一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法及系統(tǒng)。所述方法包括以下步驟：(1)將紅土鎳礦與還原劑和添加劑混合，進行造球處理，得到混合球團；(2)將混合球團進行還原、熔分處理，得到含鎳鐵水和尾渣；(3)將含鎳鐵水進行制粒處理，得到鎳鐵合金顆粒；(4)將鎳鐵合金顆粒進行焙燒，得到焙燒產(chǎn)物；(5)將焙燒產(chǎn)物氨浸、蒸氨、煅燒處理，得到氧化鎳產(chǎn)品。所述系統(tǒng)包括依次連接的混合造球裝置、還原裝置、熔分裝置、制粒裝置、焙燒裝置和氨浸?蒸氨?煅燒裝置。本發(fā)明以紅土鎳礦作為原料，通過在前期的深度還原，得到的鎳鐵合金再經(jīng)過選擇性氧化焙燒得到焙燒產(chǎn)物采用濕法處理得到高附加值的氧化鎳產(chǎn)品，鎳回收率高達90％以上。
【專利說明】
一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于有色金屬提取領(lǐng)域，尤其涉及一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法及 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著高品位硫化鎳礦的枯竭及國內(nèi)不銹鋼產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，低品位紅土 鎳礦已經(jīng)成為生產(chǎn)鎳鐵產(chǎn)品的主要原料。濕法處理紅土鎳礦始于20世紀(jì)40年代，最早采用 的是氨浸工藝，該工藝是由Caron教授發(fā)明，所以又稱為Caron工藝。該工藝的基本流程為還 原焙燒-氨浸，還原焙燒的目的是使紅土鎳礦中硅酸鎳和氧化鎳最大限度地還原成金屬，同 時控制還原的條件，使大部分鐵還原成Fe 3O4,只有少部分還原成金屬鐵，焙砂再用NH3及CO2 將金屬鎳和鈷轉(zhuǎn)化為鎳氨及鈷氨絡(luò)合物進入溶液，同時，金屬鐵也會生成鐵氨絡(luò)合物進入 溶液，然后經(jīng)氧化、水解，鐵氨絡(luò)合物生成氫氧化鐵沉淀與氨浸液分開，氨浸液再經(jīng)過蒸氨 得到堿式碳酸鎳，然后煅燒得到NiO 13NiO可以作為產(chǎn)品出售，也可以通過氫還原得到金屬 鎳。該工藝的缺點是鎳回收率低，原因是在還原紅土鎳礦時，要保證鐵盡量少的還原成金屬 態(tài)，由于鐵的還原對鎳的聚集與長大有促進作用，所以這一步控制會造成大量鎳的損失，導(dǎo) 致整條工藝的鎳回收率低(鎳回收率一般在75%以下）。到目前為止，全球只有少數(shù)幾家工 廠采用該法處理紅土鎳礦，三十多年來很少有新建工廠采用氨浸工藝。
[0003] 火法處理紅土鎳礦是目前的主流工藝，其中還原焙燒-熔分已經(jīng)成為研究的熱點。 以紅土鎳礦為原料，煤粉為還原劑，采用直接還原設(shè)備在高溫條件下將礦石中的鎳全部還 原成金屬鎳，鐵根據(jù)配碳量部分還原成金屬鐵，再經(jīng)熔分分離使鎳富集到鎳鐵合金中。火法 處理得到的是鎳鐵合金，而目前對鎳鐵合金研究也僅僅停留在將其冶煉不銹鋼的原料的層 面上，產(chǎn)品的附加值不高。
[0004]由此，現(xiàn)有紅土鎳礦處理技術(shù)有待進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中濕法氨浸處理紅土鎳礦中鎳回收率低的問題和火法處理紅 土鎳礦工藝產(chǎn)品鎳鐵合金利用價值低的問題，本發(fā)明提出一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的 方法及系統(tǒng)，首先將紅土鎳礦經(jīng)過直接還原-熔分處理得到含鎳鐵水，含鎳鐵水經(jīng)過制粒后 再經(jīng)過選擇性氧化焙燒，利用鐵對氧的親和力大于鎳的特性，使金屬鐵氧化成Fe 3Ck而金屬 鎳不氧化，焙燒產(chǎn)物最后經(jīng)過現(xiàn)有成熟的氨浸-蒸氨-煅燒工藝得到氧化鎳產(chǎn)品。
[0006] 在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法，根據(jù) 本發(fā)明實施例，該方法包括：
[0007] (1)將紅土鎳礦與還原劑和添加劑混合，進行造球處理，得到混合球團；
[0008] (2)將混合球團進行還原、熔分處理，得到含鎳鐵水和尾渣；
[0009] (3)將含鎳鐵水進行制粒處理，得到鎳鐵合金顆粒；
[0010] (4)將鎳鐵合金顆粒進行焙燒，得到焙燒產(chǎn)物
[0011] (5)將焙燒產(chǎn)物氨浸、蒸氨、煅燒處理，得到氧化鎳產(chǎn)品。
[0012] 在步驟(4)中，所述焙燒為選擇性氧化焙燒，使金屬鐵氧化成Fe3O4而同時金屬鎳不 氧化，得到焙燒產(chǎn)物；
[0013] 由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法可以有效利用紅土鎳 礦通過火濕法結(jié)合工藝提取氧化鎳，整個操作流程后，鎳回收率高達90 %以上。
[0014] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法還可以具有如下 附加的技術(shù)特征：
[0015] 在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟（1)中，所述添加劑為選自堿金屬氧化物、堿金 屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。
