專利名稱：鎳的回收的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從礦石或精礦中通過濕法冶金方法回收鎳的方法。
本發(fā)明具體涉及一種從含有呈針鎳礦(NiS)形式的鎳的礦石或精礦中回收鎳的方法。
本發(fā)明更特別地涉及一種從含有呈針鎳礦(NiS)形式的鎳的礦石或精礦中回收鎳和鈷的方法，盡管絕不是唯一的方法。
該礦石或精礦可含有除針鎳礦之外的其它硫化物礦物。在一種或多種其它硫化物礦物中可以有鎳。
該礦石或精礦可以含有氧化物礦物。在一種或更多種氧化物礦物中可以有鎳。
該礦石或精礦可以含有除針鎳礦之外的其它硫化物礦物和氧化物礦物。在一種或更多種其它硫化物礦物和氧化物礦物中可以有鎳。
除了鎳和鈷之外，該礦石或精礦可含有如銅的其它有價值的金屬。
該精礦可以從含有針鎳礦和其它硫化物礦物和/或氧化物礦物的特定礦體中獲得。另外，該精礦可以從多種不同礦體的混合物中獲得并含有包括針鎳礦的不同礦物。
申請人感興趣的材料包括針鎳礦、黃鎳鐵礦(Ni3S2)、斜方硫鎳礦(Ni8FeS8)、鎳黃鐵礦((Ni，F(xiàn)e)9S8)和紫硫鎳礦(Ni2FeS4)。
本發(fā)明是在申請人實(shí)施研究方案過程中做出的，在含有針鎳礦、鎳黃鐵礦和在一些情況下其它如紫硫鎳礦的礦物混合物的礦石和精礦的漿液在酸性條件下具有意想不到低的可浸出性。
低的可浸出性是使用濕法冶金方法得到的，其包括在申請人期望的從礦石和精礦中合理回收鎳的條件下的加壓氧化酸浸出。
實(shí)施研究方案發(fā)現(xiàn)在濕法冶金方法中所使用的生產(chǎn)溶液中的氯化物濃度對酸性條件下鎳從針鎳礦中的可浸出性影響很大。具體地說，實(shí)施研究方案發(fā)現(xiàn)酸性條件下在加壓氧化中鎳從針鎳礦中的可浸出性隨著生產(chǎn)溶液中的氯化物濃度的提高到超過一定閾值時就降低。
本發(fā)明基于如下認(rèn)識當(dāng)在酸性條件下需要浸出并且用于濕法冶金方法的可用的生產(chǎn)溶液含有足以對酸性條件下鎳從針鎳礦中的可浸出性產(chǎn)生負(fù)面影響的氯化物濃度時，該方法應(yīng)當(dāng)包括一個處理步驟，在該步驟中在隨后的加壓氧化酸浸出步驟之前針鎳礦至少要部分轉(zhuǎn)變成酸可浸出形式。
在任何給定的情況下，對酸性條件下對鎳從針鎳礦中的浸出性有負(fù)面影響的氯化物的最小濃度將取決于各種因素。
申請人發(fā)現(xiàn)這種包括針鎳礦處理步驟和隨后的加壓酸浸出步驟(優(yōu)選在氧化條件下)的濕法冶金法在下列情況下可獲得高的鎳回收率，其中該生產(chǎn)溶液包含的氯化物濃度要足以對酸性條件下鎳從針鎳礦中的浸出性產(chǎn)生負(fù)面影響。
申請人也發(fā)現(xiàn)同沒有預(yù)先的針鎳礦處理步驟的標(biāo)準(zhǔn)加壓酸浸出步驟相比這種濕法冶金法能從礦石和精礦中獲得更高的鈷回收。
本發(fā)明提供了一種從含有呈針鎳礦形式的鎳的固體原料中回收鎳的方法，該方法包括下列步驟(a)處理固體原料和生產(chǎn)溶液的漿液以使全部或至少部分呈針鎳礦形式的鎳形成酸性可浸出的固體形式；(b)將步驟(a)中處理的漿液進(jìn)行加壓酸浸出并且將漿液中的固體鎳浸出而進(jìn)入溶液；和(c)從溶液中回收鎳。
通常原料包括礦石或精礦。
除了針鎳礦，原料還可以包括其它含鎳礦物。如上所述，所述礦物可以是硫化物和/或氧化物礦物。
原料也可以含有其它如鈷和/或銅的有價值金屬。
本發(fā)明所根據(jù)的試驗方案是用含有針鎳礦和鎳黃鐵礦和在一些情況下的其它硫化物礦物的混合物的礦石和精礦實(shí)施的。
本方法不依賴鎳的品位并且適用于任何有經(jīng)濟(jì)活力的鎳品位的原料。
申請人的現(xiàn)時觀點(diǎn)認(rèn)為本方法在如下情況下是經(jīng)濟(jì)上有前途的選擇用于該方法的礦石或精礦中的鎳至少10％重量是呈針鎳礦的形式。
通常，原料可以介于低品位的鎳礦石和精礦之間，例如含有2-3重量％鎳的礦石和高品位的精礦如含有超過20重量％鎳的精礦之間。
優(yōu)選的該原料是具有10-40微米顆粒尺寸的顆粒形式。在任何給定情況下，優(yōu)選的顆粒尺寸隨原料的礦物而改變。
優(yōu)選該生產(chǎn)溶液含有至少5g/l的氯化物。
更優(yōu)選該生產(chǎn)溶液含有至少20g/l的氯化物。
特別優(yōu)選該生產(chǎn)溶液含有至少30g/l的氯化物。
