一种用盐酸浸出法提取红土镍矿有价金属元素及酸碱再生循环的方法与流程

本发明属于冶金和化工交叉领域，特别是涉及一种用盐酸湿法浸出红土镍矿提取有价金属元素的工艺方法。

背景技术：

随着国民经济的发展，镍的需求量与日俱增。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。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和精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，这些工艺在现在红土镍矿冶炼中运用较多，主要是由于其成本低，投入少。湿法冶金是化学处理有机溶剂萃取、杂质分离、金属和化合物提取到酸或碱性溶液中的过程。湿法工艺包括：还原焙烧-氨浸工艺、高压酸浸工艺等方法。湿法冶金工艺具有能耗低、环境污染小、金属回收率高等优势，现在很多的研究者都着重研究这种方法，希望能研究出高效、绿色的湿法冶金方法。

还原焙烧-氨浸工艺主要的优点是试剂可以反复使用，但是整个工艺能耗高，成本高。高压酸浸按照所使用的酸不同，分为硫酸加压浸出、盐酸加压浸出、硝酸加压浸出。硫酸高压浸出是目前处理红土镍矿的主流湿法工艺，但是存在的问题是含硫高致使其综合回收难度大。硝酸加压浸出工艺的优势在于浸出渣含硫量低，可以综合回收利用，并且浸出温度较低，压力较小，但是硝酸本身价格昂贵，限制了硝酸高压浸出法的推广。

中国专利申请cn110629022a公开了一种利用硝酸介质综合处理红土镍矿的方法，先对红土镍矿的原矿矿石进行破碎与细磨，再将硝酸溶液作为浸出剂加入所述矿粉中，进行选择性浸出，再将得到的浸出液加入煅烧炉进行煅烧分解，得到混合干基金属氧化物，在煅烧过程中产出氮氧化物气体nox；再将得到的浸出渣进入球团与烧结工序，生产铁精矿；对氮氧化物nox进行吸收，制备浓硝酸，并配制硝酸溶液返回作浸出剂。该方法成功地将硝酸再生工艺打通，降低了硝酸的直接采购成本，促进了硝酸浸出红土镍矿工艺的推广。但是该工艺相对较新，十分不成熟。硝酸再生需要高温煅烧硝酸盐，需要大量的热量成本。工艺末端需要单独建一套硝酸吸收装置，该装置投资高，折旧也高。硝酸的使用过程中不免有氮氧化物气体排出，使得该工艺对环保要求较高。该工艺虽然先进，但是距离大规模的工业化还有相当长的一段路要走。

氯盐分解所需要的能量理论低于硝酸盐，并且其分解温度和所需的能量远低于硫酸盐。硝酸再生时需要加压吸收，过程中需要使用到耐腐蚀压缩机，因此增大了固定投资费用以及运行成本。从酸碱循环再生的角度而言，盐酸法是一种十分有工业化前景的方法。

技术实现要素：

针对现有技术中红土镍矿湿法处理工艺存在成本较高、工艺不成熟、环境污染等问题，本发明公开了一种用盐酸浸出法提取红土镍矿有价金属元素及过程中酸碱再生的方法。该方法首先电解饱和食盐水获得较纯的氢气、氯气和氢氧化钠，再将氢气和氯气送往合成炉生成hcl，得到的hcl经过冷却送往吸收塔进行吸收；红土镍矿原矿经过烘干与细磨得到矿粉，再将矿粉与酸和水以一定比例配置成矿浆泵入高压釜中进行高压浸出，得到的矿浆加入ph调节剂，后经过浓密洗涤实现固液分离，底流经过滤烘干得到铁精矿作为商品出售；溢流液中加入ph调节剂将溶液中的铝沉淀出来，过滤后得到铝钪富集物，过滤后液中再次加入ph调节剂将镍钴沉淀下来，过滤后得到镍钴富集物；镍钴过滤后液经蒸发浓缩形成氯化镁晶体，氯化镁一部分作为商品出售，另一部送至酸碱再生工段进行酸碱再生；将氯化镁加热至熔化，后加入到分解炉中，氯化镁在炉内快速受热分解生成mgo、hcl、h2o，该含尘气体经过降温后导入收尘系统内分离收得mgo，收尘后气一部分循环至加热炉加热后用以分解氯化镁，另一部分气体经过降温，后在吸收塔内吸收得到盐酸。该工艺过程高效简洁，实现了盐酸加压浸出及过程中酸碱再生循环。本工艺与已工业化的部分氯碱工艺有机结合，进一步降低辅料采购成本。该工艺与传统的硫酸浸出工艺相比，实现了铁、铝、钪、镁资源的综合回收利用，同时实现了三废的零排放；与硝酸浸出工艺相比，过程中酸碱再生成本显著降低，优势显著。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种用盐酸浸出法提取红土镍矿有价金属元素及酸碱再生循环的方法，具体包括以下步骤：

