專(zhuān)利名稱：從鉬鎳礦中加壓浸出鉬和鎳的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有色金屬冶煉工藝，特別涉及鑰鎳伴生礦的濕法冶金工藝。
背景技術(shù)：
鑰能改善鋼的耐腐蝕性，而且在鑄鐵中加入鑰，能提高鐵的強(qiáng)度和耐磨性能；而鎳作為不銹鋼首選合金原料，全球約66%的精煉鎳用于制造不銹鋼，鑰和鎳單質(zhì)主要從鑰鎳礦中冶煉得到。鑰鎳礦是一種難選非晶態(tài)膠質(zhì)態(tài)的多金屬硫化礦，組成復(fù)雜，鑰和鎳的含量低。含鑰僅在3 7%，含鎳在2 5%，鑰鎳礦難以用選礦工藝加以富集回收。從鑰鎳礦石中浸出鑰和鎳的傳統(tǒng)工藝大多數(shù)是采用火法濕法兩者相結(jié)合的工藝。分為兩個(gè)步驟一，火法氧化焙燒法脫硫、經(jīng)堿浸出鑰，其中鎳留在冶煉渣中；二，冶煉渣中 的鎳再用火法熔煉成鎳鐵或者低冰鎳。上述工藝主要缺點(diǎn)有步驟一中火法氧化焙燒中產(chǎn)生大量SO2氣體，這種氣體是形成酸雨的主要誘因之一，對(duì)環(huán)境危害非常大；步驟二中，火法熔煉出的鎳鐵不容易再進(jìn)行分離。后來(lái)改進(jìn)了該工藝中步驟一，火法氧化焙燒后采用堿液加壓方式浸出鑰，堿液能吸收第一步驟氧化過(guò)程中產(chǎn)生的SO2，但是由于工業(yè)化生產(chǎn)產(chǎn)生氣量大，該工藝在工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)中仍不能完全吸附掉SO2，而且會(huì)消耗掉更多的化學(xué)試齊U，從而增加生產(chǎn)成本。中國(guó)專(zhuān)利CN1267739A中公開(kāi)了一種在稀酸介質(zhì)中以硝酸銨為氧化劑全濕法氧化浸出鑰鎳礦工藝，上述專(zhuān)利從鑰鎳礦中濕法浸出鑰鎳的步驟為一，球磨；二，酸性環(huán)境下氧化劑浸出，浸出條件為固液比1:3 5，時(shí)間1. 5 4小時(shí)，溫度70 90°C，溶液濃度硫酸濃度為45 65%，硝酸氨濃度為18 29%，并采用機(jī)械勻速攪拌。采用此工藝，鑰和鎳的回收率分別為90%和94%。上述過(guò)程反應(yīng)機(jī)理為
MoS2+6N0「=MoO廣+2S042>6N0 i (H+作為催化劑)
3NiS+8N03>8H+=3Ni2++3S042>4H20+ 8N0
此工藝中，在酸性環(huán)境下，采用硝酸銨中作為氧化劑，直接把鑰鎳礦中的負(fù)二價(jià)硫元素氧化成六價(jià)硫元素生成SO2 _4，避免了 SO2的釋放，解決了 SO2氣體產(chǎn)生的問(wèn)題；鎳在酸浸之后完全進(jìn)入溶液，從而有效地解決了火法熔煉過(guò)程中鎳鐵不容易再進(jìn)行分離的問(wèn)題。但在氧化浸出過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氮氧化物氣體，污染環(huán)境問(wèn)題同樣存在；另外在浸出過(guò)程中需消耗大量的硝酸銨氧化劑，生產(chǎn)成本高?！逗嫌猩饘佟返?4卷第二期(出版日期2008年4月，中圖分類(lèi)號(hào)TF8031-21)第16頁(yè)，《含碳鎳鑰礦提取鎳鑰冶煉新工藝試驗(yàn)研究》作者吳海國(guó)，改進(jìn)了上述工藝步驟中的第二步，在上述專(zhuān)利公布的工藝，步驟二中利用次氯酸或者氯酸鹽代替硝酸銨作為氧化劑在酸性或堿性條件下，常壓氧化礦物中的硫化物，使鑰或鎳氧化進(jìn)入溶液，使鎳鑰與礦物分離。堿性條件下，MoS2、NiS與次氯酸反應(yīng)機(jī)理如下
MoS2 + 9C10 ^ + 60F =MoO2 + 2S02 + 9C1 ^ + 3H20NiS + 4Cl(T=Ni2++ SO2、+ 4C1 ^ (OF 作為催化劑)總反應(yīng)式為MoS2+ NiS+13C10_+ 60F =Ni2++ Mo042>3S042>3H20+ 13C1 ^
