專利名稱：一種濕法氯化處理紅土鎳礦的鹽酸再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從紅土鎳礦提取鎳鈷過程中鹽酸的再生利用的方法，屬 有色冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紅土鎳礦是一種氧化鎳礦，占總鎳貯量的65%以上。紅土鎳礦可分為褐鐵 礦型和硅鎂鎳礦型兩大類。褐鐵礦類型位于礦床的上部，鐵高、鎳低，硅、 鎂也較低，但鈷含量比較高，宜采用濕法冶金工藝處理。硅鎂鎳礦位于礦床 的下部，硅、鎂的含量比較高、鐵含量較低、鈷含量也較低，但鎳的含量比 較高，宜采用火法冶金工藝處理。而處于中間過渡的礦石可以采用火法冶金， 也可以采用濕法冶金工藝。
紅土鎳礦的傳統(tǒng)濕法冶金工藝又分為還原焙燒一氨浸工藝和硫酸加壓酸 浸工藝。前者通過對礦石進(jìn)行預(yù)還原處理，再用氨浸出鎳；后者是在加壓條 件下，用硫酸作浸出劑對礦石中的鎳進(jìn)行浸取。近年來鎳紅土礦的濕法冶金 技術(shù)有了很大的發(fā)展，特別是加壓浸出技術(shù)和各種組合的溶劑萃取工藝。
在我國的紅土礦處理工藝中，還原一氨浸法因?yàn)榄h(huán)保問題極少使用。加 壓硫酸法因投資大、成本高，并且存在浸出率低、鎂不能開路、環(huán)保壓力大 等問題。我國紅土鎳礦中大部分為高鐵低品位鎳礦，目前我國從紅土鎳礦中 提鎳鈷生產(chǎn)的工藝技術(shù)及裝備較落后，生產(chǎn)規(guī)模也小，特別是環(huán)保工藝不過 關(guān)，遠(yuǎn)不能滿足開發(fā)紅土鎳礦的需求。
另一種濕法處理紅土鎳礦的方法是采用鹽酸浸出，經(jīng)浸出、中和、硫化 沉淀后得到富集了鎳鈷的硫化物，而沉鎳后所得母液經(jīng)適當(dāng)濃縮，然后經(jīng)高 溫焙燒產(chǎn)生氯化氫氣體使鹽酸得到再生。該方法在處理低品位紅土鎳礦方面 具有投資省、資源利用率高、對環(huán)境友好的特點(diǎn)，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ臐?法處理工藝。但是，目前鹽酸再生過程中一般是將沉鎳后的母液稍作濃縮后 直接進(jìn)行高溫焙燒，存在能耗大、設(shè)備產(chǎn)能低等問題，從而使得鹽酸再生成 本很高。開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的鹽酸再生技術(shù)對于低品位紅土鎳礦的開發(fā)利用具有 重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氯化法處理紅土鎳礦過程中經(jīng)濟(jì)、高效的鹽酸 再生方法，并實(shí)現(xiàn)提高氯化物再生過程中的轉(zhuǎn)化率；降低鹽酸再生溫度； 提高設(shè)備產(chǎn)能；減少鹽酸再生過程中的能耗；鹽酸再生過程中余熱的綜合利 用。濕法氯化處理紅土鎳礦工藝包括礦物制備、氯化物浸出、浸出液濃縮、 硫化沉淀、鹽酸回收等步驟，本發(fā)明通過采用沉鎳后母液的濃縮液與浸出液 濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體作為鹽酸再生原料；鹽酸再生時(shí)高溫焙燒 過程的物料中加入煤粉；對金屬氯化物進(jìn)行預(yù)熱使其部分脫除結(jié)晶水形成亞 熔鹽(水合氯化物熔體、亞穩(wěn)氯化物水溶液)，實(shí)現(xiàn)了鹽酸的高效再生。發(fā) 明的詳細(xì)內(nèi)容如下-
(1) 焙燒物料組成。包括沉鎳后母液的濃縮液，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化 鐵、氯化鎂晶體，以及煤粉。其中煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%-60%, 沉鎳后母液的濃縮液在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0-99%，浸出液濃縮時(shí)得 到的氯化鐵、氯化鎂晶體在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0-90%,控制物料中 水分總含量為30%-50%。
(2) 焙燒。焙燒過程中所需熱量全部或部分由物料中的煤粉燃燒供給，不 足部分通過其它燃料或外部加熱補(bǔ)充。將沉鎳后的母液的濃縮液，浸出液濃 縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體，以及煤粉調(diào)制成漿料，噴入高溫爐中在 500-80(TC下焙燒;或者將沉鎳后的母液的濃縮液與浸出液濃縮時(shí)得到的氯化 鐵、氯化鎂晶體一起調(diào)制成漿料，與煤粉分別噴入高溫爐中在500-SO(TC下 焙燒；或者沉鎳后的母液的濃縮液與浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶 體一起調(diào)制成漿料，經(jīng)150-35(TC預(yù)熱使金屬氯化物部分脫水形成亞熔鹽， 與煤粉分別噴入高溫爐中在500-800'C下焙燒。
高溫焙燒時(shí)漿料中的金屬氯化物在高溫下水解為氯化氫和金屬氧化物，炙 熱的氯化氫氣體直接通入紅土鎳礦浸出液中對浸出液進(jìn)行加熱濃縮，從浸出 液中析出的氯化氫氣體經(jīng)冷卻吸收后再生鹽酸或直接用于礦漿浸出；或炙熱 氯化氫直接經(jīng)水吸收后獲得再生鹽酸；或直接用于礦漿浸出，實(shí)現(xiàn)了鹽酸的 閉路循環(huán)利用。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為副產(chǎn)品 處理。
本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)與積極效果