[0016] 在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟（1)中，各組分質(zhì)量比為紅土鎳礦:碳質(zhì)還原劑： 添加劑= 100:5~25:3~15。
[0017] 在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟⑵中，將還原溫度控制在1250°C~1320°C，還 原時間20~40min，使得所述混合球團經(jīng)過還原后的鐵的金屬化率在50 %~60%之間，由 此，一方面可以保證紅土鎳礦中的鎳全部還原為金屬態(tài)；另一方面可以控制一部分鐵以FeO 的形式存在于尾渣中與含鎳鐵水分離，減少后續(xù)物料處理量。
[0018] 在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述鎳鐵合金顆粒的粒徑<0.5毫米，由 此，可以促進提高選擇性焙燒的效果。
[0019] 在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(4)中，將焙燒溫度控制為300-500°C，氧氣濃度 按體積百分比計為〇 . 5 % -2 %，焙燒時間為5-20min，使得焙燒產(chǎn)物中金屬鐵質(zhì)量含量小于 5%，金屬鎳占全鎳的比例大于95%，由此，可以保證鐵氧化成Fe 3O4,而鎳不被氧化。
[0020]本發(fā)明所述的紅土鎳礦，是指紅土鎳礦中鎳含量為0.5~3. Owt %的低鎳礦。
[0021]在本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提出了一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的系統(tǒng)，根 據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：
[0022] 混合造球裝置，所述混合造球裝置具有紅土鎳礦入口、還原劑入口、添加劑入口和 混合球團出口，且適于將紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑進行混合造球，以便得到混合球 團；
[0023]直接還原-熔分裝置，所述直接還原-熔分裝置具有混合球團入口、含鎳鐵水出口 和尾渣出口，所述混合球團入口和所述混合球團出口相連，且適于將所述混合球團進行直 接還原-熔分處理，以便得到含鎳鐵水和尾渣；
[0024]制粒裝置，所述制粒裝置具有含鎳鐵水入口和鎳鐵合金顆粒出口，所述含鎳鐵水 入口與所述含鎳鐵水出口相連，且適于將所述含鎳鐵水進行制粒處理，以便得到鎳鐵合金 顆粒；
[0025] 選擇性氧化焙燒裝置，所述選擇性氧化焙燒裝置具有鎳鐵合金顆粒入口、氧化性 氣體入口和焙燒產(chǎn)物出口，所述鎳鐵合金顆粒入口和所述鎳鐵合金顆粒出口相連，且適于 將所述鎳鐵合金顆粒進行選擇性氧化焙燒，以便得到焙燒產(chǎn)物；
[0026] 氨浸-蒸氨-煅燒裝置，所述氨浸-蒸氨-煅燒裝置具有焙燒產(chǎn)物入口和氧化鎳出 口，所述焙燒產(chǎn)物入口和所述焙燒產(chǎn)物出口相連，且適于將所述焙燒產(chǎn)物進行氨浸、蒸氨和 煅燒處理，以便得到氧化鎳產(chǎn)品。
[0027] 換句話說，本發(fā)明公開的一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的系統(tǒng)，包括:混合造球裝 置、還原裝置、熔分裝置、制粒裝置、焙燒裝置和氨浸-蒸氨-煅燒裝置;其中，
[0028] 所述混合造球裝置具有紅土鎳礦入口、還原劑入口、添加劑入口和混合球團出口；
[0029] 所述還原裝置具有混合球團入口和還原產(chǎn)物出口，所述混合球團入口和所述混合 球團出口相連；
[0030] 所述熔分裝置具有還原產(chǎn)物入口、含鎳鐵水出口和尾渣出口，所述還原產(chǎn)物入口 和所述還原產(chǎn)物出口相連；
[0031 ]所述制粒裝置具有含鎳鐵水入口和鎳鐵合金顆粒出口，所述含鎳鐵水入口與所述 含鎳鐵水出口相連；
[0032] 所述焙燒裝置具有鎳鐵合金顆粒入口和焙燒產(chǎn)物出口，所述鎳鐵合金顆粒入口與 所述鎳鐵合金顆粒出口相連；
[0033] 氨浸-蒸氨-煅燒裝置設(shè)有焙燒產(chǎn)物入口，氧化鎳出口，所述焙燒產(chǎn)物入口與焙燒 產(chǎn)物出口相連。
[0034] 由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的利用紅土鎳礦提取氧化鎳的系統(tǒng)可以有效利用可以有 效利用紅土鎳礦通過火濕法結(jié)合工藝提取氧化鎳，以所得最終產(chǎn)品計算，鎳回收率高達 90% 〇
[0035]優(yōu)選地，所述還原裝置為轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯、車底爐、隧道窯中的任一種，所述熔分裝 置為電弧爐、礦熱爐、非電熔分爐中任一種。所述非電熔分爐為天然氣熔分爐、煤制氣熔分 爐、燃油熔分爐中任一種。
[0036] 本發(fā)明通過在前期的直接還原中對鎳進行深度還原，得到的鎳鐵合金再經(jīng)過選擇 性氧化焙燒得到氧化鐵和單質(zhì)鎳的焙燒產(chǎn)物，焙燒產(chǎn)物采用濕法處理得到高附加值的氧化 鎳產(chǎn)品，而鎳回收率高達90%以上；同時，本發(fā)明以低品位紅土鎳礦作為原料，可以制備得 到高純度的鎳，從而在拓寬鎳生產(chǎn)原料來源的同時顯著降低原料成本;使用堿金屬化合物 作為添加劑，可降低最低還原溫度，使得紅土鎳礦的還原條件大為改善，提高鎳的還原。