酸性條件下，MoS2iNiS被氯酸鈉氧化機(jī)理
MoS2 + 3H20 + 3C10 '=H2MoO4+ 2S02、+ 3C1 > 4H+ (H+作為催化劑)
3NiS + 4C10、— 3Ni2+ + 3S02、+ 4C1 ^ (H+作為催化劑)
總反應(yīng)式為MoS2+ 3NiS+7Cl(V3H20 =3Ni2++ H2Mo04+5S0廣+7C1 > 4H+(H+作為催化劑)此工藝中，在酸性環(huán)境下，采用CIO _或者ClO _3作為氧化劑，直接把鑰鎳礦中的負(fù)二價(jià)硫元素氧化成六價(jià)硫元素生成SO2 _4，避免了 SO2的釋放，ClO _或者ClO _3被還原后的產(chǎn)物為Cl _，不釋放出污染環(huán)境的氣體。但是會(huì)生成Cl _ ,Cl _化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難以從工業(yè)廢水中除去，成為新的污染源。而且，從上述反應(yīng)方程式中可以得出以下結(jié)論
每浸出I份MoS2理論上需要消耗掉9份ClO -或者3份ClO _3 ;每浸出I份NiS理論 上需要消耗掉4份ClO —或者1. 33份ClO _3，鑰鎳礦濕法冶金工藝工業(yè)化生產(chǎn)需要耗費(fèi)大量的Cl2或者氯酸鹽或者次氯酸鹽，工業(yè)化消耗大量化學(xué)試劑的問(wèn)題依然存在。并且，以上全濕法處理鑰鎳礦的工藝研究，僅限于實(shí)驗(yàn)室研究階段，并沒(méi)有大規(guī)模的應(yīng)用于工業(yè)化開(kāi)發(fā)生產(chǎn)鑰鎳礦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有濕法冶煉鑰、鎳技術(shù)中所存在的環(huán)境不友好、試劑消耗量大、生產(chǎn)成本高的不足，提供一種改進(jìn)的從鑰鎳礦中浸出鑰和鎳的工藝。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案
從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其步驟包括將鑰鎳礦粉、催化劑、酸溶液加入壓力反應(yīng)釜中，固液混合、通氧氣加壓浸出鑰鎳；
所述催化劑為變價(jià)金屬的可溶性化合物。本發(fā)明提供的從鑰鎳礦中浸出鑰和鎳的工藝中，變價(jià)金屬的可溶性化合物中變價(jià)金屬提供高氧化態(tài)金屬離子，酸溶液為反應(yīng)提供酸性環(huán)境，高氧化態(tài)金屬離子在酸性環(huán)境中具有強(qiáng)氧化性，可把鑰鎳礦中的-2價(jià)S直接氧化成+6價(jià)S從而生成S042_，避免了 SO2尾氣的排放；反應(yīng)過(guò)程中通入氧氣，可使氧化鑰鎳礦產(chǎn)生的低價(jià)金屬離子生成高價(jià)金屬離子溶于水中，使高價(jià)金屬離子可重復(fù)利用，在總反應(yīng)過(guò)程中變價(jià)金屬離子相當(dāng)于催化劑的作用，從而既避免了有害氣體的排放又節(jié)約了化學(xué)試劑的使用。在反應(yīng)過(guò)程中加入催化劑，有助于提高鑰鎳的浸出率，該過(guò)程無(wú)氣體反應(yīng)，速度可控，環(huán)保、安全。更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述變價(jià)金屬的可溶性化合物中變價(jià)金屬可包括銅、鐵、鈰、錳或鈷。優(yōu)選的，上述的酸溶液為稀硫酸溶液。優(yōu)選的，所述的催化劑在反應(yīng)釜中的濃度為I 20g/L。優(yōu)選的，所述浸出反應(yīng)壓力為O. 2 O. 9MPa，反應(yīng)壓力中氧分壓為O. 3 O. 6MPa。優(yōu)選的，所述浸出反應(yīng)在pH值小于5的條件下進(jìn)行。