一種蛇紋石種類礦物的綜合回收新工藝的製作方法
2023-07-20 18:04:51 2
專利名稱：一種蛇紋石種類礦物的綜合回收新工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於蛇紋石類礦物(包括紅土鎳礦)冶煉的技術領域，採用真空冶煉的方 法，綜合回收礦物中的鎂、鐵、鎳、矽等，達到礦物綜合利用的目的。
背景技術：
蛇紋石是一種含水的富鎂矽酸鹽礦物的總稱，如葉蛇紋石、利蛇紋石、纖蛇紋 石等。它們的顏色一般常為綠色調，但也有淺灰、白色或黃色等。因為它們往往是青綠 相間像蛇皮一樣，故此得名。其化學式為M&(Fe，NOSi2O5(OH)4,其中Fe呈+3價、 Ni呈+2價，可替代部分鎂，紅土鎳礦也屬蛇紋石類礦物。目前該類礦物的主要冶煉方 法有兩種1、溼法工藝，多採用酸或鹼對蛇紋石類礦物進行浸出，並得到氧化鎂和金屬 鎳，也有得到硫化鎳的；2、火法工藝，多採用電爐還原生產鎳鐵，並將鎂、矽和部分鐵 造渣處理。這些工藝中溼法工藝流程長，工藝複雜，但是火法工藝產生大量的爐渣，給 環境造成了很大的負擔。上個世紀以來國內外都曾對蛇紋石類礦物做了大量的研究，我國專利 ZL200510010915.1公開了一種低品位紅土鎳礦堆浸提鎳鈷的方法。它是將礦石破碎，然 後按不同粒度、不同比例混合均勻後入堆，按噴淋液酸度為5 18%，噴淋強度為15 30L/m2h的量進行噴淋和滴淋，收集噴淋和滴淋後的浸出液進行調配，使浸出液中的鎳 離子濃度達2 4g/L，得含鎳鈷的浸出液。專利ZL 200710034750.0公開了一種從紅 土鎳礦熔融還原製取鎳鐵合金工藝。該方法是將紅土鎳礦中的氧化鎳和赤鐵礦預還原轉 化為金屬鎳和金屬鐵或四氧化三鐵，然後利用溼式磁選，使鎳鐵大幅度富集的同時，脈 石及硫、磷等有害元素被脫除，最後將預還原得到的鎳鐵精礦進行熔融還原製備鎳鐵合 金。該方法可適用於不同品味的紅土鎳礦，製得含鎳6 10%，含鐵85 90%的鎳鐵 合金，鎳鐵收率大於85%，硫磷低於0.03%。中國專利ZL200610163834.X公開了一種 轉底爐_電爐聯合法處理紅土鎳礦生產鎳鐵方法，該工藝包括紅土鎳礦經破碎、加入一 定比例的碳質還原劑和複合添加劑與紅土鎳礦混工藝包括紅土鎳礦經破碎、加入一定比 例的碳質還原劑和複合添加劑與紅土鎳礦混磨，用球蛋成型機製成球團，在200 400°C 乾燥4 小時，採用轉底爐進行快速還原，溫度控制在950 1300°C，時間15 40分 鍾。還原焙燒後，採用電爐熔分，便得到高品位的鎳鐵。本發明與上述工藝相比，其處理對象為以(Mg，Fe，ND3Si2O5(OH)4*主的蛇 紋石類礦物(包括紅土鎳礦)，在真空條件下，採用兩步熱還原，綜合回收其中的鎂、 鐵、鎳、矽，分別得到金屬鎂、鎳鐵和較純的二氧化矽，對環境友好，尚未見國內外的 相關報導。
發明內容
本發明的目的在於提供一種蛇紋石類礦物綜合回收的方法，在真空狀態下， 通過一步碳熱還原，一步矽熱還原，使蛇紋石類礦物中的鎂、鐵、鎳分別以金屬鎂、鎳鐵的形式回收，矽得到較純的二氧化矽。本發明從蛇紋石類礦物中綜合回收有價金屬的方法特徵是第一步還原反應所使用的還原劑碳為煤或焦炭，第二步還原反應所使用的還原 劑為第一步還原反應所得的金屬矽或合金中的矽，具體步驟如下(1)第一步還原反應將乾燥後的原料碳、煤或焦炭和金屬礦破碎並研磨 至-200目；(2)將上述原料以還原劑氧化劑的摩爾比為1 5的比例混合，以5MPa 30MPa壓力制團；(3)將制團後的原料裝入真空爐中，開啟真空系統，當爐內壓力小於50Pa後， 升溫至650°C 900°C時保溫1小時；(4)然後升溫至1400°C 1700°C時保溫0.5 4小時，關閉供熱系統；(5)當真空爐內溫度< 200°C後，關閉真空泵，取出物料；(6)第二步還原反應所使用的還原劑為第一步還原反應所得的金屬矽或合(7)金中的矽，以還原劑氧化劑的摩爾比為1 5的比例混合，加熱過程重複
