水穿透性好,利水性好,過(guò)慮效率高,回收率80~90%。同時(shí),對(duì)于鎳品位低到0.8%的礦和高到2%以上的礦石也能達(dá)到98%左右的浸出率,也可在一定程度上解決原礦石的成本。

本發(fā)明提供的冶煉紅土鎳礦的系統(tǒng),整個(gè)浸出段設(shè)備少,生產(chǎn)流程短,能耗低,處理量大,效率高,操作簡(jiǎn)易,崗位少,工藝簡(jiǎn)單。一個(gè)1200m3池子可處理1000噸礦石,進(jìn)料8~10小時(shí),反應(yīng)20小時(shí),出料6小時(shí),進(jìn)料出料兩天完成一個(gè)浸出周期,處理量,可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化操作。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,應(yīng)當(dāng)理解,以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例,因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者,按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者,均為可以通過(guò)市售購(gòu)買(mǎi)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

需要說(shuō)明的是,在不沖突的情況下,本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種冶煉紅土鎳礦的方法,包括如下步驟:將紅土鎳礦利用硫酸熟化處理,浸出鎳;所述硫酸熟化的溫度為130~150℃,硫酸熟化的時(shí)間為20-24h;所述硫酸熟化的酸礦質(zhì)量比為1:(0.7~0.9)。

