專利名稱：一種綜合利用紅土鎳礦的方法
技術領域：
本發明涉及一種處理紅土鎳礦的方法，具體涉及一種綜合利用紅土鎳礦的方法
背景技術：
紅土鎳礦是含鎳的礦石經長期風化、浸淋、蝕變、富集而形成的水合氧化鐵與水合硅酸鎂的混合物。紅土鎳礦礦床可分為三層褐鐵礦層、硅鎂鎳礦層及介于二者之間的過渡層。紅土鎳礦的化學成分不僅因礦床而異，即使同一礦床，其鎳、鈷、鐵、鎂等的含量也隨礦床的深度而變化。回收處理紅土鎳礦主要有火法和濕法兩種方法。火法包括還原熔煉生產鎳鐵工藝和還原硫化熔煉生產鎳锍工藝。該方法流程短、 效率高，但能耗高，火法工藝要求礦石含鎳不低于1.5%，因此，目前火法工藝主要處理高品位的紅土鎳礦。濕法工藝主要有還原-氨浸法、高壓酸浸法、常壓酸浸法及微生物浸出法。還原-氨浸工藝是將紅土鎳礦經干燥和還原焙燒后進行多段常壓氨浸出，該工藝適合含鎂低的紅土鎳礦。高壓酸浸鎳、鈷浸出率高，只適合處理鎂含量較低的紅土鎳礦，且高壓的操作條件也限制了該方法的應用。常壓酸浸工藝具有工藝簡單、能耗低、投資少、操作簡單等優點，但鎳回收率低，污染嚴重。微生物浸出法是一種比較環保的紅土鎳礦處理方法，但存在生產周期長、微生物培養成本高、有機酸不能循環利用等問題。上述紅土鎳礦處理工藝，都僅著眼于回收礦石中含量較低的鎳，有的回收了鐵和鈷，其他物質都成為廢渣、廢液排放，不僅占用了大量的土地，而且對生態環境造成巨大的破壞。因此研究處理紅土鎳礦的新工藝和新技術，對紅土鎳礦進行高附加值綠色化綜合利用具有重要的實際意義和應用價值。

發明內容
針對紅土鎳礦未能合理利用的現狀，本發明提供一種以紅土鎳礦為原料制備硫化鎳、氧化鎂及二氧化硅產品的方法。本發明的目的可以通過以下措施來達到將紅土鎳礦破碎，磨細至80 μ m以下，與硫酸氫銨按一定配比均勻混合，紅土鎳礦與硫酸氫銨的比例為紅土鎳礦中的氧化鐵、氧化鎂按與硫酸氫銨完全反應生成鹽所消耗的硫酸氫銨物質的量計為1，硫酸氫銨與礦比例為0.8 1.5 1，在350 500°C焙燒1 4h。焙燒過程中產生的氨氣和三氧化硫用稀硫酸吸收，得到的硫酸氫銨溶液蒸發、濃縮、結晶制備硫酸氫銨，返回紅土鎳礦焙燒工序。焙燒熟料用3 6倍質量的水在40 90°C溶解 30 90min，過濾，得到濾液和濾渣。濾液為含有Ni2+、Fe3\ Fe2\ Mg2+、NH4\ S042—的溶液，濾渣主要成分為二氧化硅，直接作為微硅粉產品。紅土鎳礦硫酸氫銨焙燒過程涉及的主要化學反應為Mg0+2NH4HS04 — (NH4) 2Mg (SO4) 2+H20 個Fe203+4NH4HS04 ^ 2NH4Fe (SO4) 2+2NH3 +3H20 個
Ni0+2NH4HS04 — (NH4)2Ni (SO4) 2+H20 個NH4HSO4 ^ SO3 個 +NH3 個 +H2O 個S03+NH3+H20 — NH4HSO4熟料溶出液采用黃銨鐵礬法沉鐵在40°C以下加入雙氧水氧化 ^2+，再向溶液中加入黃銨鐵礬晶種，溫度保持在90°C，用飽和的碳酸氫銨溶液調節溶液ρΗ在1. 5 2. 5， 攪拌反應1 池后溶液中鐵濃度小于lg/L，過濾，濾渣為黃銨鐵礬，濾液主要含NH4+、Mg2+、 附2+、3042-和少量狗3+。發生的化學反應為6Fe3++4S0:+2NH4.+12H20 — (NH4) 2Fe6 (SO4) 4 (OH) 12 J, +12H+濾渣黃銨鐵礬在700°C煅燒池，得到氧化鐵產品。煅燒過程產生的氨氣和三氧化