優(yōu)選的步驟(a)包括在非酸性條件下處理該原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
“非酸性”條件此處要理解成漿液的pH高于5.5。
優(yōu)選的步驟(a)包括在5.5-7的pH范圍內(nèi)處理該原料和生產(chǎn)溶液的漿液。在本文中，應(yīng)該注意到在步驟(a)之前漿液可以有不同的pH值，例如較高的pH值。
優(yōu)選的步驟(a)包括調(diào)整漿液的pH范圍在5.5-7內(nèi)并且在步驟(a)過程中通過在原料中存在的酸可溶的堿性的脈石礦物或向漿液中添加堿性試劑來維持pH在該范圍內(nèi)。
優(yōu)選的步驟(a)包括在高溫下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
通常高溫范圍是80-160℃。
更優(yōu)選高溫至少是110℃。
更優(yōu)選高溫至少是130℃。
更優(yōu)選高溫不超過155℃。
更優(yōu)選高溫不超過150℃。
步驟(a)可以在大氣壓或加壓條件下進(jìn)行。
優(yōu)選的步驟(a)包括在氧化條件下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
更優(yōu)選的步驟(a)包括在加壓氧化條件下處理漿液。
優(yōu)選的步驟(a)包括在具有足以至少基本上將針鎳礦中全部硫化物氧化成硫酸鹽的O2分壓的加壓氧化條件下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
應(yīng)該考慮有關(guān)步驟(a)的一個問題是應(yīng)選擇該步驟的條件要使除了針鎳礦之外的礦物氧化最小化，因為其能夠引起不需要的酸生成。
優(yōu)選的步驟(a)也包括在具有足以氧化原料中的其它硫化物礦物的O2分壓的加壓氧化條件下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液，其它硫化物礦物可以被氧化而不引起不需要的酸生成。例如，這些其它硫化物礦物可包括黃鎳鐵礦和斜方硫鎳礦。
通常，步驟(a)包括在具有250-1000kPa(g)O2分壓的加壓氧化條件下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
更優(yōu)選的是步驟(a)中的O2分壓為500-1000kPa(g)。
優(yōu)選的是，步驟(a)的持續(xù)時間為15-90分鐘。
申請人認(rèn)為上述處理步驟(a)氧化了針鎳礦中的硫，其結(jié)果使針鎳礦中的鎳溶解在溶液中，其部分鎳保留在溶液中而其余鎳以氫氧化鎳和/或堿性硫酸鎳的形式析出的鎳是酸可浸出的。
相應(yīng)地，申請人認(rèn)為在一段合適的處理時間后，該漿液包括(a)在生產(chǎn)溶液中的可溶性鎳、(b)由針鎳礦沉淀的氫氧化鎳和/或堿性硫酸鎳和(c)未反應(yīng)的或部分反應(yīng)的含鎳的鎳黃鐵礦和紫硫鎳礦等類型的礦物。
優(yōu)選的步驟(b)包括在pH為3或更低的條件下酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
更優(yōu)選的步驟(b)包括在pH為2或更低的條件下加壓酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
優(yōu)選的步驟(b)包括用硫酸加壓酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
優(yōu)選的步驟(b)包括在氧化條件下加壓酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
優(yōu)選的步驟(b)包括在800-1200kPa(g)的O2分壓的加壓氧化條件下加壓酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
優(yōu)選的步驟(b)包括在高溫下加壓酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
通常高溫范圍是100-160℃。
優(yōu)選高溫至少是130℃。
優(yōu)選高溫不超過155℃。
優(yōu)選高溫不超過150℃。
優(yōu)選的步驟(b)的持續(xù)時間為30-120分鐘。