硫酸在濃度高時(shí)具有強(qiáng)氧化性,由于濃硫酸紅土鎳礦中本身含有一定的水分,H2SO4與紅土鎳礦中的H2O作用,生成H2SO4·H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·4H2O等,在此過(guò)程中釋放大量的熱,同時(shí)使得濃硫酸與紅土鎳礦的料堆升溫,高溫破壞紅土鎳礦的結(jié)構(gòu),并形成一個(gè)水化環(huán)境,被高溫破壞結(jié)構(gòu)的紅土鎳礦中的Mg2+、Fe2+、Ni2+等離子不斷溶于該水化環(huán)境中,形成各金屬離子的硫酸鹽,即各金屬離子在熟化過(guò)程中不斷被浸出。傳統(tǒng)的常壓硫酸浸出法雖然具有工藝簡(jiǎn)單、投資少、能耗低等優(yōu)點(diǎn),但也存在鎳鈷浸出率低、礦漿固液分離困難、浸出液雜質(zhì)含量高和加工成本高等缺點(diǎn)。本發(fā)明提供的冶煉紅土鎳礦的方法通過(guò)將熟化溫度控制在130~150℃,相對(duì)較高的熟化溫度有利于降低溶液中膠質(zhì)的量,即降低溶液的粘度,使酸與礦料之間的傳質(zhì)速度加快,進(jìn)而使浸出反應(yīng)可更充分的進(jìn)行;同時(shí)將酸料比控制在1:(0.7~0.9),可以充分保證H+參與反應(yīng),使得浸出過(guò)程得到增強(qiáng),浸出率顯著提到,過(guò)多的H+不僅會(huì)浪費(fèi)還會(huì)影響目標(biāo)金屬離子的浸出,在控制熟化溫度和酸料比的前提下,控制熟化時(shí)間,可以保證紅土鎳礦的內(nèi)部熟化完全,最終形成浸出率較高的礦漿,保證經(jīng)過(guò)高溫熟化后的礦漿,其中不含有膠體,液體無(wú)粘性,可以直接過(guò)隔篩,進(jìn)入板框過(guò)濾機(jī)上洗滌完成固液分離,大大減少了水的用量。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,上述冶煉紅土鎳礦的方法,調(diào)整含水率后所述紅土鎳礦的含水率為22~28%。控制紅土鎳礦的含水率,可以控制紅土鎳礦與硫酸反應(yīng)時(shí)的放熱量,便于硫酸進(jìn)入紅土鎳礦內(nèi)部,在混料機(jī)的協(xié)同作用下,將25mm~30mm的紅土鎳礦充分破壞至0.5~1mm,最終制備成硫酸與礦石充分混合的礦漿,利于后續(xù)熟化時(shí)金屬離子的浸出。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,上述冶煉紅土鎳礦的方法,所述紅土鎳礦的粒徑為30mm以下。將紅土鎳礦的粒徑控制在30mm以下,可以增加硫酸和紅土鎳礦之間的接觸面積,有利于后續(xù)制備高濃度的礦漿。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,上述冶煉紅土鎳礦的方法,在進(jìn)入所述紅土鎳礦經(jīng)硫酸熟化處理前,還包括如下步驟:將所述紅土鎳礦調(diào)整至目標(biāo)含水率和粒徑后與濃硫酸混合制成礦漿,將所述礦漿導(dǎo)入熟化浸池進(jìn)行硫酸酸化處理;所述礦漿的濃度為40~50%。高濃度的礦漿有利于縮短作業(yè)周期,節(jié)省成本。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,上述冶煉紅土鎳礦的方法,所述紅土鎳礦的鎳品位為0.8%~2%。本發(fā)明提供的方法可冶煉鎳品位低到0.8%的礦和高到2%以上的礦石,同時(shí)對(duì)鐵質(zhì)礦、鎂質(zhì)礦等成分復(fù)雜的礦都能達(dá)到90%以上的浸出率,由于優(yōu)化了冶煉條件,并且酸礦比一定的條件下鎳品位越高成本越低,在此基礎(chǔ)上,可以通過(guò)冶煉鎳品位低的礦石縮減成本,提升經(jīng)濟(jì)效益。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,上述冶煉紅土鎳礦的方法,所述浸出鎳包括如下步驟,將經(jīng)過(guò)硫酸酸化處理的礦漿沉鐵沉鎳后收集含鎳沉淀,得到鎳;所述沉鐵包括如下步驟:將經(jīng)過(guò)硫酸酸化處理的礦漿過(guò)濾后收集溶液一,調(diào)節(jié)溶液一的pH值至2.3~3.5,保持0.5~1h,固液分離得到溶液二和含鐵沉淀。通過(guò)將pH控制在2.3~3.5,可以保證80%以上的鐵都被沉淀出來(lái),固液分離后再沉鐵,可以獲得氫氧化鐵副產(chǎn)品,增加整個(gè)體系的經(jīng)濟(jì)效益。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,上述冶煉紅土鎳礦的方法,所述浸出鎳包括如下步驟,將經(jīng)過(guò)硫酸酸化處理的礦漿沉鐵沉鎳鐵后收集含鎳沉淀,得到鎳;所述沉鐵包括如下步驟:將經(jīng)過(guò)硫酸酸化處理的礦漿進(jìn)行過(guò)濾,同時(shí)調(diào)整經(jīng)過(guò)硫酸酸化處理的礦漿的pH值至2.3~3.5,保持0.5~1h,得到溶液二。在固液分離的同時(shí)進(jìn)行沉鐵,將氫氧化鐵沉淀洗滌后的浸出渣一起排出,可以縮減冶煉周期,減少冶煉成本。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,上述冶煉紅土鎳礦的方法,所述沉鎳包括如下步驟:將所述溶液二調(diào)整pH至5~8,保持0.5~1h,固液分離得到含鎳沉淀。將pH控制在5~8,可以精準(zhǔn)的將鎳沉淀出來(lái),可沉淀98%的鎳,最終得到含鎳35wt%~40wt%品級(jí)較高的氫氧化鎳。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,上述冶煉紅土鎳礦的方法,所述過(guò)濾過(guò)程中篩的孔徑為0.5~1mm。

另一方面,本發(fā)明提供一種適用于前述方法的系統(tǒng),包括依次連通的分級(jí)破碎系統(tǒng)、混料機(jī)、熟化浸池和分離洗滌一體機(jī),所述混料機(jī)的進(jìn)料端設(shè)置有硫酸管和水管,所述熟化浸池的底壁坡度為7%,所述熟化浸池的出料端的側(cè)壁上設(shè)置一個(gè)500mm寬木板擋板插口,有多塊500×200×5mm的方板,作為進(jìn)料的擋板,根據(jù)礦漿的出料降低而逐塊下降出料,直至池底;所述分離洗滌一體機(jī)的前端用于固液分離,所述分離洗滌一體機(jī)的后端用于洗滌。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的目的在于提供一種冶煉紅土鎳礦的方法,工藝流程圖如圖1所示,包括如下步驟:

1、礦石制備:制造一塊曬礦坪,將采出的紅土鎳礦在曬礦坪成堆放置,堆高1~1.5m,堆寬視地形而定,適時(shí)用挖機(jī)翻堆進(jìn)行攤曬,當(dāng)水份達(dá)到22%~28%時(shí),將紅土鎳礦收集堆存并用擋雨布遮擋;在挖機(jī)進(jìn)行翻堆時(shí)隔除300mm以上的塊礦,得到的紅土鎳礦為300mm以下的礦石;

