一種褐鐵型紅土鎳礦的焙燒-氨浸處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紅土鎳礦提煉鎳鈷領(lǐng)域，具體涉及一種褐鐵型紅土鎳礦的焙燒-氨浸提煉鎳鈷及綜合回收鐵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紅土鎳礦是由含鐵鎂硅酸鹽礦物(如橄欖石、輝石、角閃石)的超鎂鐵質(zhì)巖經(jīng)長期風(fēng)化變質(zhì)形成的。在長期風(fēng)化過程中，通過抬升和侵蝕作用，風(fēng)化層成分發(fā)生變化，形成以下兩種類型:一種是褐鐵型紅土鎳礦，具有鐵高、鎳低，硅、鎂也較低，但鈷含量較高等特點(diǎn)；另一種是硅鎂鎳礦型紅土鎳礦，其礦物中硅、鎂含量較高，鐵含量較低，鈷含量也較低，但鎳含量較高，前者資源總量約為后者兩倍。隨著我國對(duì)鎳、鈷及高品質(zhì)鐵精礦需求的不斷增加，如何從褐鐵型紅土鎳礦中提煉鎳、鈷及綜合回收鐵具有重要意義。
[0003]還原焙燒-氨浸工藝又稱Caron法，利用該方法處理褐鐵型紅土鎳礦已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。但是，還原焙燒一般使用回轉(zhuǎn)窯或多段爐焙燒，還原時(shí)間長，易出現(xiàn)表面“過燒”內(nèi)部“燒不透”，礦石表面的鐵過還原成FeO或鐵，內(nèi)部鎳、鈷未還原或僅部分還原，過還原的亞鐵和金屬鐵在氨浸過程中被氨浸液溶出，溶出后鐵氨絡(luò)合離子容易氧化和水解，以凝膠態(tài)的氫氧化鐵沉淀出來，吸附鎳、鈷氨絡(luò)合物，其中鈷更易被吸附，降低了鎳和鈷的浸出率；同時(shí)因部分鐵過還原或未還原，不利于從浸出渣中磁選回收鐵。而且，其工藝路線中沒有在氨浸前進(jìn)行拋廢處理，導(dǎo)致后段浸出工序中需處理大量的脈石，設(shè)備產(chǎn)出率低，增加了投資；同時(shí)，對(duì)浸出渣磁選回收鐵時(shí)回收率低，或者采取放棄處理回收鐵，造成鐵資源浪費(fèi)；當(dāng)原料礦為粉料時(shí)，需將其燒結(jié)或制成球團(tuán)，增加了工藝步驟，增加了能耗。
[0004]鑒于上述褐鐵型紅土鎳礦的提煉鎳鈷方法的不足，提供一種褐鐵型紅土鎳礦的焙燒-氨浸處理方法，以達(dá)到提煉鎳鈷及綜合回收鐵的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提出一種褐鐵型紅土鎳礦的焙燒-氨浸處理方法，提煉鎳鈷及綜合回收鐵。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為:
[0007]一種褐鐵型紅土鎳礦的焙燒-氨浸處理方法，包括步驟:
[0008]I)還原焙燒:褐鐵型紅土鎳礦礦粉與還原氣體進(jìn)行懸浮流態(tài)化焙燒，在20?120S內(nèi)使礦粉中的氧化鎳、鈷快速動(dòng)態(tài)還原為金屬鎳、鈷，褐鐵還原為磁性鐵，得到焙燒礦，焙燒工藝條件是:溫度為600?900°C，還原氣體中CO體積百分含量為2?7% ;
[0009]2)磁選:對(duì)步驟I)得到的焙燒礦進(jìn)行磁選，分離得到包含金屬鎳、鈷的磁鐵精礦；
[0010]3)氨浸:對(duì)磁鐵精礦進(jìn)行氨浸，分別得到鎳、鈷浸出液和磁性鐵浸出渣。
[0011]所述褐鐵型紅土鎳礦具有鐵高、鎳低，硅、鎂也較低，但鈷含量較高的特點(diǎn)，鎳、鈷、鐵以氧化物存在，不需熔融便可使其還原為金屬鎳、鈷和磁性鐵。一般鐵含量占30%?50%，鎳含量占0.5%?1.7%，鈷含量占0.05%?0.2%。
[0012]其中，所述褐鐵型紅土鎳礦礦粉的粒度〈100 μπι。
[0013]粒度< 100 μ m，礦粉具有較大的比表面積且礦粉完全反應(yīng)時(shí)還原氣體需要滲入礦物的深度小于50 μπι，使還原氣體在幾十秒內(nèi)滲入礦粉內(nèi)部實(shí)現(xiàn)還原；在焙燒過程中礦粉與還原氣體持續(xù)懸浮流態(tài)化接觸，氣固間傳熱、傳質(zhì)速度快，在20?120s的短時(shí)間內(nèi)完成還原焙燒，解決了塊狀或大顆粒礦物表面過燒內(nèi)部燒不透的問題。.