[0037] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0038] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法流程示意圖；
[0039] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用紅土鎳礦提取氧化鎳的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0041] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內(nèi)"、"外"、"順時 針"、"逆時針"、"軸向"、"徑向"、"周向"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或 位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必 須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0042] 此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者 隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，"多個"的含義是至少兩個，例如兩個，三 個等，除非另有明確具體的限定。
[0043] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連 接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi) 部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0044] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下"可以 是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在 第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可以是第 一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0045] 在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法。根據(jù) 本發(fā)明的實施例，該方法包括：
[0046] (1)將紅土鎳礦與碳質(zhì)還原劑和添加劑進行混合造球處理，得到混合球團；
[0047] (2)將混合球團進行直接還原-恪分處理，得到含鎳鐵水和尾渣；
[0048] (3)將含鎳鐵水進行制粒處理，以便得到鎳鐵合金顆粒；
[0049] (4)將鎳鐵合金顆粒進行選擇性氧化焙燒，使金屬鐵氧化成Fe3O4同時金屬鎳不氧 化，得到焙燒產(chǎn)物；
[0050] (5)將焙燒產(chǎn)物進行氨浸-蒸氨-煅燒處理得到氧化鎳產(chǎn)品。
[0051] 本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，首先將紅土鎳礦首先進行直接還原-熔分處理得到含鎳鐵水，由于含 鎳鐵水中的鐵主要以金屬態(tài)存在，后續(xù)不適合直接進行氨浸。于是，先將鎳鐵合金進行制粒 處理得到鎳鐵合金顆粒。然后，將鎳鐵合金顆粒選擇性氧化后將鐵選擇性氧化成Fe 3O4，鎳不 氧化，從而得到焙燒產(chǎn)物;最后將焙燒產(chǎn)物利用現(xiàn)有成熟的氨浸-蒸氨-煅燒工藝得到氧化 鎳產(chǎn)品。
[0052]與現(xiàn)有技術(shù)相比，一方面將紅土鎳礦通過濕法處理得到高附加值的氧化鎳產(chǎn)品。 另一方面整個流程鎳回收率高，能達到90%以上，而現(xiàn)有技術(shù)對紅土鎳礦還原焙燒-氨浸工 藝的鎳回收率在75%以下，本發(fā)明的核心在于本發(fā)明中可以在前期的直接還原中對鎳進行 深度還原。
[0053]下面參考圖1對本發(fā)明實施例的利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法進行詳細(xì)描述。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：
[0054] S100:將紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑進行混合造球。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的實施例，將紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑進行混合造球，從而可以 得到混合球團。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑的混合比例并不受特 別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，紅土鎳 礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑可以按照質(zhì)量比為100:5~25:3~15進行混合。其中，碳質(zhì)還原劑 的添加量不宜低于5%重量份，若低于此值，會影響鎳的還原效果，降低鎳的回收率。碳質(zhì)還 原劑的添加量不宜高于25%重量份，高于此值一方面不能提高鎳的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，且會造 成煤資源浪費，提高生產(chǎn)成本;另一方面還會使過量的鐵還原進入鎳鐵合金中，為后續(xù)鎳鐵 合金的選擇性氧化帶來負(fù)擔(dān)。添加劑的用量旨在輔助紅土鎳礦中鎳的還原，試驗中發(fā)現(xiàn)過 高或過低的用量都會降低鎳的還原效果。具體的，在將紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑混合 之前，預(yù)先對紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑進行粉碎。