硫用水吸收，得到硫酸氫銨溶液，蒸發結晶后得到硫酸氫銨產品。涉及的化學反應為
(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 ^^6Fe203+4S031 +2NH31 +7 H2O 個NH3+S03+H20 — NH4HSO4濾液采用針鐵礦法深度除鐵用飽和碳酸銨溶液調節溶液PH值在4. O 5. 0，加入針鐵礦晶種，在90°C下攪拌反應濁，過濾，所得濾液主要含NH4+、Mg2+、Ni2+和S042—，針鐵礦直接作為煉鐵原料。發生的化學反應為Fe3++2H20 — 3H++Fe00H I向濾液中加入硫化鈉溶液，加入硫化鈉與溶液中硫酸鎳鎳摩爾比為1 1，用飽和氫氧化鈉溶液調節溶液PH值至7. 0，生成硫化鎳沉淀，涉及的化學反應為NiS04+Na2S — NiS I +Na2SO4過濾，得到硫化鎳產品，濾液主要含NH4+、Mg2+和S042_。在60°C及攪拌的條件下向沉鎳后的濾液加入氫氧化鈉，直至溶液pH不變時，繼續反應30min，過濾得到氫氧化鎂固體和硫酸氫銨、硫酸鈉的混合溶液。混合溶液蒸發結晶后， 將混合晶體加熱到500°C，硫酸氫銨分解為氨氣、三氧化硫和水，剩下硫酸鈉。將氨氣、三氧化硫和水冷卻降溫到450°C以下，又生成硫酸氫銨，返回紅土鎳礦焙燒工序。氫氧化鎂洗滌、 干燥、煅燒制備氧化鎂產品。發生的化學反應為MgS04+2Na0H — Mg (OH) 2 J, +Na2SO4
Mg(OH)2 Mg 0+ H2O
NH4HSO4 NH3+SO3+H2ONH3+S03+H20 — NH4HSO

附圖為紅土鎳礦綜合利用工藝流程圖。
具體實施方案實施例1所用紅土鎳礦組成為=NiO0. 93%, SiO2 40. 74%, MgO 21. 53%, Fe2O3 18. 82%,Α12034· 45%，CaO 0. 62%, Cr2O3 0. 56%,其它 0. 72%,燒失量 11.63%。將紅土鎳礦破碎，磨細至80 μ m以下，與硫酸氫銨按質量比1 1.8均勻混合，物料在350°C焙燒，恒溫時間4h。焙燒過程中產生的氨氣和三氧化硫用稀硫酸吸收，得到的硫酸氫銨溶液蒸發、濃縮、結晶得到硫酸氫銨晶體，返回用于紅土鎳礦焙燒。焙燒熟料采用3 倍質量的水在40°C溶解90min，過濾，得到濾液和濾渣。濾液含有Ni2+、i^3+、i^2+、Mg2+、NH4+、 S042—，濾渣主要成分為二氧化硅，直接作為微硅粉產品。濾液采用黃銨鐵礬法沉鐵，在40°C加入雙氧水氧化狗2+，再向溶液中加入黃銨鐵礬晶種，溫度保持在90°C，用飽和的碳酸氫銨溶液調節溶液pH在1. 5，攪拌反應池后溶液中鐵濃度小于lg/L，過濾，濾渣為黃銨鐵礬，濾液主要含NH4+、Mg2+、Ni2+、SO42-和少量狗3+。