第一步還原反應；(8)第二步反應的爐渣經過磁選得到鎳鐵和二氧化矽。所述蛇紋石類礦物是指蛇紋石礦、紅土鎳礦等主要含矽酸鎂、氧化鐵及氧化 鎳的礦物，其礦物成分為2 50%Fe203、3 40%Mg、10 45%Si02、0.2 ~ 5% NiO。本發明的優點是流程簡單，便於操作、適用範圍廣、同時對蛇紋石類礦物中的 主要金屬進行了綜合回收利用，整個反應過程在真空中進行，對環境友好。
圖1為本發明工藝流程圖。
具體實施例方式本發明其工藝流程圖如附圖1。其過程如下(1)第一步還原反應的還原劑碳為煤或焦炭，所使用的金屬礦成分大致為2 50% Fe2O3^ 3 40% MgO、10 45% Si02、0.2 5% NiO ；(2)將原料碳(煤或焦炭)和金屬礦破碎並研磨至-200目；(3)將研磨後的原料按照以下四個反應中氧化物摩爾化學當量的1 5倍的碳向 金屬礦中配入煤(焦炭或焦粉)混和；MgO (S) +C (S) = CO (g) +Mg (g)NiO (s) +C (s) = CO (g) +Ni (S)Fe2O3 (s) +3C (s) = 3CO (g) +2Fe (s)SiO2 (s) +2C (s) = 2CO (g) +Si (s)(4)將上述混合原料，以5MPa 30MPa壓力制團；(5)將制團後的原料裝入真空爐中，開啟真空系統，當爐內壓力小於50Pa後，升溫至650°C 900°C時保溫1小時；(6)然後升溫至1400°C 1700°C時保溫0.5 4小時，關閉供熱系統；(7)當真空爐內溫度< 200°C後，關閉真空泵，冷卻至室溫下，打開真空爐，從 冷凝器中得到金屬鎂，坩堝底部得到反應爐渣。(8)將反應爐渣磨至-200目，堆存積累到一定數量，測得其中金屬矽的含量， 並按以下三個反應中矽摩爾化學當量的0.2 1倍的氧化物向爐渣中配入礦石粉混和；
權利要求
1.一種從蛇紋石類礦物中綜合回收有價金屬的方法，其特徵在於第一步還原反應 所使用的還原劑碳為煤或焦炭，第二步還原反應所使用的還原劑為第一步還原反應所得 的金屬矽或合金中的矽，具體步驟如下(1)第一步還原反應將乾燥後的原料碳、煤或焦炭和金屬礦破碎並研磨至-200目；(2)將上述原料以還原劑氧化劑的摩爾比為1 5的比例混合，以5MPa 30MPa 壓力制團；(3)將制團後的原料裝入真空爐中，開啟真空系統，當爐內壓力小於50Pa後，升溫 至650°C 900°C時保溫1小時；(4)然後升溫至1400°C 1700°C時保溫0.5 4小時，關閉供熱系統；(5)當真空爐內溫度<200°C後，關閉真空泵，取出物料；(6)第二步還原反應所使用的還原劑為第一步還原反應所得的金屬矽或合金中的 矽，以還原劑氧化劑的摩爾比為1 5的比例混合，加熱過程重複第一步還原反應；(7)第二步反應的爐渣經過磁選得到鎳鐵和二氧化矽。
2.根據權利要求1所述的從蛇紋石類礦物中綜合回收有價金屬的方法，其特徵在於 所述蛇紋石類礦物是指蛇紋石礦、紅土鎳礦等主要含矽酸鎂、氧化鐵及氧化鎳的礦 物，其礦物成分為2 50%Fe203、3 40%Mg、10 45%Si02、0.2 5% NiO。
全文摘要
本發明公開了一種從蛇紋石類礦物(包括紅土鎳礦)中綜合回收有價金屬的方法，其特徵在於該方法分兩步真空熱還原，第一步以碳作為還原劑，將紅土鎳礦中的氧化鎂還原為金屬鎂；第二步還原反應以第一步還原反應的渣中的金屬矽作為還原劑，配入適量的蛇紋石類礦和添加劑，將紅土鎳礦中的氧化鎂還原為金屬鎂，將紅土鎳礦中的氧化鐵、氧化鎳還原為金屬鐵、金屬鎳和鎳鐵合金，然後通過磁選，將鎳鐵等金屬與二氧化矽分離。本發明的優點是流程簡單，便於操作、適用範圍廣、同時對蛇紋石類礦物中的主要金屬進行了綜合回收利用，整個反應過程在真空中進行，對環境友好。
文檔編號C22B5/16GK102010986SQ20101058490
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者劉大春, 劉洪湘, 姚耀春, 徐寶強, 戴永年, 曲濤, 李一夫, 楊斌, 楊部正, 熊恆, 田陽, 羅啟, 蔣文龍, 鄧勇, 鬱青春, 陳秀敏, 馬文會 申請人:昆明理工大學