1.本發(fā)明屬于濕法冶金技術領域，涉及一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法。

背景技術：

2.紅土鎳礦、粗制鎳銅合金、粗制氫氧化鎳是鎳鈷濕法冶煉行業(yè)常見的原料，這些資源具有錳鎂等雜質含量低，后續(xù)處理工藝簡單，萃取除雜壓力及廢水量少，副產品種類少等優(yōu)點。但該類原料多伴有鐵元素，酸浸液中往往含有較多的鐵離子，選用常規(guī)的除鐵法難以達到較好的除鐵效果，所產生的除鐵渣，渣量大且處置困難。如何高效分離鎳、鐵，并充分實現(xiàn)各元素的資源化，是降低生產成本和降低環(huán)保壓力的關鍵。

3.國內現(xiàn)有鎳濕法冶煉中鎳鐵浸出液除鐵方法主要有以下兩種：中國專利公開號：cn101125587a介紹一種氯化鎳浸出液除鐵方法。采用將氯化浸出液制氫氧化鐵法除鐵，將浸出液升溫后通入氯氣，控制氧化還原電位，將浸出液中的二價鐵氧化為三價鐵，碳酸鎳作為中和劑調節(jié)ph值，制成氫氧化鐵后固液分離，達到深度除鐵的目的。一方面，通入氯氣氧化浸出液中的二價鐵會造成氯氣的浪費，同時氯氣的溢出對人體和環(huán)境有害；另一方面，氫氧化鐵除鐵法中的氫氧化鐵易形成膠體，導致過濾性能下降，會造成鎳金屬的大量損失，收率降低。

4.中國專利公開號：cn106148688a介紹一種濕法冶煉鋅浸出沉鐵工藝。第一段采用常規(guī)黃鉀鐵礬法沉鐵，加入焙砂及碳銨，第二段采用碳銨與碳酸鈣，所得除鐵渣為鐵礬渣。一方面除鐵工藝分為兩段進行除鐵，除鐵工藝復雜繁瑣；另一方面引入除鐵劑引入氨氮、鈣等雜質元素，降低除鐵渣中鐵品位（fe含量25%），同時增加了后續(xù)廢水的處理壓力。

5.在濕法冶金領域，酸浸液除鐵本身是一項較為困難的工作，常規(guī)成熟的除鐵方法在處理高鐵濃度浸出液時都存在一定的問題。中和水解法會產生大量的氫氧化鐵膠體，不僅難以實現(xiàn)液固分離，還容易造成鎳離子的吸附損失。針鐵礦法處理能力有限，一般適用于處理鐵離子濃度在5g/l左右的浸出液，鐵離子濃度較高時，該工藝難以施行。鐵礬法適合處理鐵離子濃度高的浸出液，但由于鐵礬法產生的渣量大，且含硫高含鐵低，很難再回收利用，造成資源浪費、廢渣堆積。

技術實現(xiàn)要素：

6.本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其制備出鐵含量高、鎳含量低的氧化鐵精礦粉，以實現(xiàn)鐵資源的綜合利用。

7.為此，本發(fā)明采用如下的技術方案：一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其以3級立式串釜為主反應器，以含鎳化合物為摻雜添加劑，具體步驟如下：a、向含鎳和鐵的酸浸液中加入含鎳化合物，充分攪拌均勻，得到鎳鐵分離前液；b、在第1級反應釜底部打入鎳鐵分離前液，以純氧制造高氧分壓環(huán)境，在攪拌、氣擾和液體流動的綜合作用下充分反應，反應液通過溢流方式，在3級釜內流動，在第3級反應

釜頂部排出；c、排出液經卸壓后得到鎳鐵分離后液，利用濃密+壓濾+離心的組合進行液固分離，所得固體即為氧化鐵粉，所得液體經so2還原后進入萃取系統(tǒng)作為萃鎳原液。

8.本發(fā)明的含鎳化合物作為摻雜添加劑，起元素分離促進及ph調節(jié)作用。

9.進一步地，所述的酸浸液是指含鎳鐵的金屬氧化物、金屬氫氧化物（如氫氧化鎳）或粗制合金（如鎳銅合金）料的硫酸浸出液，其中，ni

2+

離子濃度為30~80g/l，fe

2+

離子濃度為10~50g/l。

10.進一步地，所述的含鎳化合物為nio、ni(oh)2或nico3的一種或兩種以上的混合物。鎳化合物起到搶奪硫酸根和調節(jié)ph的作用，有利于促進鐵反應沉淀析出，減少鐵礬相的生成。