濾液用飽和碳酸氫銨溶液調節溶液pH為4. 0，加入針鐵礦晶種，在90°C下攪拌反應2h，過濾，所得濾液主要含Ml/、Mg2+、Ni2+和SO/—。向濾液中加入硫化鈉溶液，加入硫化鈉與硫酸鎳摩爾比1 1，用飽和氫氧化鈉溶液調節溶液PH值至7. 0，生成硫化鎳沉淀，過濾，濾液主要含NH4+、Mg2+和S042_。沉鎳濾液在60°C及攪拌的條件下加入氫氧化鈉，直至溶液pH不變時，繼續反應 30min，過濾得到氫氧化鎂和硫酸銨、硫酸鈉的混合溶液，混合溶液蒸發結晶后，將混合晶體加熱到500°C，硫酸氫銨分解為氨氣、三氧化硫和水，剩下硫酸鈉。將氨氣、三氧化硫和水冷卻降溫到450°C以下，又生成硫酸氫銨，返回紅土鎳礦焙燒工序。將氫氧化鎂洗滌、干燥、煅燒制備氧化鎂產品。實施例2所用紅土鎳礦組成為=NiO1. 73%, SiO2 42. 57%, MgO 20. 31%, Fe2O3 18. 66%, CaOO. 68%，Cr2O3 0. 52%,其它 0. 86%，燒失量 10.8%。將紅土鎳礦破碎，磨細至80 μ m以下，與硫酸氫銨按質量比1 2. 7均勻混合，物料在500°C焙燒，恒溫時間lh。焙燒過程中產生的氨氣和三氧化硫用稀硫酸吸收，得到的硫酸氫銨溶液蒸發、濃縮、結晶得到硫酸氫銨晶體，返回用于紅土鎳礦焙燒。焙燒熟料采用3 倍質量的水在90°C溶解30min，過濾，得到濾液和濾渣。濾液含有Ni2+、i^3+、i^2+、Mg2+、NH4+、 S042—，濾渣主要成分為二氧化硅，直接作為微硅粉產品。濾液采用黃銨鐵礬法沉鐵，在40°C以下加入雙氧水氧化狗2+，再向溶液中加入黃銨鐵礬晶種，溫度保持在90°C，用飽和的碳酸銨溶液調節溶液pH在2. 5，攪拌反應Ih后溶液中鐵濃度小于lg/L，過濾，濾渣為黃銨鐵礬，濾液主要含NH4+、Mg2+、Ni2+、S042_和少量狗3+。濾液用飽和碳酸銨溶液調節溶液pH為5. 0，加入針鐵礦晶種，在90°C下攪拌反應 2h，過濾，所得濾液主要含NH4+、Mg2+、Ni2+和S042—。向濾液中加入硫化鈉溶液，加入硫化鈉與硫酸鎳摩爾比1 1，用飽和氫氧化鈉溶液調節溶液PH值7. 0，生成硫化鎳沉淀，過濾，濾液主要含NH4+、Mg2+和S042_。沉鎳濾液在60°C及攪拌的條件下加入氫氧化鈉，直至溶液pH不變時，繼續反應 30min，過濾得到氫氧化鎂和硫酸銨、硫酸鈉的混合溶液，混合溶液蒸發結晶后，將混合晶體加熱到500°C，硫酸氫銨分解為氨氣、三氧化硫和水，剩下硫酸鈉。將氨氣、三氧化硫和水冷卻降溫到450°C以下，又生成硫酸氫銨，返回紅土鎳礦焙燒工序。將氫氧化鎂洗滌、干燥、煅燒制備氧化鎂產品。
權利要求