2、破碎:建一個(gè)二級(jí)卾式破碎系統(tǒng),將步驟1中300mm以上的紅土鎳礦(一般為300~500mm)送入一級(jí)破碎系統(tǒng)(300mm以下的進(jìn)入混料機(jī),在混料機(jī)的出口隔篩處再分離,大于25~30mm的反破碎,小于25~30mm的進(jìn)入熟化池),經(jīng)第一級(jí)卾式破碎系統(tǒng)破碎后送出,出料直徑為100mm,再將直徑為100mm的紅土鎳礦轉(zhuǎn)入第二級(jí)卾式破碎系統(tǒng),經(jīng)第二級(jí)卾式破碎系統(tǒng)破碎后出料直徑為25~30mm;未達(dá)到25mm~30mm的紅土鎳礦可再送入二級(jí)卾式破碎系統(tǒng)進(jìn)行破碎,直至直徑達(dá)到25mm~30mm;

3、礦漿制備:將步驟2中制備的25mm~30mm的紅土鎳礦轉(zhuǎn)入6~8m3原料倉(cāng),經(jīng)原料倉(cāng)下部的皮帶運(yùn)輸機(jī)送至圓筒混料機(jī),在圓筒混料機(jī)原料進(jìn)口端設(shè)置有硫酸管和水管,硫酸和25mm~30mm以下的紅土鎳礦一起進(jìn)入圓筒混料機(jī),圓筒混料機(jī)末端設(shè)有隔篩,該隔篩可將大于25~30mm的紅土鎳礦隔除,小于25~30mm以下的紅土鎳礦在混料機(jī)和硫酸的共同作用下進(jìn)行礦石分解,最終在混料機(jī)內(nèi)制備成40~50%濃度的礦漿,然后再將礦漿送入熟化浸池,混料過(guò)程中注意削出泥團(tuán)現(xiàn)象,確?;炝暇鶆颍拍苁顾岱植季鶆?,便于后續(xù)發(fā)酵熟化;同時(shí),隔篩隔除的大于25~30mm以上的進(jìn)入?yún)v式破碎系統(tǒng)破碎后再進(jìn)入原料倉(cāng)和圓筒混料機(jī),重復(fù)步驟2再進(jìn)入步驟3;

4、熟化:步驟3制備的礦漿轉(zhuǎn)入熟化浸池后,在熟化浸池中熟化發(fā)酵20小時(shí),熟化溫度為130℃,酸礦質(zhì)量比為1:0.7,由于硫酸的作用,礦石中的鐵和鎳等金屬離子充分浸出,得到含水25―30%的熟化發(fā)酵礦石;熟化浸池的底壁坡度為7%,進(jìn)料端高,出料端低,所述熟化浸池的出料端的側(cè)壁上設(shè)置一個(gè)500mm寬木板擋板插口,有多塊500×200×5mm的方板,作為進(jìn)料的擋板,根據(jù)礦漿的出料降低而逐塊下降出料,直至池底出料完成;

5、出料:熟化浸池出料時(shí)用水力采礦運(yùn)輸方式,逐級(jí)提開(kāi)熟化浸池的出料口上的擋板,用水或液將礦槳送到圓筒隔篩;

6、過(guò)濾和洗滌:圓筒隔篩設(shè)置在熟化浸池下方,共4m,前面2m用于過(guò)濾,將礦渣在0.5~1mm以上的礦漿固液分離,收集濾液,礦渣在后面的2m被加水洗滌,收集洗滌液,濾液和洗滌液合并為混合液進(jìn)入下一級(jí)處理設(shè)備,被洗滌后的渣進(jìn)入副產(chǎn)品儲(chǔ)備或直接丟棄,過(guò)慮效率高;

7、凈化除雜:將步驟6中得到的清液采用如下方法沉鐵沉鎳:

方法一:

向0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液混合為混合物,將混合物的pH調(diào)整至2.3~3.5,再送入濃密機(jī)或者沉淀池,加入澄清劑(絮凝劑AN912SH),澄清后收集澄清液,再向澄清液中加入氧化劑(雙氧水),同時(shí)注入空氣,保持0.5~1h,以不再產(chǎn)生新的氫氧化鐵沉淀為準(zhǔn),二價(jià)鐵在濃密機(jī)或沉淀池內(nèi)轉(zhuǎn)換為氫氧化鐵沉淀,和混合液中的原有沉淀一起被分離,分離后得到濾液和浸出渣;浸出渣進(jìn)入逆流洗滌,洗滌完成后收集洗滌液,洗滌液和濾液混合得到清液;