11.更進一步地，所述含鎳化合物的加入量為5~100g/l。

12.進一步地，所述的鎳鐵分離前液，ph值在3~6，溫度為65~70℃。

13.進一步地，所述的反應釜，每級單獨攪拌，其中第1級不加熱，溫度在50~80℃，熱量來源自鎳鐵分離前液溫度和第2級釜內氣相對流；第2級和第3級采用蒸汽盤管加熱，溫度維持在160~190℃。

14.更進一步地，利用純氧制造高氧分壓環(huán)境，氧分壓維持在0.1~0.6mpa，氧氣通過高壓管路在側壁底部處通入反應液中。

15.更進一步地，每級反應釜設有5個氧氣進氣口，以保障反應能夠更高效均勻的進行。

16.進一步地，所述的鎳鐵分離后液，經卸壓裝置卸壓，產生的蒸汽熱資源返回前端用于維持分離前液溫度，卸壓后的鎳鐵分離后液，在60~90℃條件下進入濃密機，經絮凝沉降后，上清液通過壓濾實現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實現(xiàn)液固分離，所得液體經so2還原，以還原生成的高價金屬離子，所得固體為氧化鐵粉。

17.更進一步地，所述的氧化鐵粉，含硫小于1wt%，含鐵在60~65wt%，水分在10wt%以內，粒度過200目占比在90%以上。

18.與已有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：（1）nio、ni(oh)2或nico3的一種或它們的混合物作為摻雜添加劑，在反應過程中，會與產生的酸發(fā)生持續(xù)中和反應，因此具有調節(jié)ph的作用，可為fe2o3提供穩(wěn)定的生成ph環(huán)境。此外，摻雜添加劑反應產生的額外ni

2+

離子會搶奪溶液中的硫酸根，從而促進鐵離子發(fā)生水解反應，沉淀析出fe2o3，該摻雜添加劑的引入能顯著提升除鐵的限度和除鐵效率。

19.（2）本發(fā)明的摻雜添加劑不向溶液中引入其它雜質元素，還能進一步提高浸出液中的鎳濃度，有利于降低后端的萃鎳成本。

20.（3）本發(fā)明的密閉高壓設備，氧氣通過均勻分布在側壁底部的多個進口打入，氧氣以彌散形式直接沖入反應液底部中，形成氣擾，在增加氣液接觸面積和接觸時間的同時，提升了攪拌效率。

21.（4）本發(fā)明的反應釜采用3級串聯(lián)，溫度呈梯級設置，第1級不加熱，第2級和第3級維持在160~190℃，保障氧化鐵顆粒有一個生成和長大的過程，此外溶液在反應釜流動反應，能夠實現(xiàn)連續(xù)化生產。

22.（5）在摻雜添加劑和高效設備結構的綜合作用下，本發(fā)明可以在180℃以內制備出

鐵含量在60%以上，硫含量在1%以內，粒度過200目占比在90%以上的優(yōu)質氧化鐵精礦粉。

附圖說明

23.圖1為本發(fā)明實施例1得到的固體渣樣的x衍射物相分析圖（xrd）；圖2為本發(fā)明實施例1得到的固體渣樣的掃描電鏡圖（sem）；圖3為本發(fā)明對比例1得到的固體渣樣的x衍射物相分析圖（xrd）；圖4為本發(fā)明對比例1得到的固體渣樣的掃描電鏡圖（sem）。

具體實施方式

24.下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術方案。本領域的技術人員應該明了，所述的實施例僅是幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。

25.本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)新性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