(1)再生物料中加入燃料煤粉，減少了外加燃料用量；本發(fā)明在鹽酸再生的物料中加入燃料煤粉，在高溫焙燒過程中，煤粉燃燒 釋放出大量的熱，由于煤粉與焙燒的氯化物物料均勻混合在一起，從而煤粉 燃燒的熱利用非常充分，并使?fàn)t內(nèi)物料受熱均勻，有效減少了外加燃料用量 及提高燃料利用率。
(2) 可以在較低溫度下實(shí)現(xiàn)鹽酸再生；
由于物料中的煤粉在高溫焙燒過程中從物料內(nèi)部提供熱能，從而使氯化 鎂、氯化鐵在較低溫度下進(jìn)行高溫水解，產(chǎn)生氯化氫氣體而實(shí)現(xiàn)鹽酸再生。
(3) 提高了氯化物的轉(zhuǎn)化率；
由于物料中的煤粉與氯化鐵、氯化鎂在高溫爐中均勻混合，高溫焙燒過程 中從物料內(nèi)部提供熱能，從而使氯化鎂、氯化鐵在高溫下充分水解，提高了 氯化物的轉(zhuǎn)化率。
(4) 提高了設(shè)備產(chǎn)能與能量綜合利用效率，降低能耗。 將沉鎳后的沉淀母液濃縮，并與前面濃縮結(jié)晶過程中產(chǎn)生的氯化鐵、氯化
鎂晶體混合后一起焙燒，大大提高了焙燒原料中氯離子含量，從而顯著增加 了高溫焙燒設(shè)備的產(chǎn)能，提高了焙燒過程的效率，減少能耗；
對濃縮后的沉淀母液與氯化鐵、氯化鎂晶體混合后進(jìn)行熱處理，形成一種 部分脫除結(jié)晶水、性質(zhì)介于溶液與熔體之間的亞熔鹽(水合氯化物熔體、亞 穩(wěn)氯化物水溶液)，并高速噴入到高溫焙燒爐中，提高了高溫焙燒爐的處理 能力與工效，減少了高溫焙燒過程中所需的熱量，顯著降低高溫爐中水汽帶 走的熱量損失，大幅提高設(shè)備產(chǎn)能并降低了能耗；
將鹽酸再生過程產(chǎn)生的炙熱氯化氫氣體直接通入浸出液，使浸出液濃縮結(jié) 晶，實(shí)現(xiàn)了再生過程中余熱的綜合利用。
(5) 實(shí)現(xiàn)了氯化法處理紅土鎳礦時(shí)鹽酸的閉路循環(huán)； 本發(fā)明中沉鎳母液中的氯化物及濃縮結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生的氯化物均通過高溫
水解再生為鹽酸，返回到氯化法處理紅土鎳礦過程中，實(shí)現(xiàn)了氯化法處理紅 土鎳礦時(shí)鹽酸的閉路循環(huán)，對環(huán)境友好。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例i
按照煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為i%，沉鎳后的母液的濃縮液在焙
燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%;浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體在
焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為49%，物料中水分總含量為50%進(jìn)行備料，將沉鎳后的母液的濃縮液，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體，以及煤粉調(diào)
制成漿料，噴入高溫爐中75(TC下焙燒。
高溫焙燒過程中產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體直接經(jīng)水吸收后獲得再生鹽酸， 返回用于礦漿浸出。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為副 產(chǎn)品處理。 實(shí)施例2
按照煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%，沉鎳后的母液的濃縮液在 焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40%;浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體 在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%，物料中水分總含量為45%進(jìn)行備料，將沉 鎳后的母液的濃縮液，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體，以及煤粉
調(diào)制成漿料，噴入高溫爐中7(xrc下焙燒。
高溫焙燒過程中產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體直接通入紅土鎳礦浸出液中對 浸出液進(jìn)行加熱濃縮，從浸出液中析出的氯化氫氣體經(jīng)冷卻吸收后再生鹽酸 或直接用于礦漿浸出。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為 副產(chǎn)品處理。 實(shí)施例3
按照煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60%，沉鎳后的母液的濃縮液在 焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體 在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%，物料中水分總含量為30%進(jìn)行備料，將沉 鎳后的母液的濃縮液與浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體一起調(diào)制成 漿料，與煤粉分別噴入高溫爐中60(TC下焙燒。