該方法可以包括在步驟(b)之前或作為步驟(b)的一部分向步驟(a)中處理的漿液中加入單獨(dú)的固體原料和生產(chǎn)溶液的漿液。因此，該方法擴(kuò)展到有不同原料的情況有些原料需要在步驟(a)和(b)中的處理(例如，含有針鎳礦的原料)而其它原料只需要步驟(b)的處理(例如，主要為鎳黃鐵礦的原料)。
步驟(a)和(b)可以在相同或不同的容器中進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的上述兩步驟方法的一個實(shí)施方案，漿液由如(a)和(b)形成(a)鎳含量為5.5-40重量％的混合的針鎳礦和鎳黃鐵礦(紫硫鎳礦、黃鎳鐵礦、斜方硫鎳礦和其它硫化物礦物可以一起或單獨(dú)作為混合物的一部分)的精礦；和(b)氯化物濃度為25-35g/l的生產(chǎn)溶液。
該漿液在增稠器中被增稠為約30％w/w固體。
之后增稠的漿液被供入高壓釜。
該漿液在高壓釜中于150℃和800-1000kPa(g)的氧分壓下被處理30-60分鐘。該漿液的pH保持在5.5-7。在這些條件下針鎳礦(和黃鎳鐵礦，和斜方硫鎳礦，假如存在的話)，部分精礦被氧化其中鎳進(jìn)入溶液通常10-15重量％的部分鎳保持在溶液中以及鎳的其余部分以酸可溶的形式析出，通常是以氫氧化物或堿性硫酸鎳存在，這是由于精礦中存在堿性的脈石而水解的結(jié)果。
一旦針鎳礦氧化完成，硫酸就被引入到高壓釜中并且將漿液的pH降低到小于2。該漿液在150℃下在有氧氣下進(jìn)行酸浸出30-120分鐘。在這些酸性條件下鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦和其它硫化物礦物以及從針鎳礦氧化中沉析淀的鎳都被浸出并鎳溶解在溶液中。
在酸浸出步驟結(jié)束時該生產(chǎn)溶液和剩余的固體進(jìn)行分離，而該生產(chǎn)溶液進(jìn)行處理以從該溶液中回收鎳。
具體地說，該生產(chǎn)溶液轉(zhuǎn)送到另一高壓釜中并用H2S氣體鼓泡，這引起從生產(chǎn)溶液中析出NiS。該含有沉淀NiS的生產(chǎn)溶液進(jìn)行過濾或轉(zhuǎn)送到增稠器中以分離固體和液體流。該固體流被清洗或過濾然后被清洗以形成最終NiS產(chǎn)品。
可選擇地，鎳可以以氫氧化鎳、碳酸鎳、堿性硫酸鎳或鎳金屬的形式從生產(chǎn)溶液中回收。
如上所述，本發(fā)明是在研究方案中做出的。
研究方案的初始階段的選擇結(jié)果列于說明書后的表1和2中。
表1列出了在酸性條件下在150℃和1000kPa(g)氧壓力下對針鎳礦/鎳黃鐵礦混合物完成的加壓氧化試驗的4組成對結(jié)果的鎳和鈷回收率。
在第一對中，試驗1和2，含有作為針鎳礦的鎳含量為30-35重量％的針鎳礦/鎳黃鐵礦混合物的漿液用硫酸浸出。
在試驗1中漿液含有相對高含量28g/l的氯化物而在試驗2中漿液含有相對低含量的小于0.3g/l的氯化物。
試驗1列出了相對低的81.8％的鎳回收率和試驗2列出了相對高的94.5％的鎳回收率。
相似地，試驗1列出了相對低的86.2％鈷回收率和試驗2列出了相對高的94.6％鈷回收率。
這些結(jié)果表明漿液中高氯化物含量對鎳和鈷回收率有著重大負(fù)面影響。
如表所示，表1中其它3組成對結(jié)果證明上述氯化物含量對不同原料精礦的鎳和鈷回收率的負(fù)面影響。
表2總結(jié)了在不同操作條件下進(jìn)行的本發(fā)明的兩步方法的系列測試的結(jié)果。
具體地，這些試驗是針對含有針鎳礦/鎳黃鐵礦的兩種不同混合物的漿液進(jìn)行的，一種混合物含有30-35重量％呈針鎳礦的鎳(S∶Ni比率為0.86)和另一種混合物含有75-80重量％呈針鎳礦的鎳(S∶Ni比率為0.6)。
這些試驗是在概括在表中的系列操作條件下進(jìn)行的，包括(a)110℃、130℃和150℃的高壓釜溫度，(b)250kPa(g)、500kPa(g)和1000kPa(g)的O2分壓，(c)含有15重量％固體、16.7重量％固體和25重量％固體的漿液濃度，(d)10、15、30、45和60分鐘的非酸性處理浸出時間，(e)60、90和最高達(dá)120分鐘的酸浸出時間，和(f)一定范圍的硫酸濃度。
從表2中很明顯盡管在生產(chǎn)溶液中氯化物濃度高但本發(fā)明兩步方法還是得到高的鎳回收率。
該研究方案也包括在該項目中后期階段的實(shí)驗工廠試驗。
表3和4總結(jié)了兩次實(shí)驗工廠的試驗。