[0014]而且，當(dāng)粒度> 100 μπι時(shí)，為使焙燒過程持續(xù)處于懸浮流態(tài)化，載舉礦物所需氣體流速快，配套風(fēng)機(jī)功率增大，不利于降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗，當(dāng)?shù)V物粒度大于爐內(nèi)還原氣體所能載舉的最大粒度時(shí)，易導(dǎo)致爐內(nèi)塌料，影響還原焙燒系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0015]根據(jù)礦物單體的嵌布粒度特點(diǎn)，礦粉粒度優(yōu)選為接近礦物單體粒度。通過將紅土鎳礦自然風(fēng)干至含水率25-28%、再烘干至含水率5-8%，然后磨碎制得礦粉。
[0016]明顯的，礦物粒度越小，單體解離度和比表面積越大，本發(fā)明使用礦粉還原焙燒和浸出呈現(xiàn)出如下特點(diǎn):(1)礦粉與還原氣體間的傳熱傳質(zhì)速度快，使礦粉內(nèi)外反應(yīng)迅速、均勻、徹底，在相應(yīng)的反應(yīng)溫度和CO濃度下可以使鎳與鈷的金屬化率提高，進(jìn)而提高鎳、鈷的浸出率；(2)礦粉比表面積大，使還原反應(yīng)速度更快，縮短還原時(shí)間，減少物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，且控制CO濃度在磁鐵還原為亞鐵所需濃度以下，便于控制還原過程進(jìn)程，避免鐵被過還原；(3)焙燒過程產(chǎn)生微細(xì)裂紋，增大了礦粉內(nèi)金屬鎳、鈷與浸出液的滲透路徑，有利于提尚銀和鉆的浸出率。
[0017]焙燒后的狀態(tài)示意圖1對(duì)比給出了塊狀和大顆粒礦物與本發(fā)明礦粉焙燒后的效果差異，圖中明顯看出:在焙燒完成后，塊狀和大顆粒礦物(圖左)，表面和中淺層的N1 (Kl)、Ni (Co) 0.Fe2O3 (Κ2)、CoO (Κ3)和褐鐵(Κ4)均完成了還原，生成金屬 Ni (Κ6)、金屬Co(KS)和磁性鐵(Κ5)，但芯部的礦物未徹底還原，且表面的鐵發(fā)生了過還原，成為了亞鐵或金屬鐵(Κ9)，焙燒產(chǎn)生的裂紋(Κ7)也僅分布在礦物的淺層區(qū)域，三個(gè)層面制約了鎳、鈷浸出效果；本發(fā)明小于100 μπι的礦粉(圖右)，在閃速磁化焙燒爐內(nèi)焙燒，礦粉內(nèi)、外部的鎳、鈷、鐵均完成了還原反應(yīng)，全部生成了金屬Ni(K6)、金屬Co(K8)和磁性鐵(K5)，且焙燒產(chǎn)生的裂紋(K7)直達(dá)礦粉的芯部區(qū)域，增加了浸出劑的浸出路徑和與金屬鎳鈷的接觸面積，提尚了銀、鉆浸出率。
[0018]優(yōu)選地，所述懸浮流態(tài)化焙燒的裝置是閃速磁化焙燒爐。
[0019]閃速磁化焙燒爐為湖南長拓高科冶金有限公司所研發(fā)(見圖2)。閃速磁化焙燒爐為多級(jí)圓柱狀結(jié)構(gòu)，有上錐體(10)、下錐體(11)和底部的喉管(12)。褐鐵型紅土鎳礦礦粉與還原氣體的混合物(A)以一定的流速從閃速磁化焙燒爐底部的喉管(12)噴入，在下錐體
(11)處的一定高度形成噴騰流(C)，并將礦粉不斷裹吸進(jìn)氣流，噴射上去，形成許多由中心向邊緣的旋流(B)，在旋流帶動(dòng)下甩向爐壁，沿爐壁下落至下錐體(11)處又被吹起以形成噴騰流(C)，使礦粉均勻分散在氣流中，并形成旋流懸浮流態(tài)化，連續(xù)不斷地伴隨氣流離開閃速磁化焙燒爐。閃速磁化焙燒爐設(shè)置為多級(jí)，礦粉在還原氣體吹載上行的過程中，多次受到下錐體處形成的噴騰流和旋流作用，效果更佳，使得還原焙燒在20?120s內(nèi)完成，得到焙燒礦與氣流的氣固混合物(D)。
[0020]對(duì)從閃速磁化焙燒爐流出的焙燒礦與氣流的氣固混合物進(jìn)行分離，分別得到焙燒礦和焙燒尾氣。
[0021]為防止高溫焙燒礦中的金屬鎳、鈷、磁性鐵被空氣氧化而失去磁性，影響磁選效果，步驟I)得到的焙燒礦進(jìn)行防氧化冷卻，如水淬或間接熱交換。
[0022]優(yōu)選地，所述步驟2)中，磁選的場強(qiáng)為2000?5000Gs。
[0023]磁選，最大限度的富集焙燒礦中的金屬鎳、鈷和磁性鐵并減少影響氨浸的亞鐵和脈石等雜質(zhì)。磁選場強(qiáng)在2000Gs以上時(shí)，使得金屬鎳鈷、磁性鐵皆能選出進(jìn)入磁鐵精礦；磁選場強(qiáng)5000Gs以下，防止弱磁性的亞鐵被選出而進(jìn)入磁鐵精礦。同時(shí)，對(duì)于焙燒礦中存在影響氨浸效果的弱磁性或非磁性礦物(如亞鐵、銅、鋅及其氧化物等)，通過該步驟，使這些易被氨浸出的礦物選入尾礦，減少浸出液中需分離這些礦物的步驟；通過磁選拋尾還可以減少氨浸工序處理量(拋去了脈石等)，提高了設(shè)備產(chǎn)出率。
[0024]其中，所述步驟3)中，采用NH3- (NH4) 2C03浸出體系浸出，該浸出體系用氨水和碳酸銨溶液以一定體積比配置而成。