優(yōu)選的，所述浸出反應(yīng)溫度為120°C 160°C。溫度過(guò)低，則浸出反應(yīng)時(shí)間明顯加長(zhǎng)，溫度過(guò)高，對(duì)設(shè)備要求變得更為嚴(yán)格。優(yōu)選的，所述浸出反應(yīng)時(shí)間為3 6小時(shí)。時(shí)間過(guò)短，則加壓浸出效率不高，浸出時(shí)間超過(guò)6小時(shí)，加壓浸出效率沒(méi)有特別明顯的提聞。優(yōu)選的，所述鑰鎳礦粉的粒度為100 400目。上述粒度有利于從鑰鎳礦粉中浸出鑰和鎳。在酸溶液的選取中，可以選取濃的酸溶液，加水調(diào)至浸出液pH值合適可達(dá)到目的，在固液混合時(shí)，至少需要將固體物質(zhì)完全浸沒(méi)在液體中，優(yōu)選的，所述加入反應(yīng)釜中鑰鎳礦粉和溶液固液質(zhì)量比為1:2 6
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，采用酸、氧氣和催化劑作為氧化體系，根 據(jù)高價(jià)金屬離子的強(qiáng)氧化性(酸性溶液中)和可再生的特性，在較低的壓力、溫度下很快氧化浸出鑰鎳礦中的鎳和鑰，反應(yīng)條件容易達(dá)到和控制；本發(fā)明反應(yīng)機(jī)理如下
Mo S2+12H20 +18Me3+=H2Mo04+2 S042>2 2H++18Me2+
MoS2+12H20 +18Me3+=Mo042>2S0廣+24H.+18Me2+
NiS+8Me3++4H20 =Ni2++S042>8H++ 8Me2+
Me2+被O2氧化
4Me2++4H++02=4Me3++2H20(Me為變價(jià)金屬的一種)
總反應(yīng)式為2MoS2+6NiS+2102+ 6H20 =6Ni2++2 H2Mo04+10S0廣+ 8H+
從以上總反應(yīng)式可以看出，在鑰鎳礦中浸出鑰鎳的過(guò)程中，所消耗掉的物質(zhì)只有水和氧氣，變價(jià)金屬可溶性化合物在總反應(yīng)中充當(dāng)了催化劑的作用，理論上消耗的物質(zhì)只有水和氧氣，變價(jià)金屬化合物無(wú)消耗，同時(shí)產(chǎn)生出副產(chǎn)品硫酸。實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)行一次反應(yīng)有98%的變價(jià)金屬化合物被再次回收利用，水和氧氣可廉價(jià)得到，整個(gè)從鑰鎳礦中濕法浸出鑰鎳的工藝具有無(wú)污染環(huán)境廢氣放出、經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。先將鑰鎳礦原礦石粉碎，用工業(yè)雷蒙磨將粉碎后的鑰鎳礦磨成粒度為100 400目的鑰鎳礦粉，將鑰鎳礦粉、催化劑、稀硫酸溶液加入到壓力反應(yīng)釜中，封閉壓力反應(yīng)釜并持續(xù)通入氧氣保持壓力。實(shí)施例1
本實(shí)施例列舉的從鑰鎳礦中浸出鑰和鎳的工藝，將鑰鎳原礦進(jìn)行破碎、粉磨，得到粒度為100目的鑰鎳礦粉；將濃度為98%硫酸配制成Sm3稀酸溶液，將上述的2噸的鑰鎳礦粉和8m3溶液加入到容積為12m3的壓力反應(yīng)釜中，加入20Kg硫酸鐵充分混合，通入氧氣進(jìn)行氧化浸出；鑰鎳礦的主要成分鑰為5. 5%，鎳為4. 2%，硫?yàn)?0%，加熱至150°C，保持反應(yīng)壓力在O. 7Mpa，氧分壓為O. 3MPa，壓力反應(yīng)釜中pH為5，反應(yīng)3. 5小時(shí)。上述鑰鎳礦粉在壓力反應(yīng)釜反應(yīng)完畢后，再常壓堿浸。檢測(cè)鑰鎳礦粉只有O. 18%的鑰未轉(zhuǎn)化為氧化鑰(MoO3),鑰的回收率為96. 7%，鑰鎳礦粉只有O. 12%的鎳進(jìn)入渣相，鎳的回收率為97. 1%。
實(shí)施例2