在表3總結(jié)的實(shí)驗工廠試驗包括浸出在生產(chǎn)水中的含有鎳黃鐵礦、針鎳礦和紫硫鎳礦與其它少量硫化物礦物一起的混合物的硫化物精礦，這些礦物的混合物被粉磨成80％呈10-15微米，并且該生產(chǎn)水含有約28g/l的氯化物。將精礦漿液(pH8.2)加入兩階段的加壓氧化處理中。在步驟(a)中該漿液在“非酸性”條件下于143℃(原料1)和總壓179psig中進(jìn)行浸出。在80分鐘的浸出中，漿液的pH從7.4下降到6.4并且Eh從300mV上升到380mV。pH的變化表明在處理中產(chǎn)生了一些酸但這些酸被堿性脈石礦物所消耗掉。在步驟(a)后，所有的針鎳礦和一些鎳黃鐵礦和紫硫鎳礦被氧化但是由于在高pH下產(chǎn)生水解，溶液中鎳和鈷的濃度是低的。在步驟(b)中，溫度增高到150℃，總壓是210psi，該漿液用硫酸酸化到pH小于2并在酸性氧化條件下被進(jìn)一步浸出120分鐘。步驟(a)中氧化的和再析出的所有鎳都被提取到溶液中。120分鐘之后剩余硫化鎳礦物的大部分都溶解從而導(dǎo)致總鎳提取率為95.5％和總鈷提取率為90.1％。
在表4總結(jié)的實(shí)驗工廠試驗是使用基本上和前面試驗相同的處理條件，它針對具有較高針鎳礦含量的另一種精礦進(jìn)行的。可以從表4中看出該方法獲得了總鎳提取率96.3％和總鈷提取率94.1％。
只要不偏離本發(fā)明的精神和范圍對上述本發(fā)明可以進(jìn)行各種改進(jìn)。
表1酸加壓氧化試驗的總結(jié)-高氯化物濃度和低氯化物濃度
表2兩階段浸出試驗-浸出條件的最優(yōu)化
步驟(b)中溫度總是150℃步驟(b)中壓力總是1000kPa(g)步驟(a)中沒有酸加入，所有酸都在步驟(b)中加入步驟(a)的pH是6.5-7.0步驟(b)的pH是約1.5所有浸出試驗都是在含鹽生產(chǎn)水中完成的表3
表權(quán)利要求
1.一種從含有呈針鎳礦形式的鎳的固體原料中回收鎳的方法，該方法包括下列步驟(a)處理固體原料和生產(chǎn)溶液的漿液以使全部或至少部分針鎳礦形式的鎳形成一種酸可浸出的固體形式；(b)將步驟(a)中處理的漿液進(jìn)行加壓酸浸出并且將漿液中固體的鎳浸出進(jìn)入溶液；和(c)從溶液中回收鎳。
2.權(quán)利要求1的方法，其中該生產(chǎn)溶液含有至少5g/l的氯化物。
3.權(quán)利要求1的方法，其中該生產(chǎn)溶液含有至少20g/l的氯化物。
4.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(a)包括在非酸性條件下處理該原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
5.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(a)包括在5.5-7的pH范圍內(nèi)處理該原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
6.權(quán)利要求5的方法，其中步驟(a)包括調(diào)整漿液的pH在5.5-7范圍內(nèi)并且在步驟(a)過程中通過在原料中存在的酸可溶性堿性脈石礦物或向漿液中添加堿性試劑來維持pH在該范圍內(nèi)。
7.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(a)包括在高溫下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
8.權(quán)利要求7的方法，其中高溫是80-160℃。
9.權(quán)利要求7或8的方法，其中高溫至少是110℃。
10.權(quán)利要求7-9的任一方法，其中高溫不超過155℃。
11.權(quán)利要求7-9的任一方法，其中高溫不超過150℃。
12.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(a)包括在氧化條件下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
13.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(a)包括在加壓氧化條件下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