或者將0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液混合為混合物,將混合物的pH調(diào)整至2.3~3.5,再送入板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)行冼滌固液分離,得到清液;

由于鐵已經(jīng)在前述固液分離過(guò)程中被除去了,將前述步驟得到的清液的pH調(diào)整至5~8,使鎳離子沉淀出來(lái),得到氫氧化鎳。

方法二:

0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液被送入濃密機(jī)或者沉淀池進(jìn)行固液分離,分離后得到濾液和浸出渣;浸出渣進(jìn)入逆流洗滌,洗滌完成后收集洗滌液,洗滌液和濾液混合得到清液;

或者將0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液送入板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)行固液分離,得到清液;

將前述清液中加入氧化劑和空氣,把清液的pH值調(diào)整為2.3~3.5,加入澄清劑(絮凝劑AN912SH),澄清后收集澄清液,再向澄清液中加入氧化劑(雙氧水),同時(shí)注入空氣,保持0.5~1h至無(wú)心的氫氧化鐵沉淀出來(lái),將沉淀出來(lái)的鐵(30wt%~35wt%的氫氧化鐵)再通過(guò)過(guò)濾、烘干,即可獲得氫氧化鐵副產(chǎn)品;沉淀了鐵后的清液中再將清液pH調(diào)整至5~8,保持一段時(shí)間至無(wú)新的氫氧化鎳沉淀出來(lái)為止,使鎳離子充分沉淀出來(lái),得到氫氧化鎳。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的目的在于提供一種冶煉紅土鎳礦的方法,工藝流程圖如圖1所示,包括如下步驟:

1、礦石制備:制造一塊曬礦坪,將采出的紅土鎳礦在曬礦坪成堆放置,堆高1~1.5m,堆寬視地形而定,適時(shí)用挖機(jī)翻堆進(jìn)行攤曬,當(dāng)水份達(dá)到22%~28%時(shí),將紅土鎳礦收集堆存并用擋雨布遮擋;在挖機(jī)進(jìn)行翻堆時(shí)隔除300mm以上的塊礦,得到的紅土鎳礦為300mm以下的礦石;

2、破碎:建一個(gè)二級(jí)卾式破碎系統(tǒng),將步驟1中300mm以上的紅土鎳礦(一般為300~500mm)送入一級(jí)破碎系統(tǒng)(300mm以下的進(jìn)入混料機(jī),在混料機(jī)的出口隔篩處再分離,大于25~30mm的反破碎,小于25~30mm的進(jìn)入熟化池),經(jīng)第一級(jí)卾式破碎系統(tǒng)破碎后送出,出料直徑為100mm,再將直徑為100mm的紅土鎳礦轉(zhuǎn)入第二級(jí)卾式破碎系統(tǒng),經(jīng)第二級(jí)卾式破碎系統(tǒng)破碎后出料直徑為25~30mm;未達(dá)到25mm~30mm的紅土鎳礦可再送入二級(jí)卾式破碎系統(tǒng)進(jìn)行破碎,直至直徑達(dá)到25mm~30mm;

3、礦漿制備:將步驟2中制備的25mm~30mm的紅土鎳礦轉(zhuǎn)入6~8m3原料倉(cāng),經(jīng)原料倉(cāng)下部的皮帶運(yùn)輸機(jī)送至圓筒混料機(jī),在圓筒混料機(jī)原料進(jìn)口端設(shè)置有硫酸管和水管,硫酸和25mm~30mm以下的紅土鎳礦一起進(jìn)入圓筒混料機(jī),圓筒混料機(jī)末端設(shè)有隔篩,該隔篩可將大于25~30mm的紅土鎳礦隔除,小于25~30mm以下的紅土鎳礦在混料機(jī)和硫酸的共同作用下進(jìn)行礦石分解,最終在混料機(jī)內(nèi)制備成40~50%濃度的礦漿,然后再將礦漿送入熟化浸池,混料過(guò)程中注意削出泥團(tuán)現(xiàn)象,確保混料均勻,才能使酸分布均勻,便于后續(xù)發(fā)酵熟化;同時(shí),隔篩隔除的大于25~30mm以上的進(jìn)入?yún)v式破碎系統(tǒng)破碎后再進(jìn)入原料倉(cāng)和圓筒混料機(jī),重復(fù)步驟2再進(jìn)入步驟3;