本實(shí)施例列舉的從鑰鎳礦中浸出鑰和鎳的工藝，將鑰鎳原礦進(jìn)行破碎、粉磨，得到粒度為300目的鑰鎳礦粉；將濃度為98%硫酸與20Kg硫酸銅配制成8m3溶液，將上述的2噸的鑰鎳礦粉和8m3稀酸溶液加入到容積為12m3的壓力反應(yīng)釜中，充分混合，通入氧氣進(jìn)行氧化浸出；鑰鎳礦的主要成分鑰為5. 5%，鎳為4. 2%，硫?yàn)?0%，加熱至145°C，保持反應(yīng)壓力在O. 8Mpa，氧分壓為O. 35MPa，壓力反應(yīng)釜中pH為4，反應(yīng)4小時(shí)。上述鑰鎳礦粉在壓力反應(yīng)釜反應(yīng)完畢后，再常壓堿浸。檢測(cè)鑰鎳礦粉只有O. 16%的鑰未轉(zhuǎn)化為氧化鑰(Mo03)，鑰的回收率為97. 1%，鑰鎳礦粉只有O. 09%的鎳進(jìn)入渣相，鎳的回收率為97. 9%。實(shí)施例3
本實(shí)施例列舉的從鑰鎳礦中浸出鑰和鎳的工藝，將鑰鎳原礦進(jìn)行破碎、粉磨，得到粒度為200目的鑰鎳礦粉，將濃度為98%硫酸、2噸的鑰鎳礦粉和8噸水加入到容積為12m3的壓力反應(yīng)釜中，催化劑為銅鐵硫酸鹽，銅鐵硫酸鹽的加入量為20kg，充分混合，通入氧氣進(jìn)行氧化浸出；鑰鎳礦的主要成分鑰為5. 5%，鎳為4. 2%，硫?yàn)?0%，加熱至155°C，保持反應(yīng)壓力在O. 8Mpa，氧分壓為O. 4MPa，壓力反應(yīng)釜中pH為3，反應(yīng)4. 5小時(shí)。上述鑰鎳礦粉在壓力反應(yīng)釜反應(yīng)完畢后，再常壓堿浸。檢測(cè)鑰鎳礦粉只有O. 19%的鑰未轉(zhuǎn)化為氧化鑰(MoO3),鑰的回收率為96. 5%，鑰鎳礦粉只有O. 11%的鎳進(jìn)入渣相，鎳的回收率為97. 4%。實(shí)施例4
本實(shí)施例列舉的從鑰鎳礦中浸出鑰和鎳的工藝，將鑰鎳原礦進(jìn)行破碎、粉磨，得到粒度為300目的鑰鎳礦粉，將濃度為98%硫酸、2噸的鑰鎳礦粉和8噸水加入到容積為12m3的壓力反應(yīng)釜中，催化劑為鈰鈷鹽，鈰鈷鹽的加入量為20kg，充分混合，通入氧氣進(jìn)行氧化浸出；鑰鎳礦的主要成分鑰為5. 5%，鎳為4. 2%，硫?yàn)?0%，加熱至150°C，保持反應(yīng)壓力在O. 8Mpa，氧分壓為O. 33MPa，壓力反應(yīng)釜中pH為3，反應(yīng)5小時(shí)。上述鑰鎳礦粉在壓力反應(yīng)釜反應(yīng)完畢后，再常壓堿浸。檢測(cè)鑰鎳礦粉只有O. 20%的鑰未轉(zhuǎn)化為氧化鑰(MoO3),鑰的回收率為96. 4%，鑰鎳礦粉只有O. 08%的鎳進(jìn)入渣相，鎳的回收率為98. 1%。實(shí)施例5
本實(shí)施例列舉的從鑰鎳礦中浸出鑰和鎳的工藝，將鑰鎳原礦進(jìn)行破碎、粉磨，得到粒度為300目的鑰鎳礦粉，將濃度為98%硫酸、2噸的鑰鎳礦粉和8噸水加入到容積為12m3的壓力反應(yīng)釜中，催化劑為氯化鐵，氯化鐵的加入量為15kg，充分混合，通入氧氣進(jìn)行氧化浸出；鑰鎳礦的主要成分鑰為5. 5%，鎳為4. 2%，硫?yàn)?0%，加熱至146°C，保持反應(yīng)壓力在O. 8Mpa，氧分壓為O. 38MPa，壓力反應(yīng)釜中pH為3，反應(yīng)5小時(shí)。上述鑰鎳礦粉在壓力反應(yīng)釜反應(yīng)完畢后，再常壓堿浸。檢測(cè)鑰鎳礦粉只有O. 30%的鑰未轉(zhuǎn)化為氧化鑰(MoO3),鑰的回收率為95. 3%，鑰鎳礦粉只有O. 11%的鎳進(jìn)入渣相，鎳的回收率為97. 4%。實(shí)施例6
本實(shí)施例列舉的從鑰鎳礦中浸出鑰和鎳的工藝，將 鑰鎳原礦進(jìn)行破碎、粉磨，得到粒度為400目的鑰鎳礦粉；將濃度為98%硫酸和3Kg氯化銅配制成Sm3溶液，將上述的2噸的鑰鎳礦粉和8m3溶液加入到容積為12m3的壓力反應(yīng)釜中，充分混合，通入氧氣進(jìn)行氧化浸出；鑰鎳礦的主要成分鑰為5. 5%，鎳為4. 2%，硫?yàn)?0%，加熱至125°C，保持反應(yīng)壓力在O. 8Mpa，氧分壓為O. 58MPa，壓力反應(yīng)釜中pH為2，反應(yīng)4小時(shí)。上述鑰鎳礦粉在壓力反應(yīng)釜反應(yīng)完畢后，再常壓堿浸。檢測(cè)鑰鎳礦粉只有O. 10% 的鑰未轉(zhuǎn)化為氧化鑰(MoO3),鑰的回收率為99. 1%，鑰鎳礦粉只有O. 08%的鎳進(jìn)入渣相，鎳的回收率為98. 1%。