(1)电解饱和食盐水获得氢气、氯气和氢氧化钠，将氢气和氯气送往合成炉生成hcl，得到的hcl冷却后送往吸收塔进行吸收；

(2)将细磨后得到的红土镍矿矿粉和水及盐酸按照一定的固液比、酸度混合得到矿浆，将矿浆泵入加压反应釜中以一定的温度、保温时间、搅拌速率进行选择性浸出；

(3)浸出反应结束后，在矿浆内加入ph调节剂，控制溶液的ph，后经浓密机进行固液分离，底流经过滤烘干得到铁精矿；

(4)在溢流液中加入ph调节剂，将酸浸液中的铝、钪沉淀出来，过滤后得到铝钪富集物；

(5)在铝钪过滤后液中加入ph调节剂，将溶液中的镍、钴沉淀出来，过滤后得到镍钴富集物；

(6)镍钴过滤后液经蒸发浓缩得到氯化镁晶体，加热熔化后送入分解炉内，热解形成含氧化镁、hcl、h2o的高温尘气；

(7)高温尘气经降温后，送入收尘系统分离出氧化镁粉体，产出的氧化镁作为ph调节剂返回沉淀工序；

(8)收尘后的部分气体经燃烧炉加热，再次循环到分解炉内用于氯化镁的热解，剩余气体经降温后送至吸收塔吸收得到盐酸，再次用于浸出工序。

进一步的，步骤(1)中电解氯化钠生产盐酸的过程采用现行已实现大规模工业化生产的工艺流程，所使用的氯化钠来自盐湖提取或海水提取，该过程中产物氢氧化钠作为商品出售。

进一步的，步骤(2)中所述红土镍矿为典型的褐铁矿型高铁低镍矿石，其质量含量为：ni为0.5～1.5％；co为0.05～0.15％；fe为40～50％；al为0.5～4.5％；mg为0.10～3.0％；sc为30～100g/t。

进一步的，步骤(2)中所述固液比为1:0.5～1:5g/ml，酸度为70～150g/l；所述保温温度为160～220℃，保温时间为0.5～3h，搅拌速率为150～300rpm。

进一步的，步骤(3)中所述ph调节剂为氧化镁，调节ph值的范围至2.5～3.5。

进一步的，步骤(3)中所述铁精矿的铁含量为51～61％，所得铁精矿作为商品出售。

进一步的，步骤(4)中所述ph调节剂为氧化镁，调节ph值的范围至4.0～5.5。

进一步的，步骤(4)中所述铝钪富集物中铝含量为20～30％，钪含量为250～1100g/t，所得铝钪富集物作为商品出售。

进一步的，步骤(5)中所述ph调节剂为氧化镁，调节ph值的范围至7.0～8.5。

进一步的，步骤(5)中所述镍钴富集物中镍钴含量总和为25～40％，所得镍钴富集物作为商品出售。

进一步的，步骤(6)中按照生产策略，所述氯化镁晶体部分可作为商品出售。

进一步的，步骤(6)中所述分解炉的温度范围为300～900℃，分解方式包括煅烧分解、喷雾分解、悬浮沸腾分解任意一种或其组合形式。

进一步的，步骤(7)中所述降温的温度范围为200～500℃；收尘方式包括旋风收尘、静电收尘、高温布袋收尘、金属布袋收尘、重力沉降收尘中任意一种或其组合形式。

进一步的，步骤(7)中送入收尘系统分离得到的氧化镁的纯度不低于95％。

进一步的，步骤(8)中收尘后10～90％的气体经燃烧炉加热，再次循环到分解炉内用于氯化镁的热解。

进一步的，步骤(8)中收尘后的气体降温至20～100℃，经吸收得到浓度为20～35％的盐酸。

本发明技术方案具有如下有益效果：

(1)本发明实现了盐酸浸出红土镍矿有价金属的高效回收，全过程无三废排放，工艺绿色环保；

(2)全程实现了多金属的分级回收与利用，经济效益显著；

(3)过程使用的酸碱都可以可再生循环，减小辅料的采购，降低直接加工成本；

(4)本发明的工艺技术和部分氯碱工艺有机结合，进一步减小了辅料的直接采购成本。

附图说明

图1是本发明一种用盐酸浸出法提取红土镍矿有价金属元素及酸碱再生循环的方法的工艺流程意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