1.一種綜合利用紅土鎳礦的方法，其特征在于包括以下步驟(1)研磨將紅土鎳礦破碎、磨細至80μ m以下；(2)混料將磨細的紅土鎳礦與硫酸氫銨均勻混合，紅土鎳礦與硫酸氫銨的比例為紅土鎳礦中的氧化鐵、氧化鎂按與硫酸氫銨完全反應生成鹽所消耗的硫酸氫銨物質的量計為 1，硫酸氫銨與礦比例為0.8 1.5 1，；(3)焙燒將混合好的物料在350 500°C焙燒1 4h，焙燒過程中產生的氨氣和三氧化硫用稀硫酸吸收，得到的硫酸氫銨溶液蒸發、濃縮、結晶制備硫酸氫銨晶體，返回紅土鎳礦焙燒工序；(4)溶出將步驟(3)的焙燒熟料用水溶出；(5)過濾將步驟(4)溶出的物料過濾分離，得到濾液和濾渣，濾渣主要為二氧化硅，直接作為微硅粉；(6)黃銨鐵礬法沉鐵熟料溶出液采用黃銨鐵礬法沉鐵，在40°C以下加入雙氧水氧化狗2+，再向溶液中加入黃銨鐵礬晶種，用飽和的碳酸銨溶液調節溶液pH，攪拌反應至鐵濃度小于lg/L，過濾；(7)黃銨鐵礬煅燒濾渣黃銨鐵礬煅燒得到氧化鐵產品，煅燒過程產生的氨氣和三氧化硫用氨水吸收，得到硫酸銨溶液，蒸發結晶后得到硫酸銨產品；(8)針鐵礦法沉鐵黃銨鐵礬法沉鐵得到的濾液采用針鐵礦法繼續除鐵，用飽和氫氧化鈉溶液調節溶液PH，反應完畢后過濾；(9)沉鎳向沉鐵后溶液中加入硫化鈉溶液，加入硫化鈉沉鎳并用飽和的氫氧化鈉溶液調節溶液PH值，得到硫化鎳沉淀，過濾；(10)沉鎂向沉鎳濾液中按硫酸鎂與氫氧化鈉摩爾比1 1加入氫氧化鈉，反應生成氫氧化鎂沉淀，過濾；(11)煅燒氫氧化鎂將氫氧化鎂洗滌、干燥、煅燒制備氧化鎂產品。(12)沉鎂后的溶液蒸發結晶后，將混合晶體加熱，硫酸氫銨分解為氨氣、三氧化硫和水，剩下硫酸鈉。(13)硫酸氫銨分解的氨氣、三氧化硫和水冷卻降溫，又生成硫酸氫銨，返回紅土鎳礦焙燒工序。
2.根據權力要求1所述的一種綜合利用紅土鎳礦的方法，其特征在于步驟( 將紅土鎳礦與硫酸氫銨均勻混合，紅土鎳礦與硫酸氫銨的比例為紅土鎳礦中的氧化鐵、氧化鎂按與硫酸氫銨反應生成鹽所消耗的硫酸氫銨量計為1，硫酸氫銨與礦比例為0. 8 1. 5 1。
3.根據權力要求1所述的一種綜合利用紅土鎳礦的方法，其特征在于步驟C3)將混合好的物料在350 500°C焙燒1 4h，焙燒過程中產生的氨氣和三氧化硫用稀硫酸吸收，得到的硫酸氫銨溶液蒸發、濃縮、結晶制備硫酸氫銨晶體，返回紅土鎳礦焙燒工序。
4.根據權力要求1所述的一種綜合利用紅土鎳礦的方法，其特征在于步驟(1 沉鎂后的溶液蒸發結晶后，將混合晶體加熱到500°C，硫酸氫銨分解為氨氣、三氧化硫和水，剩下硫酸鈉。
5.根據權力要求1所述的一種綜合利用紅土鎳礦的方法，其特征在于步驟(1 硫酸氫銨分解的氨氣、三氧化硫和水冷卻降溫到450°C以下，又生成硫酸氫銨，返回紅土鎳礦焙燒工序。
全文摘要
一種綜合利用紅土鎳礦的方法，該方法包括以下步驟(1)將紅土鎳礦破碎，磨細后與硫酸氫銨混合焙燒；(2)焙燒熟料溶出、過濾得所得濾液先采用黃鐵礬法沉鐵，再用針鐵礦法沉鐵；(3)沉鐵后所得濾液采用硫化鈉沉鎳，制備硫化鎳產品；(4)沉鎳后濾液采用氫氧化鈉沉鎂，得到氫氧化鎂；(5)氫氧化鎂洗滌、干燥、煅燒制備氧化鎂產品；(6)焙燒熟料溶出渣主要成分為二氧化硅，直接作為微硅粉產品；(7)黃銨鐵礬煅燒得氧化鐵產品。
文檔編號C01B33/12GK102321812SQ20111025654
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者張 杰, 李潔, 王佳東, 申曉毅, 翟玉春, 辛海霞 申請人:東北大學