權(quán)利要求
1.從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其特征在于，包括以下步驟將鑰鎳礦粉、催化齊U、酸溶液加入壓力反應(yīng)釜中，固液混合通氧氣加壓浸出鑰鎳；所述催化劑為變價(jià)金屬的可溶性化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其特征在于，所述的催化劑為變價(jià)金屬的可溶性化合物，變價(jià)金屬為銅、鐵、鈰、錳或鈷。
3.如權(quán)利要求1所述的從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其特征在于，所述的酸溶液為稀硫酸溶液。
4.如權(quán)利要求1或2中所述的從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其特征在于，所述的催化劑在反應(yīng)釜中的濃度為I 20g/L。
5.如權(quán)利要求1所述的從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其特征在于，所述浸出反應(yīng)壓力為O. 2 O. 9MPa，其中氧分壓為O. 3 O. 6MPa。
6.如權(quán)利要求1或5中所述的從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其特征在于，所述浸出反應(yīng)在pH值小于5的條件下進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求1或5中所述的從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其特征在于，所述浸出反應(yīng)溫度為120°C 160°C。
8.如權(quán)利要求1或6中所述的從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其特征在于，所述浸出反應(yīng)時(shí)間為3 6小時(shí)。
9.如權(quán)利要求1所述的從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其特征在于，所述鑰鎳礦粉的粒度為100 400目。
10.如權(quán)利要求1所述的從鑰鎳礦中加壓浸出鑰和鎳的工藝，其特征在于，所述加入反應(yīng)釜中鑰鎳礦粉和溶液固液質(zhì)量比為1:2 6。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了從鉬鎳礦中氧化浸出鉬和鎳的工藝，將鉬鎳礦粉、催化劑、酸溶液加入壓力反應(yīng)釜中，固液混合、通氧加壓浸出鉬和鎳；所述催化劑為變價(jià)金屬的可溶性化合物。本發(fā)明從鉬鎳礦中浸出鉬和鎳的浸出率高，均在95%以上，利用變價(jià)金屬的氧化還原特性，在有氧氣和水的條件下即可生成高價(jià)金屬離子繼續(xù)氧化浸出礦中的鉬和鎳，直至浸出完成，大量節(jié)約化學(xué)試劑和減少污染氣體排放；工業(yè)化生產(chǎn)可取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C22B34/34GK103014331SQ20131001523
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者龍澤彬, 趙林 申請(qǐng)人:四川順應(yīng)金屬材料科技有限公司