本发明公开了一种用盐酸浸出法提取红土镍矿有价金属元素及过程中酸碱再生的方法。该工艺流程如图1所示，首先电解饱和食盐水获得较纯的氢气、氯气和氢氧化钠，再将氢气和氯气送往合成炉生成hcl，得到的hcl经过冷却送往吸收塔进行吸收制备盐酸；红土镍矿原矿经过烘干与细磨得到矿粉，再将矿粉与酸和水以一定比例配置成矿浆泵入高压釜中进行高压浸出，在得到的矿浆中加入ph调节剂，后经过浓密洗涤实现固液分离，底流经过滤烘干得到铁精矿作为商品出售；溢流液中加入ph调节剂将溶液中的铝沉淀出来，过滤后得到铝钪富集物。在过滤后液中再次加入ph调节剂将镍钴沉淀下来，过滤后得到镍钴富集物；镍钴过滤后液经蒸发浓缩形成氯化镁晶体，氯化镁一部分作为商品出售，另一部送至酸碱再生工段进行酸碱再生；将氯化镁加热至熔化，后加入到分解炉中，氯化镁在炉内快速受热分解生成mgo、hcl、h2o，该含尘气体经过降温后导入收尘系统内分离收得mgo，收尘后气一部分循环至加热炉加热后用以分解氯化镁，另一部分气体经过降温后送至吸收塔吸收得到盐酸。该工艺过程高效简洁，实现了盐酸加压浸出及过程中酸碱再生循环。本工艺与已经工业化的部分氯碱工艺有机结合，进一步降低辅料采购成本。该工艺与传统的硫酸浸出工艺相比，实现了铁、铝、钪、镁资源的综合回收利用，同时实现了三废的零排放；与硝酸浸出工艺相比，过程中酸碱再生成本显著降低，优势显著。

实施例1

饱和食盐水电解得到h2、cl2、naoh，将h2和cl2送往合成炉反应得到hcl，再送往吸收塔吸收制备盐酸。将含镍0.6％、钴0.05％、铁48％、铝1.3％、镁0.6％、钪43g/t的红土镍矿细磨后所得的矿粉和盐酸以及水，按照固液比1:1、酸度80g/l配置成矿浆，后泵入加压反应釜，温度为160℃、搅拌速率170rpm、保温时间0.5h。反应结束后加入mgo调节ph到2.5后将矿浆打入浓密机进行固液分离底流经过过滤烘干得到铁含量为61％的铁精矿。在溢流液中加入mgo将溶液ph调到4.0使溶液中的铝钪沉淀下来，过滤烘干后得到铝钪富集物，其中铝含量为24％，钪含量510g/t。在铝钪过滤后液中加入mgo将溶液ph调到7.0使溶液中的镍钴沉淀下来，得到镍钴富集物中镍+钴含量大于28％。将镍钴过滤后液蒸发浓缩得到mgcl2，按照生产策略，部分可以作为商品出售。剩余的氯化镁加热熔化后加入到分解炉内，分解炉内温度为400℃。氯化镁受热迅速的分解为mgo、hcl、h2o。该尘气经过降温到250℃，送入收尘系统分离得到mgo含量为95％的高纯活性氧化镁，将用于前段ph调节。收尘后20％的气体经过加热炉加热后再用于加热分解氯化镁，其余气体经过降温到40℃后导入到吸收塔内进行吸收，最终在塔底获得浓度为20％的盐酸，再次用于前段的浸出工序。

实施例2

饱和食盐水电解得到h2、cl2、naoh，将h2和cl2送往合成炉反应得到hcl，再送往吸收塔吸收制备盐酸。将含镍0.9％、钴0.089％、铁46％、铝1.9％、镁1.88％、钪53g/t的红土镍矿细磨后所得的矿粉和盐酸以及水，按照固液比1:2、酸度95g/l配置成矿浆，后泵入加压反应釜，温度为180℃、搅拌速率200rpm、保温时间1h。反应结束后加入mgo调节ph到3.0。后将矿浆打入浓密机进行固液分离底流经过过滤烘干得到铁含量为58％的铁精矿。在溢流液中加入mgo将溶液ph调到4.5使溶液中的铝钪沉淀下来，过滤烘干后得到铝钪富集物，其中铝含量为25％，钪含量591g/t。在铝钪过滤后液中加入mgo将溶液ph调到7.5使溶液中的镍钴沉淀下来，得到镍钴富集物中镍+钴含量大于30％。将镍钴过滤后液蒸发浓缩得到mgcl2，按照生产策略，部分可以作为商品出售。剩余的氯化镁加热熔化后加入到分解炉内，分解炉内温度为450℃。氯化镁受热迅速的分解为mgo、hcl、h2o。该尘气经过降温到300℃，送入收尘系统分离得到mgo含量为96％的高纯活性氧化镁，并将用于前段ph调节。收尘后40％的气体经过加热炉加热后再用于加热分解氯化镁，其余气体经过降温到50℃导入到吸收塔内进行吸收，最终在塔底获得浓度为25％的盐酸，用于前段的浸出工序。