[0057] 根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，紅土鎳礦中鎳含量并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，紅土鎳礦中鎳含量為0.5~ 3.Owt%。由此，現(xiàn)有合成工藝中為了得到高純度的鎳，通常需要采用含鎳含量較高的鎳礦， 導(dǎo)致原料生產(chǎn)成本較高，不易采購，而本發(fā)明對中鎳礦中鎳品位要求門檻較低，采用鎳含量 僅為〇. 5~3. Owt %的屬于低鎳礦作為制備鎳的原料，可以制備得到高純度的鎳，從而在拓 寬鎳生產(chǎn)原料來源的同時顯著降低原料成本。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，添加劑的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，添加劑可以為選自堿金屬氧化 物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。添加劑中的堿金屬或堿土金屬 氧化物能從鎂橄欖石或鐵橄欖石中置換出NiO,以提高NiO的活度，降低最低還原溫度，使得 紅土鎳礦的還原條件大為改善，提高鎳的還原。
[0059] S200:將混合球團進行直接還原-恪分處理。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，將混合球團進行直接還原-熔分處理，從而可以得到含鎳鐵 水和尾渣。
[0061] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，將混合球團的還原-熔分處理可以采用還原裝置和熔 分裝置的聯(lián)用裝置進行的，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，還原裝置可以為選自轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn) 窯、車底爐和隧道窯中的任一種，熔分裝置可以為電弧爐、礦熱爐和非電熔分爐，例如非電 熔分爐可以為天然氣熔分爐、煤制氣熔分爐或燃油熔分爐。由此，可以使得鎳還原進入含鎳 鐵水而與渣相分開。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對還原和熔分處理 的條件進行選擇。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在步驟(2)中，將還原溫度控制在1250Γ~1320Γ，還 原時間20~40min，使得混合球團經(jīng)過直接還原后的鐵的金屬化率在50 %~60%之間，由 此，一方面可以保證紅土鎳礦中的鎳全部還原為金屬態(tài)；另一方面可以控制一部分鐵以FeO 的形式存在于尾渣中與含鎳鐵水分離，減少后續(xù)物料處理量。
[0063] S300:將含鎳鐵水進行制粒處理，以便得到鎳鐵合金顆粒。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的實施例，將上述所得含鎳鐵水進行制粒處理，從而得到鎳鐵合金顆 粒。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，通過對所得含鎳鐵水進行制粒，從而可以顯著提高與氧化性氣體的接觸面 積，進而進一步提尚銀鐵合金顆粒的選擇性氧化效果。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，鎳鐵合金顆粒粒度并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，鎳鐵合金顆粒的粒徑不大于〇. 5 毫米。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，該粒徑范圍的鎳鐵合金活性較高，且在選擇性氧化過程中與氧化性氣體 接觸面積較大，從而可以顯著提高選擇性氧化效果。
[0066] S400:將鎳鐵合金顆粒進行選擇性氧化焙燒。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的實施例，將鎳鐵合金顆粒進行選擇性氧化焙燒，從而可以得到焙燒 產(chǎn)物。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，利用鐵和鎳對氧的親和力不同的特性，對鎳鐵合金顆粒進行選擇性氧化 焙燒可以使鐵氧化成Fe3〇4,而鎳不被氧化，在后續(xù)的氨浸過程中，F(xiàn)e 3〇4不和氨反應(yīng)，這樣就 大幅減少氨的消耗。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對選擇性氧化焙燒 條件進行選擇。根據(jù)本發(fā)明的實施例，將焙燒溫度控制為300-500°C，氧氣濃度按體積百分 比計為0.5 % -2 %，焙燒時間為5-20min，使得焙燒產(chǎn)物中金屬鐵質(zhì)量含量小于5 %，金屬鎳 占全鎳的比例大于95%，由此，可以保證鐵氧化成Fe3O4,而鎳不被氧化。