4、熟化:步驟3制備的礦漿轉(zhuǎn)入熟化浸池后,在熟化浸池中熟化發(fā)酵22小時(shí),熟化溫度為140℃,酸礦質(zhì)量比為1:0.8,由于硫酸的作用,礦石中的鐵和鎳等金屬離子充分浸出,得到含水25―30%的熟化發(fā)酵礦石;熟化浸池的底壁坡度為7%,進(jìn)料端高,出料端低;所述熟化浸池的出料端的側(cè)壁上設(shè)置一個(gè)500mm寬木板擋板插口,有多塊500×200×5mm的方板,作為進(jìn)料的擋板,根據(jù)礦漿的出料降低而逐塊下降出料,直至池底出料完成;

5、出料:熟化浸池出料時(shí)用水力采礦運(yùn)輸方式,逐級(jí)提開(kāi)熟化浸池的出料口上的擋板,用水或液將礦槳送到圓筒隔篩;

6、過(guò)濾和洗滌:圓筒隔篩設(shè)置在熟化浸池下方,共4m,前面2m用于過(guò)濾,將礦渣在0.5~1mm以上的礦漿固液分離,收集濾液,礦渣在后面的2m被加水洗滌,收集洗滌液,濾液和洗滌液合并為混合液進(jìn)入下一級(jí)處理設(shè)備,被洗滌后的渣進(jìn)入副產(chǎn)品或直接丟棄,過(guò)慮效率高;

7、凈化除雜:將步驟6中得到的清液采用如下方法沉鐵沉鎳:

方法一:

向0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液混合為混合物,將混合物的pH調(diào)整至2.3~3.5,再送入濃密機(jī)或者沉淀池,加入澄清劑(絮凝劑AN912SH),澄清后收集澄清液,再向澄清液中加入氧化劑(雙氧水),同時(shí)注入空氣,保持0.5~1h,以不再產(chǎn)生新的氫氧化鐵沉淀為準(zhǔn),二價(jià)鐵在濃密機(jī)或沉淀池內(nèi)轉(zhuǎn)換為氫氧化鐵沉淀,和混合液中的原有沉淀一起被分離,分離后得到濾液和浸出渣;浸出渣進(jìn)入逆流洗滌,洗滌完成后收集洗滌液,洗滌液和濾液混合得到清液;

或者將0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液混合為混合物,將混合物的pH調(diào)整至2.3~3.5,再送入板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)行冼滌固液分離,得到清液;

由于鐵已經(jīng)在前述固液分離過(guò)程中被除去了,將前述步驟得到的清液的pH調(diào)整至5~8,使鎳離子沉淀出來(lái),得到氫氧化鎳。

方法二:

0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液被送入濃密機(jī)或者沉淀池進(jìn)行固液分離,分離后得到濾液和浸出渣;浸出渣進(jìn)入逆流洗滌,洗滌完成后收集洗滌液,洗滌液和濾液混合得到清液;

或者將0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液送入板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)行固液分離,得到清液;

將前述清液中加入氧化劑和空氣,把清液的pH值調(diào)整為2.3~3.5,加入澄清劑(絮凝劑AN912SH),澄清后收集澄清液,再向澄清液中加入氧化劑(雙氧水),同時(shí)注入空氣,保持0.5~1h至無(wú)心的氫氧化鐵沉淀出來(lái),將沉淀出來(lái)的鐵(30wt%~35wt%的氫氧化鐵)再通過(guò)過(guò)濾、烘干,即可獲得氫氧化鐵副產(chǎn)品;沉淀了鐵后的清液中再將清液pH調(diào)整至5~8,保持一段時(shí)間至無(wú)新的氫氧化鎳沉淀出來(lái)為止,使鎳離子充分沉淀出來(lái),得到氫氧化鎳。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的目的在于提供一種冶煉紅土鎳礦的方法,工藝流程圖如圖1所示,包括如下步驟:

1、礦石制備:制造一塊曬礦坪,將采出的紅土鎳礦在曬礦坪成堆放置,堆高1~1.5m,堆寬視地形而定,適時(shí)用挖機(jī)翻堆進(jìn)行攤曬,當(dāng)水份達(dá)到22%~28%時(shí),將紅土鎳礦收集堆存并用擋雨布遮擋;在挖機(jī)進(jìn)行翻堆時(shí)隔除300mm以上的塊礦,得到的紅土鎳礦為300mm以下的礦石;

2、破碎:建一個(gè)二級(jí)卾式破碎系統(tǒng),將步驟1中300mm以上的紅土鎳礦(一般為300~500mm)送入一級(jí)破碎系統(tǒng)(300mm以下的進(jìn)入混料機(jī),在混料機(jī)的出口隔篩處再分離,大于25~30mm的的紅土鎳礦反破碎,小于25~30mm的的紅土鎳礦進(jìn)入熟化池),經(jīng)第一級(jí)卾式破碎系統(tǒng)破碎后送出,出料直徑為100mm,再將直徑為100mm的紅土鎳礦轉(zhuǎn)入第二級(jí)卾式破碎系統(tǒng),經(jīng)第二級(jí)卾式破碎系統(tǒng)破碎后出料直徑為25~30mm;未達(dá)到25mm~30mm的紅土鎳礦可再送入二級(jí)卾式破碎系統(tǒng)進(jìn)行破碎,直至直徑達(dá)到25mm~30mm;

3、礦漿制備:將步驟2中制備的25mm~30mm的紅土鎳礦轉(zhuǎn)入6~8m3原料倉(cāng),經(jīng)原料倉(cāng)下部的皮帶運(yùn)輸機(jī)送至圓筒混料機(jī),在圓筒混料機(jī)原料進(jìn)口端設(shè)置有硫酸管和水管,硫酸和25mm~30mm的紅土鎳礦一起進(jìn)入圓筒混料機(jī),圓筒混料機(jī)末端設(shè)有隔篩,該隔篩可將大于25~30mm的紅土鎳礦隔除,小于25~30mm以下的紅土鎳礦在混料機(jī)和硫酸的共同作用下進(jìn)行礦石分解,最終在混料機(jī)內(nèi)制備成40~50%濃度的礦漿,然后再將礦漿送入熟化浸池,混料過(guò)程中注意削出泥團(tuán)現(xiàn)象,確?;炝暇鶆?,才能使酸分布均勻,便于后續(xù)發(fā)酵熟化;同時(shí),隔篩隔除的大于25~30mm以上的進(jìn)入?yún)v式破碎系統(tǒng)破碎后再進(jìn)入原料倉(cāng)和圓筒混料機(jī),重復(fù)步驟2再進(jìn)入步驟3;

4、熟化:步驟3制備的礦漿轉(zhuǎn)入熟化浸池后,在熟化浸池中熟化發(fā)酵24小時(shí),熟化溫度為150℃,酸礦質(zhì)量比為1:0.9,由于硫酸的作用,礦石中的鐵和鎳等金屬離子充分浸出,得到含水25~30%熟化發(fā)酵礦石漿;熟化浸池的底壁坡度為7%,進(jìn)料端高,出料端低,所述熟化浸池的出料端的側(cè)壁上設(shè)置一個(gè)500mm寬木板擋板插口,有多塊500×200×5mm的方板,作為進(jìn)料的擋板,根據(jù)礦漿的出料降低而逐塊下降出料,直至池底礦漿放出;

5、出料:熟化浸池出料時(shí)用水力采礦運(yùn)輸方式,逐級(jí)提開(kāi)熟化浸池的出料口上的擋板,將礦槳送到圓筒隔篩;

6、過(guò)濾和洗滌:圓筒隔篩設(shè)置在熟化浸池下方,共4m,前面2m用于過(guò)濾,將礦渣在0.5~1mm以上的礦漿固液分離,收集濾液,礦渣在后面的2m被加水洗滌,收集洗滌液,濾液和洗滌液合并為混合液進(jìn)入下一級(jí)處理設(shè)備,被洗滌后的洗水渣進(jìn)入副產(chǎn)品制備系統(tǒng)或直接丟棄,過(guò)慮效率高;

7、凈化除雜:將步驟6中得到的清液采用如下方法沉鐵沉鎳:

方法一:

向0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液混合為混合物,將混合物的pH調(diào)整至2.3~3.5,再送入濃密機(jī)或者沉淀池,加入澄清劑(絮凝劑AN912SH),澄清后收集澄清液,再向澄清液中加入氧化劑(雙氧水),同時(shí)注入空氣,保持0.5~1h,以不再產(chǎn)生新的氫氧化鐵沉淀為準(zhǔn),二價(jià)鐵在濃密機(jī)或沉淀池內(nèi)轉(zhuǎn)換為氫氧化鐵沉淀,和混合液中的原有沉淀一起被分離,分離后得到濾液和浸出渣;浸出渣進(jìn)入逆流洗滌,洗滌完成后收集洗滌液,洗滌液和濾液混合得到清液;

或者將0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液混合為混合物,將混合物的pH調(diào)整至2.3~3.5,再送入板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)行洗滌固液分離,得到清液;

由于鐵已經(jīng)在前述固液分離過(guò)程中被除去了,將前述步驟得到的清液的pH調(diào)整至5~8,使鎳離子沉淀出來(lái),得到氫氧化鎳。

方法二:

0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液被送入濃密機(jī)或者沉淀池進(jìn)行固液分離,分離后得到濾液和浸出渣;浸出渣進(jìn)入逆流洗滌,洗滌完成后收集洗滌液,洗滌液和濾液混合得到清液;

或者將0.5~1mm以下的渣和步驟6中的混合液送入板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)行固液分離,得到清液;

將前述清液中加入氧化劑和空氣,把清液的pH值調(diào)整為2.3~3.5,加入澄清劑(絮凝劑AN912SH),澄清后收集澄清液,再向澄清液中加入氧化劑(雙氧水),同時(shí)注入空氣,保持0.5~1h至無(wú)心的氫氧化鐵沉淀出來(lái),將沉淀出來(lái)的鐵(30wt%~35wt%的氫氧化鐵)再通過(guò)過(guò)濾、烘干,即可獲得氫氧化鐵副產(chǎn)品;沉淀了鐵后的清液中再將清液pH調(diào)整至5~8,保持一段時(shí)間至無(wú)新的氫氧化鎳沉淀出來(lái)為止,使鎳離子充分沉淀出來(lái),得到氫氧化鎳。

效果例

本效果例的目的在于驗(yàn)證前述冶煉紅土鎳礦的方法的效果。

1、礦石參考,印尼、菲律賓紅土鎳礦中鐵質(zhì)礦、鎂質(zhì)礦等成分品位參考:

表1 印尼紅土鎳礦品位參考

表2 菲律賓土鎳礦品位參考

2、熟化發(fā)酵后的浸出液體主要成分

將表1和表2中所示的礦石均采用前述實(shí)施例的方法進(jìn)行處理,根據(jù)行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)熟化發(fā)酵浸出液中鎳、鐵和鎂的含量,并計(jì)算各金屬的浸出率,整體結(jié)果如表3所示。由表3可知,本發(fā)明提供的冶煉紅土鎳礦的方法的浸出率較高,其中鎳能達(dá)到98.35%以上,而鐵和鎂的浸出率也能達(dá)到80.5%和85.6%以上。

表3 熟化發(fā)酵浸出液體主要成分

3、熟化浸出濾渣數(shù)據(jù)

根據(jù)行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)熟化浸出濾渣經(jīng)水洗后各成分的含量,其中包括Ni、Fe、Mg、Co、Mn、A1、SiO、Cr和Ca,結(jié)果如表4所示。由表4可知,本發(fā)明提供的冶煉紅土鎳礦的方法的洗滌效率較高,洗渣中各金屬的含量均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

表4 熟化浸出濾渣經(jīng)水洗后各成分的含量

本發(fā)明提供的冶煉紅土鎳礦的方法的原理如下:

本發(fā)明提供的冶煉紅土鎳礦的方法主要采用硫酸熟化發(fā)酵浸出,其中,結(jié)晶態(tài)膨脹組分由于晶體生長(zhǎng)穿透周?chē)镔|(zhì)而向外生長(zhǎng)(晶體生長(zhǎng)理論),硫酸穿透進(jìn)粒子中并發(fā)生熱量膨脹,粒子發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程。熟化浸出利用98%濃硫酸與礦石混合浸出鎳金屬的方法。濃硫酸跟水生成相當(dāng)穩(wěn)定的水合物,如H2SO4·H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·4H2O等(在低溫時(shí)這些水合物可從溶液里以晶體形式析出)。由于形成水合氫離子和各種水合物時(shí)放出大量的熱(1mol硫酸在20℃時(shí)與過(guò)量的水混合,溶解熱為85.5kJ),放出的熱量多于吸收的熱量,稀釋濃硫酸時(shí)會(huì)放出大量的熱,紅土鎳礦中含20~28%的水分;紅土鎳礦中含鎂10~20%,“鎂能與濃硫酸反應(yīng),反應(yīng)化學(xué)方程式:Mg+2HSO(濃)=MgSO+SO(g)+2HO,硫酸在濃度高時(shí)具有強(qiáng)氧化性,這是它與稀硫酸最大的區(qū)別之一,濃硫酸和鎂反應(yīng)H2SO4+Mg=MgSO4+H2(氣體)反應(yīng)很劇烈釋放出大量的熱。因此,在濃硫酸強(qiáng)氧化性和鎂和硫酸劇烈反應(yīng)大量的熱作用下礦漿反應(yīng)溫度逐漸升高形成熟化發(fā)酵浸出,使鎳離子溶解而浸出,通過(guò)液固分離~除雜~除鐵—沉鎳~生產(chǎn)氫氧化鎳產(chǎn)品。液固分離后利用除雜上調(diào)PH值時(shí),可順便回收氫氧化鐵或針鐵礦;沉鎳后液可生產(chǎn)高純一水硫酸鎂。


綜上所述,本發(fā)明實(shí)施例提供的冶煉紅土鎳礦的方法有如下優(yōu)點(diǎn):

效果一,通過(guò)將礦石中的水份控制在22~28%,可以控制硫酸與礦石反應(yīng)時(shí)釋放的熱量,再通過(guò)圓筒混料機(jī)帶圓筒隔篩篩分25~30mm以下的礦石與硫酸混合,篩分30mm以上的塊礦送破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎,使礦石充分破碎并控制與硫酸混合的礦石的粒徑,有利于制備更為均勻的礦漿;而均勻的礦漿有利于后續(xù)的充分熟化,提升各金屬離子的浸出率,在本發(fā)明提供的冶煉紅土鎳礦的方法鎳能達(dá)到98.35%以上的浸出率,而鐵和鎂的浸出率也能達(dá)到80.5%和85.6%以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的硫酸濕法冶煉的浸出率;

效果二,由于硫酸在濃度高時(shí)具有強(qiáng)氧化性的高溫熟化發(fā)酵浸出,完全改變了礦石的物理結(jié)構(gòu),礦渣反應(yīng)為硫酸鹽,渣率60%左右,溶解了膠體粘性,完成熟化浸出后,通過(guò)0.5~1mm隔篩隔除粗砂后,直接進(jìn)入板框過(guò)濾及機(jī)上洗滌完成固液分離;

效果三,由于礦石的充分熟化,最終制備的浸出液中基本不含有膠質(zhì),整體粘性很低,在分離洗滌一體機(jī)上即可實(shí)現(xiàn)浸出液的固液分離和浸出渣的洗滌回收,沉淀渣效果好,洗滌水易穿透洗滌效果好,有效控制了水澎漲,金屬回收率85%左右;同時(shí)由于浸出液的粘性低,可采用逆流洗滌,合格液鎳濃度可達(dá)4~5g/L,比堆浸和攪拌浸等工藝減少50%的用水量,大大降低生產(chǎn)成本,還進(jìn)一步提高沉鎳效率,降底輔料單耗;

效果四,本發(fā)明提供的方法提供了兩種不同的除鐵方法,即可在固液分離的同時(shí)除去鐵,也可在固液分離后除去鐵,前者的沉淀鐵和浸出渣一起被處理,可縮減工藝流程,后者可以回收沉淀鐵,得到氫氧化鐵副產(chǎn)物,二者各有優(yōu)缺點(diǎn),可供使用者自由選擇;

效果五,本發(fā)明提供的方法由于充分除去了鐵,相對(duì)于傳統(tǒng)的濕法冶煉,最終的鎳純度更高;

效果六,本發(fā)明提供的適用于前述方法的系統(tǒng),整個(gè)浸出段設(shè)備少,生產(chǎn)流程短,能耗低,處理量大,效率高,操作簡(jiǎn)易,崗位少,工藝簡(jiǎn)單。一個(gè)1200m3池子可處理1000噸礦石,進(jìn)料8~10小時(shí),反應(yīng)20小時(shí),出料6小時(shí),進(jìn)料出料兩天完一個(gè)浸出周期,處理量,可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化操作。

以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍,而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

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