14.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(a)包括在具有足以至少基本上將針鎳礦中全部硫化物氧化成硫酸鹽的O2分壓的加壓氧化條件下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
15.權(quán)利要求14的方法，其中步驟(a)也包括在具有足以氧化原料中的其它可以被氧化而不引起不需要的酸生成的硫化物礦物的O2分壓的加壓氧化條件下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
16.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(a)包括在具有250-1000kPa(g)O2分壓的加壓氧化條件下處理原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
17.權(quán)利要求16的方法，其中步驟(a)中O2分壓為500-1000kPa(g)。
18.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(a)的持續(xù)時間為15-90分鐘。
19.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(b)包括在pH為3或更低的條件下酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
20.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(b)包括在pH為2或更低的條件下加壓酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
21.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(b)包括用硫酸加壓酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
22.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(b)包括在氧化條件下加壓酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
23.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(b)包括在具有800-1200kPa(g)O2分壓的加壓氧化條件下進(jìn)行加壓酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
24.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(b)包括在高溫下加壓酸浸出步驟(a)中處理的漿液。
25.權(quán)利要求24的方法，其中高溫是100-160℃。
26.權(quán)利要求24或25的方法，其中高溫至少是130℃。
27.權(quán)利要求24-26中任一項的方法，其中高溫不超過155℃。
28.權(quán)利要求24-26中任一項的方法，其中高溫不超過150℃。
29.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中步驟(b)持續(xù)時間為30-120分鐘。
30.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中包括在步驟(b)之前或作為步驟(b)的一部分向由步驟(a)的處理溶液中加入單獨(dú)的固體原料和生產(chǎn)溶液的漿液。
全文摘要
公開一種從含有呈針鎳礦形式的鎳的固體原料中回收鎳的方法。該方法包括處理固體原料和生產(chǎn)溶液的漿液以使針鎳礦形式的全部或至少部分鎳形成一種酸可浸出的固體形式。該方法也包括對處理的漿液進(jìn)行加壓酸浸出并且將漿液中固體的鎳浸出到溶液中。最終該方法包括從溶液中回收鎳。
文檔編號C22B3/06GK101014724SQ200580023489
公開日2007年8月8日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者納塔利亞·斯特雷爾特索瓦, 多梅尼克·弗法羅 申請人:Wmc資源有限公司