[0068] S500:將焙燒產(chǎn)物進行氨浸-蒸氨-煅燒處理。
[0069] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，將焙燒產(chǎn)物進行氨浸-蒸氨-煅燒處理，從而可以得到氧化 鎳產(chǎn)品和磁性尾渣。該步驟中，具體的，首先將焙燒產(chǎn)物再氨-碳酸銨溶液中浸出，同時向溶 液中吹入氧化性氣體，使焙燒產(chǎn)物中的鎳與氨發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成鎳氨絡(luò)合物Ni (NH3)62+而 進入溶液，鐵和脈石則留在磁性浸出渣中，浸出結(jié)束后進行蒸氨操作，產(chǎn)出堿式碳酸鎳Ni (OH)2 · NiCO3,最后經(jīng)過煅燒得到氧化鎳NiO產(chǎn)品。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù) 實際需要對氨浸-蒸氨-煅燒條件進行選擇。
[0070] 由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法可以有效利用紅土鎳 礦通過火濕法結(jié)合工藝提取氧化鎳，整個流程的鎳回收率大幅度提高(>90 % )。
[0071] 在本發(fā)明的另一個方面，為了實現(xiàn)上述提取方法，本發(fā)明提出了一種利用紅土鎳 礦提取氧化鎳的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括:混合造球裝置，所述混合造球裝 置具有紅土鎳礦入口、碳質(zhì)還原劑入口、添加劑入口和混合球團出口，且適于將紅土鎳礦、 碳質(zhì)還原劑和添加劑進行混合造球，以便得到混合球團；直接還原-熔分裝置，所述直接還 原-熔分裝置具有混合球團入口、含鎳鐵水出口和尾渣出口，所述混合球團入口和所述混合 球團出口相連，且適于將所述混合球團進行直接還原-熔分處理，以便得到含鎳鐵水和尾 渣;制粒裝置，所述制粒裝置具有含鎳鐵水入口和鎳鐵合金顆粒出口，所述含鎳鐵水入口與 所述含鎳鐵水出口相連，且適于將所述含鎳鐵水進行制粒處理，以便得到鎳鐵合金顆粒;選 擇性氧化焙燒裝置，所述選擇性氧化焙燒裝置具有鎳鐵合金顆粒入口、氧化性氣體入口和 焙燒產(chǎn)物出口，所述鎳鐵合金顆粒入口和所述鎳鐵合金顆粒出口相連，且適于將所述鎳鐵 合金顆粒進行選擇性氧化焙燒，以便得到焙燒產(chǎn)物;氨浸-蒸氨-煅燒裝置，所述氨浸-蒸氨-煅燒裝置具有焙燒產(chǎn)物入口和氧化鎳出口，所述焙燒產(chǎn)物入口和所述焙燒產(chǎn)物出口相連， 且適于將所述焙燒產(chǎn)物進行氨浸、蒸氨和煅燒處理，以便得到氧化鎳產(chǎn)品。
[0072]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，首先將紅土鎳礦首先進行直接還原-熔分處理得到含鎳鐵水，由于含 鎳鐵水中的鐵主要以金屬態(tài)存在，后續(xù)不適合直接進行氨浸。于是，先將鎳鐵合金進行制粒 處理得到鎳鐵合金顆粒。然后，將鎳鐵合金顆粒選擇性氧化后將鐵選擇性氧化成Fe 3O4，鎳不 氧化，從而得到焙燒產(chǎn)物;最后將焙燒產(chǎn)物利用現(xiàn)有成熟的氨浸-蒸氨-煅燒工藝得到氧化 鎳產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，一方面將紅土鎳礦通過濕法處理得到高附加值的氧化鎳產(chǎn)品。另 一方面整個流程鎳回收率高，能達到90%以上，而現(xiàn)有技術(shù)對紅土鎳礦還原焙燒-氨浸工藝 的鎳回收率在75%以下，其技術(shù)創(chuàng)新點在于本發(fā)明中可以在前期的直接還原中對鎳進行深 度還原。
[0073]下面參考圖2對本發(fā)明實施例的利用紅土鎳礦提取氧化鎳的系統(tǒng)進行詳細(xì)描述。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：
[0074] 混合造球裝置100:根據(jù)本發(fā)明的實施例，混合造球裝置100具有紅土鎳礦入口 101、碳質(zhì)還原劑入口 102、添加劑入口 103和混合球團出口 104,且適于從而可以得到混合球 團。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑的混合比例并不受特 別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，紅土鎳 礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑可以按照質(zhì)量比為100:5~25:3~15進行混合。其中，碳質(zhì)還原劑 的添加量不宜低于5%重量份，若低于此值，會影響鎳的還原效果，降低鎳的回收率。碳質(zhì)還 原劑的添加量不宜高于25%重量份，高于此值一方面不能提高鎳的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，且會造 成煤資源浪費，提高生產(chǎn)成本;另一方面還會使過量的鐵還原進入鎳鐵合金中，為后續(xù)鎳鐵 合金的選擇性氧化帶來負(fù)擔(dān)。添加劑的用量旨在輔助紅土鎳礦中鎳的還原，試驗中發(fā)現(xiàn)過 高或過低的用量都會降低鎳的還原效果。具體的，在將紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑混合 之前，預(yù)先對紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑和添加劑進行粉碎。