26.實施例1某粗制氫氧化鎳料經硫酸浸出后，得到含鎳63g/l、含鐵21g/l的浸出液，按35g/l濃度加入ni(oh)2添加劑，加入量為51.3g/l，得到ph為4.27的鎳鐵分離前液。將其連續(xù)打入反應釜，2、3級在170℃、0.4mpa氧分壓環(huán)境下進行反應，控制液體通入速度，使溶液在高壓設備內流動反應5h左右，反應結束后，鎳鐵分離后液經卸壓裝置卸壓，產生的蒸汽熱資源返回前端用于維持鎳鐵分離前液溫度。卸壓后的鎳鐵分離后液，在83℃條件下進入濃密機，經聚丙烯酰胺絮凝沉降后，上清液通過壓濾實現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實現(xiàn)液固分離，得到的液體為fe

2+

含量0.82g/l、fe

3+

含量1.28g/l低鐵液，得到的固體為含鐵61.3%、含硫0.92%、含鎳0.29%的氧化鐵精礦粉，除鐵效率達到90.6%，鎳入渣損失率0.28%。圖1為固體渣樣的x衍射物相分析圖（xrd）和掃描電鏡圖（sem），由xrd分析可以看出，固體渣樣的主要成分為fe2o3，未檢測到鐵礬、堿式硫酸鐵、針鐵礦等物質。sem分析可以看出，固體渣樣基本全部由球狀的fe2o3顆粒組成，顆粒大小分布均勻，表明所得固體渣樣是純度很高且粒度分布均勻的氧化鐵精礦粉。

27.對比例1所用條件與實施例1完全相同，但不添加ni(oh)2。卸壓后的分離后液，在83℃條件下進入濃密機，經聚丙烯酰胺絮凝沉降后，上清液通過壓濾實現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實現(xiàn)液固分離，得到的混合液體為fe

2+

含量0.67g/l、fe

3+

含量2.38g/l的低鐵稀釋液，得到的固體為含鐵43.99%、含硫6.6%、含鎳0.17%的渣樣，除鐵效率達到83.6%，鎳入渣損失率0.15%，渣中含鐵低、含硫高，不能作為鋼鐵廠原料使用。圖2為固體渣樣的x衍射物相分析圖（xrd）和掃描電鏡圖（sem），由xrd分析可以看出，固體渣樣的主要成分為fe2o3和鐵礬渣，由于鐵礬物相中鐵元素占比低，硫元素占比卻高，因此明顯降低了渣中的總鐵含量，并提升了渣中硫含量。sem分析可以看出，樣品中除了球狀的fe2o3顆粒外，還含有較多棱角分明的塊狀物，這也進一步證明了渣樣中存在一定的鐵礬渣物質。

28.通過比較實施例1和對比例1可以看出，加入含鎳添加劑，對除鐵效果起著至關重要的作用，不添加摻雜添加劑，所得固體渣樣的鐵含量低、硫含量高，不能作為鋼鐵冶煉原料，難以實現(xiàn)鐵資源綜合利用。

29.實施例2某酸浸液，含鎳73g/l、含鐵26g/l的浸出液，按40g/l濃度加入nico3添加劑，加入量為94.6 g/l，得到ph為4.06的鎳鐵分離前液。將其連續(xù)打入反應釜，2、3級在180℃、0.4mpa氧分壓環(huán)境下進行反應，控制液體通入速度，使溶液在高壓設備內流動反應4h左右，反應結束后，鎳鐵分離后液經卸壓裝置卸壓，產生的蒸汽熱資源返回前端用于維持鎳鐵分離前液溫度。卸壓后的鎳鐵分離后液，在88℃條件下進入濃密機，經聚丙烯酰胺絮凝沉降后，上清液通過壓濾實現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實現(xiàn)液固分離，得到的液體為fe

2+

含量0.76g/l、fe

3+

含量1.19g/l的低鐵稀釋液，得到的固體為含鐵64.1%、含硫0.75%、含鎳0.31%的氧化鐵精礦粉，除鐵效率達到91.7%，鎳入渣損失率0.3%。

30.實施例3某酸浸液，含鎳61g/l、含鐵19g/l的浸出液，按40g/l濃度加入nio添加劑，加入量為19.7g/l，得到ph為3.93的鎳鐵分離前液。將其連續(xù)打入反應釜，2、3級在190℃、0.3mpa氧分壓環(huán)境下進行反應，控制液體通入速度，使溶液在高壓設備內流動反應4h左右，反應結束后，鎳鐵分離后液經卸壓裝置卸壓，產生的蒸汽熱資源返回前端用于維持鎳鐵分離前液溫度。卸壓后的鎳鐵分離后液，在89℃條件下進入濃密機，經聚丙烯酰胺絮凝沉降后，上清液通過壓濾實現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實現(xiàn)液固分離，得到的液體為fe

