一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法與流程
2023-05-21 15:14:01 5
本發明屬於有色金屬冶金領域，具體涉及一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法。
背景技術：
鎳是重要的戰略儲備金屬，廣泛應用於國防、航空航天、交通運輸、石油化工、能源等領域，從2005年以來，我國成為了世界上最大的鎳資源消費者。我國鎳資源總量約820萬噸，以硫化礦資源為主，約佔總量的85％；同時銅、鈷等金屬常和鎳伴生，因此在利用鎳的同時，可以獲得銅、鈷金屬。目前，國內處理硫化鎳礦物的方法主要是「鎳精礦閃速熔煉生產低冰鎳→轉爐吹煉製備高冰鎳→高冰鎳緩冷後磨浮分離」工藝，得到的銅精礦、鎳精礦和合金三種物料分別用於相應產品的生產。然而，這一方法也存在有較大的問題。在轉爐吹煉製備高冰鎳的過程，是為了使大部分鐵和一部分硫被除去，鎳、銅、鈷以及貴金屬得到進一步富集。然而，由於化學溶解和機械夾雜兩方面的影響，使得鎳、銅、鈷進入吹煉渣中的損失量較大。這是由於隨著吹煉的進行，體系的氧勢越來越高，鋶中的銅、鎳、鈷越容易被氧化成Cu2O、NiO和CoO而進入渣中，造成銅、鎳、鈷的損失；同時，由於氧勢的升高，渣中Fe3O4的含量越來越高，渣的粘度也隨著增大，使得渣中鋶滴的沉降速度降低，造成銅、鎳、鈷的機械夾雜損失。雖然吹煉渣經電爐貧化後能挽回部分銅、鎳、鈷的損失，但仍有相當數量最終留在渣中難以回收利用。在我國銅、鎳、鈷資源供不應求的局面下，如何有效提高現有資源的回收率成為冶煉過程中的一個難題。有鑑於此，特提出本發明。
技術實現要素：
本發明的目的在於針對傳統的鎳冶煉過程中有價金屬損失量大的問題，提供一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，將低冰鎳直接(或緩冷後)進行磨浮分離來減少鎳、銅、鈷等有價金屬在渣中的損失，開發出一條金屬回收率高、廢渣排放量減少的新途徑。本發明是通過如下技術方案實現的：一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，包括將低冰鎳進行磨浮分離處理得到含銅礦物和含鎳含鐵礦物；將所述含銅礦物冶煉製得銅產品、鈷產品；將所述含鎳含鐵礦物冶煉製得鐵產品、鎳產品及鈷產品；所述磨浮分離處理包括磨粒處理、浮選處理。一般地，本發明可直接以低冰鎳為起始原料進行；也可以硫化鎳精礦為起始原料，先製得低冰鎳，將所述低冰鎳進行緩冷，將緩冷後的低冰鎳再進行磨浮分離處理及後續操作。所述磨浮分離處理包括磨粒處理、浮選處理。具體地，一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，包括先將硫化鎳精礦進行造鋶熔煉，製得低冰鎳，將所述低冰鎳進行緩冷，將緩冷後的低冰鎳再進行磨浮分離處理得到含銅礦物和含鎳含鐵礦物；將所述含銅礦物冶煉製得銅產品、鈷產品；將所述含鎳含鐵礦物冶煉製得鐵產品、鎳產品及鈷產品；所述磨浮分離處理包括磨粒處理、浮選處理。上述方法中：優選地，所述硫化鎳精礦按重量比含鎳5-10％，銅1-5％，鐵20-30％，硫15-25％。優選地，所述造鋶熔煉溫度為1200-1350℃，時間為1-3h。優選地，將所述低冰鎳進行緩冷的溫度區間為950～370℃；進一步優選地，所述緩冷時間為70-100h。一般地，當本發明直接以低冰鎳為起始原料進行磨浮分離處理時，所述低冰鎳指緩冷後的低冰鎳；優選所述低冰鎳進行緩冷的溫度區間為950～370℃；進一步優選所述緩冷時間為70-100h。