[0076] 根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，紅土鎳礦中鎳含量并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，紅土鎳礦中鎳含量為0.5~ 3.Owt%。由此，現(xiàn)有合成工藝中為了得到高純度的鎳，通常需要采用含鎳含量較高的鎳礦， 導(dǎo)致原料生產(chǎn)成本較高，不易采購，而本發(fā)明對中鎳礦中鎳品位要求門檻較低，采用鎳含量 僅為〇. 5~3. Owt %的紅土鎳礦作為制備鎳的原料，可以制備得到高純度的鎳，從而在拓寬 鎳生產(chǎn)原料來源的同時顯著降低原料成本。
[0077] 根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，添加劑的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，添加劑可以為選自堿金屬氧化 物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。添加劑中的堿金屬或堿土金屬 氧化物能從鎂橄欖石或鐵橄欖石中置換出NiO,以提高NiO的活度，降低最低還原溫度，使得 紅土鎳礦的還原條件大為改善，提高鎳的還原。
[0078]直接還原-熔分裝置200:根據(jù)本發(fā)明的實施例，直接還原-熔分裝置200具有混合 球團入口 201、含鎳鐵水出口 202和尾渣出口 203，混合球團入口 201和混合球團出口 104相 連，且適于將混合球團進行直接還原-熔分處理，從而可以得到含鎳鐵水和尾渣。
[0079] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，將混合球團的還原-熔分處理可以采用還原裝置和熔 分裝置的聯(lián)用裝置進行的，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，還原裝置可以為選自轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn) 窯、車底爐和隧道窯中的任一種，熔分裝置可以為電弧爐、礦熱爐和非電熔分爐，例如非電 熔分爐可以為天然氣熔分爐、煤制氣熔分爐或燃油熔分爐。由此，可以使得鎳還原進入含鎳 鐵水而與渣相分開。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對還原和熔分處理 的條件進行選擇。
[0080] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，將還原溫度控制在1250°C~1320°C，還原時間20~ 40min，使得混合球團經(jīng)過直接還原后的鐵的金屬化率在50%~60%之間，由此，一方面可 以保證紅土鎳礦中的鎳全部還原為金屬態(tài)；另一方面可以控制一部分鐵以FeO的形式存在 于尾渣中與含鎳鐵水分離，減少后續(xù)物料處理量。
[0081] 制粒裝置300,根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述制粒裝置300具有含鎳鐵水入口 301和鎳 鐵合金顆粒出口 302，含鎳鐵水入口 301與含鎳鐵水出口 202相連，且適于將含鎳鐵水進行制 粒處理，從而可以得到鎳鐵合金顆粒。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，通過對所得含鎳鐵水進行制粒，從而可 以顯著提高與氧化性氣體的接觸面積，進而進一步提高鎳鐵合金的選擇性氧化效果。
[0082]選擇性氧化焙燒裝置400，所述選擇性氧化焙燒裝置400具有鎳鐵合金顆粒入口 401、氧化性氣體入口 402和焙燒產(chǎn)物出口 403，所述鎳鐵合金顆粒入口 401和所述鎳鐵合金 顆粒出口302相連，且適于將所述鎳鐵合金顆粒進行選擇性氧化焙燒，以便得到焙燒產(chǎn)物。 本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，利用鐵和鎳對氧的親和力不同，對鎳鐵合金顆粒進行選擇性氧化焙燒可以使 鐵氧化成Fe 3〇4，而鎳不被氧化，在后續(xù)的氨浸過程中，F(xiàn)e3〇4不和氨反應(yīng)，這樣就大幅減少氨 的消耗。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對選擇性氧化焙燒條件進行選 擇。根據(jù)本發(fā)明的實施例，將焙燒溫度控制為300-500 °C，氧氣濃度按體積百分比計為 0.5 %-2 %，焙燒時間為5-20min，使得焙燒產(chǎn)物中金屬鐵質(zhì)量含量小于5 %，金屬鎳占全鎳 的比例大于95%，由此，可以保證鐵氧化成Fe3O4,而鎳不被氧化。