高溫焙燒過程中產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體直接返回到浸出工序用于礦漿 浸出。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為副產(chǎn)品處理。 實(shí)施例4
按照煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60%，沉鎳后的母液的濃縮液在 焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40%，物料中水分總含量為42%進(jìn)行備料，將沉鎳 后的母液的濃縮液與煤粉分別噴入高溫爐中65(TC下焙燒。
高溫焙燒過程中產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體直接通入紅土鎳礦浸出液中對 浸出液進(jìn)行加熱濃縮，從浸出液中析出的氯化氫氣體經(jīng)冷卻吸收后再生鹽酸 或直接用于礦漿浸出。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為 副產(chǎn)品處理。實(shí)施例5
按照煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40%，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化 鐵、氯化鎂晶體在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60%，將浸出液濃縮時(shí)得到的 氯化鐵、氯化鎂晶體與煤粉混合，噴入高溫爐中70(TC下焙燒。
高溫焙燒過程中產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體直接通入紅土鎳礦浸出液中對 浸出液進(jìn)行加熱濃縮，從浸出液中析出的氯化氫氣體經(jīng)冷卻吸收后再生鹽酸 或直接用于礦漿浸出。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為 副產(chǎn)品處理。 實(shí)施例6
按照煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%，沉鎳后的母液的濃縮液在焙 燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為99%，物料中水分總含量為50%，將沉鎳后的母液的 濃縮液與煤粉調(diào)制成漿料，噴入高溫爐中80(TC下焙燒。
高溫焙燒過程中產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體直接通入紅土鎳礦浸出液中對 浸出液進(jìn)行加熱濃縮，從浸出液中析出的氯化氫氣體經(jīng)冷卻吸收后再生鹽酸 或直接用于礦漿浸出。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為 副產(chǎn)品處理。 實(shí)施例7
按照煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為12%，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化 鐵、氯化鎂晶體在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為88%，將浸出液濃縮時(shí)得到的 氯化鐵、氯化鎂晶體與煤粉混合，噴入高溫爐中750'C下焙燒。
高溫焙燒過程中產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體直接通入紅土鎳礦浸出液中對 浸出液進(jìn)行加熱濃縮，從浸出液中析出的氯化氫氣體經(jīng)冷卻吸收后再生鹽酸 或直接用于礦漿浸出。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為 副產(chǎn)品處理。 實(shí)施例8
按照煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60%，沉鎳后母液的濃縮液在焙 燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體在 焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%，控制物料中水分總含量為30%進(jìn)行備料，將 沉鎳后的母液的濃縮液與浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體一起調(diào)制 成漿料，經(jīng)350'C預(yù)熱處理使金屬氯化物形成亞熔鹽(水合氯化物熔體、亞 穩(wěn)氯化物水溶液)，與煤粉分別噴入高溫爐中50(TC下焙燒。高溫焙燒過程中產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體或炙熱氯化氫直接經(jīng)水吸收后 獲得再生鹽酸，返回用于礦漿浸出。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎 和磨粉，作為副產(chǎn)品處理。
實(shí)施例9
按照煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40%，沉鎳后母液的濃縮液在焙 燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25%，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體在 焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為35%，控制物料中水分總含量為35%進(jìn)行備料，將 沉鎳后的母液的濃縮液與浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體一起調(diào)制 成漿料，經(jīng)18(TC預(yù)熱處理使金屬氯化物形成亞熔鹽，與煤粉分別噴入高溫 爐中68(TC下焙燒。