優選地，所述磨粒處理步驟中，將低冰鎳破碎磨細至300-500目；進一步優選破碎磨細至400目不低於90％。優選地，所述浮選處理步驟中，按水與低冰鎳的重量比例為10∶1-5∶2製得礦漿。優選地，所述浮選處理步驟中，以丁基黃藥為捕收劑。優選地，所述浮選處理步驟中，所述礦漿pH值為10-12。所述浮選處理步驟中，起浮礦物為含銅礦物；沉積礦物為含鎳含鐵礦物。所述含銅礦物以輝銅礦、黃銅礦為主。所述含鎳含鐵礦物以鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦為主，還含有少量鎳鐵合金。所述含銅礦物冶煉製得銅產品、鈷產品的步驟可採用現有技術方法。所述銅產品包括氧化銅、銅鹽、粗銅、陰極銅等。所述鈷產品包括硫酸鈷、氯化鈷、氧化鈷以及金屬鈷等。優選地，所述含銅礦物冶煉製得銅產品、鈷產品的步驟中，將所述含銅礦物經轉爐吹煉後得到粗銅和吹煉渣，將所述吹煉渣經電爐貧化還原熔煉得到富鈷鋶，將所述富鈷鋶生產鈷產品；將所述粗銅經過電解精煉後得到陰極銅。所述含鎳含鐵礦物冶煉製得鐵產品、鎳產品及鈷產品的步驟可採用現有技術方法。所述鐵產品包括鐵精礦、氧化鐵、鐵鹽、金屬鐵等。所述鎳產品包括鎳鹽、鎳氧化物、金屬鎳等。優選地，所述含鎳含鐵礦物冶煉製得鐵產品、鎳產品的步驟中，將所述含鎳含鐵礦物採用氧壓酸浸處理，分離得到浸出液和浸出渣，利用所述浸出液製得鐵產品、鎳產品及鈷產品；進一步優選地，所述氧壓酸浸處理過程中的液固比為3～10:1，溫度為120～200℃，時間為0.5～5h，氧分壓為0.08～0.2MPa，初始pH值為0～2。更進一步優選地，將所述浸出液經中和水解處理，過濾得濾液和濾渣；將所述濾渣乾燥焙燒得到鐵精礦；將所述濾液經深度淨化後用於生產鎳產品及鈷產品；所述浸出液中和水解處理的pH值為3～5，溫度為70～90℃，反應時間為1～3h。具體地，所述含鎳含鐵礦物冶煉製得鐵產品、鎳產品及鈷產品的步驟中，將所述含鎳含鐵礦物採用氧壓酸浸處理，分離得到浸出液和浸出渣；所述氧壓酸浸處理過程中的液固比為3～10:1，溫度為120～200℃，時間為0.5～5h，氧分壓為0.08～0.2MPa，初始pH值為0～2。將所述浸出液經中和水解處理(得到氫氧化鐵)，過濾得濾液和濾渣；將所述濾渣乾燥焙燒得到鐵精礦(鐵含量>60％)；將所述濾液經深度淨化後用於生產鎳產品(如電解鎳法)及鈷產品；所述浸出液中和水解處理的pH值為3～5，溫度為70～90℃，反應時間為1～3h。此外，經氧壓酸浸處理後，貴金屬富集在浸出渣中，通過進一步對所述浸出渣進行處理可製得貴金屬，如鉑、鈀、銠等。一般地，本發明上述低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，所述低冰鎳可採用本領域常規低冰鎳。為實現較好的回收效果，優選低冰鎳中按重量比含鎳10-25％，銅4-12％，鈷0.3-1.0％，鐵40-50％，硫22-28％。優選地，所述低冰鎳由硫化鎳精礦進行造鋶熔煉而製得；所述造鋶熔煉溫度為1200-1350℃，時間為1-3h。更具體地，本發明提供一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，包括以下步驟：1)將硫化鎳精礦進行造鋶熔煉，製得低冰鎳；2)將所述低冰鎳進行緩冷；將緩冷後的低冰鎳進行磨浮分離處理得到含銅礦物和含鎳含鐵礦物；所述磨浮分離處理包括磨粒處理、浮選處理；3)將所述含銅礦物經轉爐吹煉後得到粗銅和吹煉渣，將所述吹煉渣經電爐貧化還原熔煉得到富鈷鋶，將所述富鈷鋶生產鈷產品；將所述粗銅經過電解精煉後得到陰極銅；4)將所述含鎳含鐵礦物採用氧壓酸浸處理，分離得到浸出液和浸出渣；將所述浸出液經中和水解處理，過濾得濾液和濾渣；將所述濾渣乾燥焙燒得到鐵精礦；將所述濾液經深度淨化後用於生產鎳產品及鈷產品。