[0083]氨浸-蒸氨-煅燒裝置500，所述氨浸-蒸氨-煅燒裝置500具有焙燒產(chǎn)物入口 501、氧 化鎳出口 502和磁性尾渣出口 503，所述焙燒產(chǎn)物入口 501和所述焙燒產(chǎn)物出口 403相連，且 適于將所述焙燒產(chǎn)物進行氨浸、蒸氨和煅燒處理，以便得到氧化鎳產(chǎn)品。該步驟中，具體的， 首先將焙燒產(chǎn)物再氨-碳酸銨溶液中浸出，同時向溶液中吹入氧化性氣體，使焙燒產(chǎn)物中的 鎳與氨發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成鎳氨絡(luò)合物Ni(NH 3)62+而進入溶液，鐵和脈石則留在磁性浸出渣 中，浸出結(jié)束后進行蒸氨操作，產(chǎn)出堿式碳酸鎳Ni(OH) 2 · NiCO3,最后經(jīng)過煅燒得到氧化鎳 NiO產(chǎn)品。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對氨浸-蒸氨-煅燒條件進行選 擇。
[0084] 由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的利用紅土鎳礦提取氧化鎳的系統(tǒng)可以有效利用可以有 效利用紅土鎳礦通過火濕法結(jié)合工藝提取氧化鎳，整個流程的鎳回收率高(>90 % )。
[0085] 下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述 性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。
[0086] 實施例1
[0087] 將紅土鎳礦(含Ni 1.85% )、碳質(zhì)還原劑和碳酸鈉按質(zhì)量比100:10: 5進行混合造 球得到混合球團，將混合球團在轉(zhuǎn)底爐中，在1250°C下進行還原加熱40min得到金屬化球團 (球團金屬化率51 % )，接著，在電弧爐中對金屬化球團進行恪分，得到含鎳鐵水(成分如表1 所示），然后將所得含鎳鐵水在制粒器內(nèi)制成平均粒徑為〇.15mm的鎳鐵合金顆粒，然后將鎳 鐵合金顆粒在300°C，氧氣濃度按體積百分比計為2 %下選擇性氧化焙燒20min，得到的焙燒 產(chǎn)物中金屬鐵含量3.44%，金屬鎳占全鎳的比例97.27%，最后將焙燒產(chǎn)物進行氨浸-蒸氨-煅燒處理得到氧化鎳產(chǎn)品和磁性尾渣，磁性尾渣磁選后送去作為煉鐵原料，整條流程鎳回 收率93.36%。
[0088] 實施例2
[0089] 將紅土鎳礦(含Ni 2.45% )、碳質(zhì)還原劑和石灰石按質(zhì)量比100:20:15進行混合造 球得到混合球團，將混合球團在回轉(zhuǎn)窯中，在1270°C下進行還原加熱35min得到金屬化球團 (球團金屬化率57.32 % )，接著，在礦熱爐中對金屬化球團進行熔分，得到含鎳鐵水(成分如 表1所示），然后將所得含鎳鐵水在制粒器內(nèi)制成平均粒徑為〇.27mm的鎳鐵合金顆粒，然后 將鎳鐵合金顆粒在400°C，氧氣濃度按體積百分比計為1.5 %下選擇性氧化焙燒15min，得到 的焙燒產(chǎn)物中金屬鐵含量2.04 %，金屬鎳占全鎳的比例98.16 %，最后將焙燒產(chǎn)物進行氨 浸-蒸氨-煅燒處理得到氧化鎳產(chǎn)品和磁性尾渣，磁性尾渣磁選后送去作為煉鐵原料，整條 流程鎳回收率94.37%。
[0090] 實施例3
[0091] 將紅土鎳礦(含Ni 1.12% )、碳質(zhì)還原劑和石灰按質(zhì)量比100:10:9進行混合造球 得到混合球團，將混合球團在隧道窯中，在1300°C下進行還原加熱30min得到金屬化球團 (球團金屬化率59.98%)，接著，在天然氣熔分爐中對金屬化球團進行熔分，得到含鎳鐵水 (成分如表1所示），然后將所得含鎳鐵水在制粒器內(nèi)制成平均粒徑為0.47mm的鎳鐵合金顆 粒然后將鎳鐵合金顆粒在400 °C，氧氣濃度按體積百分比計為0.5 %下選擇性氧化焙燒 5min，，得到的焙燒產(chǎn)物中金屬鐵含量4.99%，金屬鎳占全鎳的比例91.19%，最后將焙燒產(chǎn) 物進行氨浸-蒸氨-煅燒處理得到氧化鎳產(chǎn)品和磁性尾渣，磁性尾渣磁選后送去作為煉鐵原 料，整條流程鎳回收率90.97 %。
[0092] 實施例4
[0093] 將紅土鎳礦(含Ni 0.50% )、碳質(zhì)還原劑和碳酸鈉按質(zhì)量比100:25:10進行混合造 球得到混合球團，將混合球團在轉(zhuǎn)底爐中，在1320°C下進行還原加熱20min得到金屬化球團 (球團金屬化率50.0%)，接著，在煤制氣熔分爐中對金屬化球團進行熔分，得到含鎳鐵水 (成分如表1所示），然后將所得含鎳鐵水在制粒器內(nèi)制成平均粒徑為0.5mm的鎳鐵合金顆 粒，然后將鎳鐵合金顆粒在350°C，氧氣濃度按體積百分比計為1 %下選擇性氧化焙燒 IOmin，得到的焙燒產(chǎn)物中金屬鐵含量3.23%，金屬鎳占全鎳的比例95.00%，最后將焙燒產(chǎn) 物進行氨浸-蒸氨-煅燒處理得到氧化鎳產(chǎn)品和磁性尾渣，磁性尾渣磁選后送去作為煉鐵原 料，整條流程鎳回收率91.96 %。
[0094] 實施例5
[0095] 將紅土鎳礦(含Ni 3.0%)、碳質(zhì)還原劑和碳酸鈉按質(zhì)量比100: 5: 3進行混合造球 得到混合球團，將混合球團在轉(zhuǎn)底爐中，在1300°C下進行還原加熱25min得到金屬化球團 (球團金屬化率60%)，接著，在燃油熔分爐中對金屬化球團進行熔分，得到含鎳鐵水(成分 如表1所示），然后將所得含鎳鐵水在制粒器內(nèi)制成平均粒徑為0.09mm的鎳鐵合金顆粒，然 后將鎳鐵合金顆粒在450°C，氧氣濃度按體積百分比計為0.7%下選擇性氧化焙燒IOmin，得 到的焙燒產(chǎn)物中金屬鐵含量4.64%，金屬鎳占全鎳的比例96.36%，最后將焙燒產(chǎn)物進行氨 浸-蒸氨-煅燒處理得到氧化鎳產(chǎn)品和磁性尾渣，磁性尾渣磁選后送去作為煉鐵原料，整條 流程鎳回收率92.06 %。
[0096]表1實施例1~5含鎳鐵水成分主要成分，wt. %