高溫焙燒過程中產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體直接通入紅土鎳礦浸出液中對 浸出液進(jìn)行加熱濃縮，從浸出液中析出的氯化氫氣體經(jīng)冷卻吸收后再生鹽酸 或直接用于礦漿浸出。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為 副產(chǎn)品處理。 實(shí)施例10
按照煤粉在焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%，沉鎳后母液的濃縮液在焙 燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25%，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體在 焙燒物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25%，控制物料中水分總含量為40%進(jìn)行備料，將 沉鎳后的母液的濃縮液與浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體一起調(diào)制 成漿料，經(jīng)25(TC預(yù)熱處理使金屬氯化物形成亞熔鹽，與煤粉分別噴入高溫 爐中60(TC下焙燒。
高溫焙燒過程中產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體直接通入紅土鎳礦浸出液中對 浸出液進(jìn)行加熱濃縮，從浸出液中析出的氯化氫氣體經(jīng)冷卻吸收后再生鹽酸 或直接用于礦漿浸出。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為 副產(chǎn)品處理。
權(quán)利要求
1.一種濕法氯化處理紅土鎳礦的鹽酸再生方法，其特征在于將沉鎳后母液的濃縮液，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體，以及煤粉組成的焙燒物料進(jìn)行焙燒，焙燒過程中所需熱量全部或部分由物料中的煤粉燃燒供給，不足部分通過其它燃料或外部加熱補(bǔ)充，焙燒方式為將沉鎳后的母液的濃縮液，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體，以及煤粉調(diào)制成漿料，噴入高溫爐中在500-800℃下焙燒；高溫焙燒時(shí)產(chǎn)生的炙熱的氯化氫氣體直接通入紅土鎳礦浸出液中對浸出液進(jìn)行加熱濃縮，從浸出液中析出的氯化氫氣體經(jīng)冷卻吸收后再生鹽酸或直接用于礦漿浸出；或炙熱氯化氫直接經(jīng)水吸收后獲得再生鹽酸；或直接用于礦漿浸出，高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為副產(chǎn)品處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法氯化處理紅土鎳礦的鹽酸再生方法，其特 征在于所述的焙燒物料中，煤粉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%_60%，沉鎳后母液的濃縮 液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0-99%，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體的質(zhì)量百 分?jǐn)?shù)為0-90%，控制物料中水分總含量為30%-50%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濕法氯化處理紅土鎳礦的鹽酸再生方法，其特征在于所述的焙燒方式為將沉鎳后的母液的濃縮液與浸出液濃縮時(shí) 得到的氯化鐵、氯化鎂晶體一起調(diào)制成漿料，與煤粉分別噴入高溫爐中在500-800。C下焙燒；或者沉鎳后的母液的濃縮液與浸出液濃縮時(shí)得到的氯化 鐵、氯化鎂晶體一起調(diào)制成漿料，經(jīng)150-35(TC預(yù)熱使金屬氯化物部分脫水 形成亞熔鹽，與煤粉分別噴入高溫爐中在500-800'C下焙燒。
全文摘要
一種從紅土鎳礦提取鎳鈷過程中鹽酸的再生利用的方法。濕法氯化處理紅土鎳礦工藝包括礦物制備、氯化物浸出、浸出液濃縮、硫化沉淀、鹽酸回收等步驟。本發(fā)明鹽酸再生過程中的焙燒物料包括沉鎳后母液的濃縮液，浸出液濃縮時(shí)得到的氯化鐵、氯化鎂晶體，以及煤粉。物料混合調(diào)制成漿料后噴入高溫爐或物料分別入高溫爐在500-800℃焙燒，金屬氯化物在高溫下水解為氯化氫和金屬氧化物，炙熱爐氣的余熱用于加熱濃縮浸出液，氯化氫經(jīng)吸收再生為鹽酸，實(shí)現(xiàn)了鹽酸的閉路循環(huán)利用。高粘度氧化鐵、氧化鎂渣經(jīng)冷卻、破碎和磨粉，作為副產(chǎn)品處理。本發(fā)明提高了氯化物再生過程的轉(zhuǎn)化率與設(shè)備產(chǎn)能，減少鹽酸再生能耗，實(shí)現(xiàn)鹽酸再生余熱的綜合利用。
文檔編號C01F5/30GK101306797SQ20081003170
公開日2008年11月19日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者張?jiān)坪? 彭文杰, 李新海, 王志興, 胡啟陽, 郭華軍 申請人:中南大學(xué)