傳統的鎳冶煉過程中，絕大部分的鐵被氧化進入渣中廢棄。本發明提出一種新的思路，革除傳統鎳冶金過程中的低冰鎳吹煉製取高冰鎳的過程，不採用高冰鎳磨浮，而將低冰鎳直接(或緩冷後)磨浮分離得到含銅礦物和含鎳含鐵礦物，從而實現銅鎳的分離。本發明採用緩冷磨浮分離的方法來處理處理低冰鎳，不僅克服了傳統工藝中因鐵氧化造渣所造成的鎳、銅、鈷等有價金屬的損失，還能實現鐵的資源化利用，經濟效益顯著。如此而來，可以避免有價金屬溶解或夾雜在吹煉渣中而造成的金屬損失，有利於提高有價金屬的回收率。傳統的高冰鎳吹煉過程中進入渣中的鐵在本發明中進入到浸出液中，經中和水解後製成鐵精礦用於鋼鐵生產，不僅減少了鎳冶煉過程中廢渣的排放，還實現了鐵資源的回收利用，大大提高了資源利用率，經濟效益和生態效益顯著。以我國金川集團公司為例，每年渣中損失的金屬量約為鎳5000噸，銅5000噸，鈷2000噸，市場價格在10億元左右，而本發明能有效減少這一部分的金屬損失量。本發明的優點體現在如下幾個方面：1、革除了低冰鎳吹煉製取高冰鎳的過程，有利於降低生產成本；2、大大減少了鎳、銅、鈷等有價金屬的損失量，經濟效益顯著；3、減少了冶煉廢渣的排放，實現了鐵的資源化，具有顯著的生態效益。具體實施方式以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。實施例1本實施例提供一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，將硫化鎳精礦500g加入到石墨坩堝中，在1350℃進行造鋶熔煉，保溫1h後進行緩冷，在950-370℃之間的緩冷時間為100h；將緩冷後的低冰鎳破碎細磨至400目大於95％，調漿後控制pH為12，以丁基黃藥為捕收劑進行浮選，起浮礦物為以輝銅礦、黃銅礦為主的含銅礦物，含鎳含鐵礦物沉在槽底；含銅礦物用於銅、鈷的冶煉；將50g含鎳含鐵礦物加入到1000ml的電磁攪拌高壓釜中，控制液固比為10:1，初始pH為0，加熱至200℃，充入空氣控制釜內的氧分壓為0.08MPa，浸出5h後，冷卻過濾；控制浸出液的溫度為70℃，在攪拌條件下維持溶液的pH為5，保持3h後固液分離，濾渣烘乾後在300℃下焙燒1h後得到鐵含量為62％的鐵精礦，濾液經深度淨化後用於陰極鎳的電解。所用的硫化鎳精礦的主要組分及含量(按重量計)：鎳5％，銅2％，鈷0.1％，鐵20％，硫25％。實施例2本實施例提供一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，將與實施例1中的組分和含量一致的硫化鎳精礦300g加入到石墨坩堝中，在1200℃進行造鋶熔煉，保溫3h後進行緩冷，在950-370℃之間的緩冷時間為80h；將緩冷後的低冰鎳破碎細磨至-400目大於90％，調漿後控制pH為10，以丁基黃藥為捕收劑進行浮選，起浮礦物為以輝銅礦、黃銅礦為主的含銅礦物，含鎳含鐵礦物沉在槽底，含銅礦物用於銅、鈷的冶煉；將100g含鎳含鐵礦物加入到1000ml的電磁攪拌高壓釜中，控制液固比為5:1，初始pH為0，加熱至120℃，充入空氣控制釜內的氧分壓為0.2MPa，浸出2h後，冷卻過濾；控制浸出液的溫度為90℃，在攪拌條件下維持溶液的pH為4，保持3h後固液分離，濾渣烘乾後在300℃下焙燒1h後得到鐵含量為65％的鐵精礦，濾液經深度淨化後用於陰極鎳的電解。