Luuva」 在本說明節(jié)的捆還中，參考木誥"一個買施例"、"一些買施例"、"不例"、"具體不 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不 必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任 一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié) 合和組合。
[0099] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例 性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述 實施例進行變化、修改、替換和變型。
[0100] 本發(fā)明公開的內(nèi)容論及的是示例性實施例，在不脫離權(quán)利要求書界定的保護范圍 的情況下，可以對本申請的各個實施例進行各種改變和修改。因此，所描述的實施例旨在涵 蓋落在所附權(quán)利要求書的保護范圍內(nèi)的所有此類改變、修改和變形。此外，除上下文另有所 指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例 的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分使用。
【主權(quán)項】
1. 一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將紅土鎳礦與還原劑和添加劑混合，進行造球處理，得到混合球團； (2) 將混合球團進行還原、熔分處理，得到含鎳鐵水和尾渣； (3) 將含鎳鐵水進行制粒處理，得到鎳鐵合金顆粒； (4) 將鎳鐵合金顆粒進行焙燒，得到焙燒產(chǎn)物； (5) 將焙燒產(chǎn)物氨浸、蒸氨、煅燒處理，得到氧化鎳產(chǎn)品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟（1)中，所述添加劑為選自堿金屬氧 化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(1)中，紅土鎳礦:還原劑:添加劑三 者的質(zhì)量比為100:5~25:3~15。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，將還原溫度控制在1250Γ~ 13 2 0 °C，還原時間2 0~4 0 m i η，使得所述混合球團經(jīng)過還原后的鐵的金屬化率為5 0 %~ 60% 〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(3)的制粒處理步驟中，將所述鎳鐵 合金顆粒的粒徑控制在<0.5毫米。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(4)中，將焙燒溫度控制為300-500 °C，氧氣濃度按體積百分比計為0.5 %-2%，焙燒時間為5-20min，使得焙燒產(chǎn)物中金屬鐵質(zhì) 量含量小于5%，金屬鎳占全鎳的比例大于95%。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述紅土鎳礦中鎳含量為0.5~3. Owt %。8. -種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的系統(tǒng)，其特征在于，包括:混合造球裝置、還原裝置、 熔分裝置、制粒裝置、焙燒裝置和氨浸-蒸氨-煅燒裝置;其中， 所述混合造球裝置具有紅土鎳礦入口、還原劑入口、添加劑入口和混合球團出口； 所述還原裝置具有混合球團入口和還原產(chǎn)物出口，所述混合球團入口和所述混合球團 出口相連； 所述熔分裝置具有還原產(chǎn)物入口、含鎳鐵水出口和尾渣出口，所述還原產(chǎn)物入口和所 述還原產(chǎn)物出口相連； 所述制粒裝置具有含鎳鐵水入口和鎳鐵合金顆粒出口，所述含鎳鐵水入口與所述含鎳 鐵水出口相連； 所述焙燒裝置具有鎳鐵合金顆粒入口和焙燒產(chǎn)物出口，所述鎳鐵合金顆粒入口與所述 鎳鐵合金顆粒出口相連； 氨浸-蒸氨-煅燒裝置設(shè)有焙燒產(chǎn)物入口，氧化鎳出口，所述焙燒產(chǎn)物入口與焙燒產(chǎn)物 出口相連。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述還原裝置為轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯、車底爐、 隧道窯中的任一種，所述熔分裝置為電弧爐、礦熱爐、非電熔分爐中任一種。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非電熔分爐為天然氣熔分爐、煤制氣 熔分爐、燃油熔分爐中任一種。
【文檔編號】C22B1/248GK106086467SQ201610649473
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月9日 公開號201610649473.3, CN 106086467 A, CN 106086467A, CN 201610649473, CN-A-106086467, CN106086467 A, CN106086467A, CN201610649473, CN201610649473.3
【發(fā)明人】宋文臣, 王靜靜, 李紅科, 曹志成, 薛遜, 吳道洪
【申請人】江蘇省冶金設(shè)計院有限公司