2+

含量0.38g/l、fe

3+

含量1.23g/l的低鐵稀釋液，得到的固體為含鐵60.9%、含硫0.9%、含鎳0.22%的氧化鐵精礦粉，除鐵效率達到91.3%，鎳入渣損失率0.27%。技術特征：

1.一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，以3級立式串釜為主反應器，以含鎳化合物為摻雜添加劑，具體步驟如下：a、向含鎳和鐵的酸浸液中加入含鎳化合物，充分攪拌均勻，得到鎳鐵分離前液；b、在第1級反應釜底部打入鎳鐵分離前液，以純氧制造高氧分壓環(huán)境，在攪拌、氣擾和液體流動的綜合作用下充分反應，反應液通過溢流方式，在3級釜內流動，在第3級反應釜頂部排出；c、排出液經卸壓后得到鎳鐵分離后液，利用濃密+壓濾+離心的組合進行液固分離，所得固體即為氧化鐵粉，所得液體經so2還原后進入萃取系統(tǒng)作為萃鎳原液。2.如權利要求1所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的酸浸液是指含鎳鐵的金屬氧化物、金屬氫氧化物或粗制合金料的硫酸浸出液，其中，ni

2+

離子濃度為30~80g/l，fe

2+

離子濃度為10~50g/l。3.如權利要求1所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的含鎳化合物為nio、ni(oh)2或nico3的一種或兩種以上的混合物。4.如權利要求3所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述含鎳化合物的加入量為5~100g/l。5.如權利要求1所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的鎳鐵分離前液，ph值在3~6，溫度為65~70℃。6.如權利要求1所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的反應釜，每級單獨攪拌，其中第1級不加熱，溫度在50~80℃，熱量來源自鎳鐵分離前液溫度和第2級釜內氣相對流；第2級和第3級采用蒸汽盤管加熱，溫度維持在160~190℃。7.如權利要求6所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，利用純氧制造高氧分壓環(huán)境，氧分壓維持在0.1~0.6mpa，氧氣通過高壓管路在側壁底部處通入反應液中。8.如權利要求7所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，每級反應釜設有5個氧氣進氣口。9.如權利要求1所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的鎳鐵分離后液，經卸壓裝置卸壓，產生的蒸汽熱資源返回前端用于維持分離前液溫度，卸壓后的鎳鐵分離后液，在60~90℃條件下進入濃密機，經絮凝沉降后，上清液通過壓濾實現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實現(xiàn)液固分離，所得液體經so2還原，以還原生成的高價金屬離子，所得固體為氧化鐵粉。10.如權利要求9所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的氧化鐵粉，含硫小于1wt%，含鐵在60~65wt%，水分在10wt%以內，粒度過200目占比在90%以上。

技術總結

本發(fā)明公開了一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法。本發(fā)明采用的技術方案為：向含鎳和鐵的酸浸液中加入含鎳化合物，作為摻雜添加劑，充分攪拌均勻，得到鎳鐵分離前液；在第1級反應釜底部打入鎳鐵分離前液，以純氧制造高氧分壓環(huán)境，在攪拌、氣擾和液體流動的綜合作用下充分反應，反應液通過溢流方式，在3級釜內流動，在第3級反應釜頂部排出；排出液經卸壓后得到鎳鐵分離后液，利用濃密+壓濾+離心的組合進行液固分離，所得固體即為氧化鐵粉，所得液體經SO2還原后進入萃取系統(tǒng)作為萃鎳原液。本發(fā)明可實現(xiàn)酸浸液的鎳、鐵元素快速分離，所得氧化鐵渣雜質含量低，在減輕環(huán)保壓力的同時，能夠實現(xiàn)資源的充分綜合利用。夠實現(xiàn)資源的充分綜合利用。

技術研發(fā)人員：王斌 洪濤 程琛 姜俊 鄧永貴 張濤

受保護的技術使用者：浙江華友鈷業(yè)股份有限公司

技術研發(fā)日：2020.12.15

技術公布日：2021/4/17