實施例3本實施例提供一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，將硫化鎳精礦500g加入到石墨坩堝中，在1300℃進行造鋶熔煉，保溫2h後進行緩冷，在950-370℃之間的緩冷時間為70h；將緩冷後的低冰鎳破碎細磨至-400目大於92％，調漿後控制pH為10，以丁基黃藥為捕收劑進行浮選，起浮礦物為以輝銅礦、黃銅礦為主的含銅礦物，含鎳含鐵礦物沉在槽底，含銅礦物用於銅、鈷的冶煉；將100g含鎳含鐵礦物加入到1000ml的電磁攪拌高壓釜中，控制液固比為3:1，初始pH為2，加熱至200℃，充入空氣控制釜內的氧分壓為0.1MPa，浸出2h後，冷卻過濾；控制浸出液的溫度為80℃，在攪拌條件下維持溶液的pH為3，保持2h後固液分離，濾渣烘乾後在300℃下焙燒1h後得到鐵含量為65％的鐵精礦，濾液經深度淨化後用於陰極鎳的電解。所用的硫化鎳精礦的主要組分及含量(按重量計)：鎳10％，銅5％，鈷0.3％，鐵30％，硫20％。實施例4本實施例提供一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，將與實施例3中的組分和含量一致的硫化鎳精礦500g加入到石墨坩堝中，在1300℃進行造鋶熔煉，保溫1h後進行緩冷，在950-370℃之間的緩冷時間為70h；將緩冷後的低冰鎳破碎細磨至-400目大於95％，調漿後控制pH為11，以丁基黃藥為捕收劑進行浮選，起浮礦物為以輝銅礦、黃銅礦為主的含銅礦物，含鎳含鐵礦物沉在槽底，含銅礦物用於銅、鈷的冶煉；將100g含鎳含鐵礦物加入到1000ml的電磁攪拌高壓釜中，控制液固比為3:1，初始pH為2，加熱至150℃，充入空氣控制釜內的氧分壓為0.08MPa，浸出5h後，冷卻過濾；控制浸出液的溫度為70℃，在攪拌條件下維持溶液的pH為5，保持1h後固液分離，濾渣烘乾後在300℃下焙燒1h後得到鐵含量為67％的鐵精礦，濾液經深度淨化後用於陰極鎳的電解。實施例5本實施例提供一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，將低冰鎳500g破碎細磨至-400目大於90％，加8倍重量的水調漿後控制pH為11，以丁基黃藥為捕收劑進行浮選，起浮礦物為以輝銅礦、黃銅礦為主的含銅礦物，含鎳含鐵礦物沉在槽底，含銅礦物用於銅、鈷的冶煉；將100g含鎳含鐵礦物加入到1000ml的電磁攪拌高壓釜中，控制液固比為3:1，初始pH為2，加熱至150℃，充入空氣控制釜內的氧分壓為0.08MPa，浸出5h後，冷卻過濾；控制浸出液的溫度為70℃，在攪拌條件下維持溶液的pH為5，保持1h後固液分離，濾渣烘乾後在300℃下焙燒1h後得到鐵含量為67％的鐵精礦，濾液經深度淨化後用於陰極鎳的電解。所用的低冰鎳的主要組分及含量(按重量計)：鎳10％，銅12％，鈷0.3％，鐵50％，硫22％。實施例6本實施例提供一種低冰鎳磨浮分離回收銅鎳鈷的方法，將低冰鎳500g破碎細磨至-400目大於95％，加5倍重量的水調漿後控制pH為12，以丁基黃藥為捕收劑進行浮選，起浮礦物為以輝銅礦、黃銅礦為主的含銅礦物，含鎳含鐵礦物沉在槽底；含銅礦物用於銅、鈷的冶煉；將50g含鎳含鐵礦物加入到1000ml的電磁攪拌高壓釜中，控制液固比為10:1，初始pH為0，加熱至200℃，充入空氣控制釜內的氧分壓為0.08MPa，浸出5h後，冷卻過濾；控制浸出液的溫度為70℃，在攪拌條件下維持溶液的pH為5，保持3h後固液分離，濾渣烘乾後在300℃下焙燒1h後得到鐵含量為62％的鐵精礦，濾液經深度淨化後用於陰極鎳的電解。所用的低冰鎳的主要組分及含量(按重量計)：鎳25％，銅4％，鈷1.0％，鐵40％，硫28％。雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。