实施例3

饱和食盐水电解得到h2、cl2、naoh，将h2和cl2送往合成炉反应得到hcl，再送往吸收塔吸收制备盐酸。将含镍1.0％、钴0.13％、铁45％、铝2.1％、镁2.3％、钪62g/t的红土镍矿细磨后所得的矿粉和盐酸以及水，按照固液比1:3、酸度110g/l配置成矿浆，后泵入加压反应釜，温度为190℃、搅拌速率230rpm、保温时间2.0h。反应结束后加入mgo调节ph到3.0。后将矿浆打入浓密机进行固液分离底流经过过滤烘干得到铁含量为54％的铁精矿。在溢流液中加入mgo将溶液ph调到5.0使溶液中的铝钪沉淀下来，过滤烘干后得到铝钪富集物，其中铝含量为26％，钪含量630g/t。在铝钪过滤后液中加入mgo将溶液ph调到8.0使溶液中的镍钴沉淀下来，得到镍钴富集物中镍+钴含量大于31％。将镍钴过滤后液蒸发浓缩得到mgcl2，按照生产策略，部分可以作为商品出售。剩余的氯化镁加热熔化后加入到分解炉内，分解炉内温度为550℃。氯化镁受热迅速的分解为mgo、hcl、h2o。该尘气经过降温到350℃，送入收尘系统分离得到mgo含量为97％的高纯活性氧化镁，并将用于前段ph调节。收尘后60％的气体经过加热炉加热后再用于加热分解氯化镁，其余气体经过降温到60℃导入到吸收塔内进行吸收，最终在塔底获得浓度为28％的盐酸，用于前段的浸出工序。

实施例4

将饱和食盐水电解得到h2、cl2、naoh，将h2和cl2送往合成炉反应得到hcl，再送往吸收塔吸收制备盐酸。将含镍1.2％、钴0.11％、铁44％、铝2.8％、镁2.7％、钪83g/t的红土镍矿细磨后所得的矿粉和盐酸以及水，按照固液比1:4、酸度120g/l配置成矿浆，后泵入加压反应釜，温度为200℃、搅拌速率250rpm、保温时间2.5h。反应结束后加入mgo调节ph到2.5。后将矿浆打入浓密机进行固液分离底流经过过滤烘干得到铁含量为53％的铁精矿。在溢流液中加入mgo将溶液ph调到5.5使溶液中的铝钪沉淀下来，过滤烘干后得到铝钪富集物，其中铝含量为27％，钪含量840g/t。在铝钪过滤后液中加入mgo将溶液ph调到8.5使溶液中的镍钴沉淀下来，得到镍钴富集物中镍+钴含量大于32％。将镍钴过滤后液蒸发浓缩得到mgcl2，按照生产策略，部分可以作为商品出售。剩余的氯化镁加热熔化后加入到分解炉内，分解炉内温度为650℃。氯化镁受热迅速的分解为mgo、hcl、h2o。该尘气经过降温到400℃，送入收尘系统分离得到mgo含量为97.5％的高纯活性氧化镁，并将用于前段ph调节。收尘后80％的气体经过加热炉加热后再用于加热分解氯化镁，其余气体经过降温到80℃导入到吸收塔内进行吸收，最终在塔底获得浓度为30％的盐酸，用于前段的浸出工序。

实施例5

将饱和食盐水电解得到h2、cl2、naoh，将h2和cl2送往合成炉反应得到hcl，再送往吸收塔吸收制备盐酸。将含镍1.4％、钴0.13％、铁43％、铝3.5％、镁2.8％、钪97g/t的红土镍矿细磨后所得的矿粉和盐酸以及水，按照固液比1:5、酸度150g/l配置成矿浆，后泵入加压反应釜，温度为210℃、搅拌速率260rpm、保温时间3.0h。反应结束后加入mgo调节ph到3.5。后将矿浆打入浓密机进行固液分离底流经过过滤烘干得到铁含量为51％的铁精矿。在溢流液中加入mgo将溶液ph调到5.5使溶液中的铝钪沉淀下来，过滤烘干后得到铝钪富集物，其中铝含量为28％，钪含量1000g/t。在铝钪过滤后液中加入mgo将溶液ph调到8.5使溶液中的镍钴沉淀下来，得到镍钴富集物中镍+钴含量大于34％。将镍钴过滤后液蒸发浓缩得到mgcl2，按照生产策略，部分可以作为商品出售。剩余的氯化镁加热熔化后加入到分解炉内，分解炉内温度为800℃。氯化镁受热迅速的分解为mgo、hcl、h2o。该尘气经过降温到450℃，送入收尘系统分离得到mgo含量为98.8％的高纯活性氧化镁，并将用于前段ph调节。收尘后85％的气体经过加热炉加热后再用于加热分解氯化镁，其余气体经过降温到85℃导入到吸收塔内进行吸收，最终在塔底获得浓度为35％的盐酸，用于前段的浸出工序。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

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