氧化鎳礦石的濕式冶煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在高溫加壓下用酸使鎳和鈷從氧化鎳礦石中浸出并回收的氧化鎳 礦石的濕式冶煉方法。本申請以2013年3月19日在日本申請的日本專利申請?zhí)柼卦?2013-056012、及2013年9月20日在日本申請的日本專利申請?zhí)柼卦?013-195610為基礎(chǔ) 要求優(yōu)先權(quán)，通過參照該申請，引入至本申請。
【背景技術(shù)】
[0002] -直以來，作為從以鐵為主要成分、且含有1~2重量％的鎳的氧化鎳礦石中將鎳 和鈷與鐵分離并回收的冶煉工藝，例如，通常進(jìn)行的是干式冶煉法或還原焙燒-浸出法，所 述干式冶煉法是：將氧化鎳礦石焙燒，將鎳成分還原并硫化，然后，進(jìn)行熔煉而制造包含鎳 硫化物的冰銅；所述還原焙燒-浸出法是：將氧化鎳礦石還原焙燒后，一邊生成氨絡(luò)離子一 邊選擇性地浸出鎳和鈷。
[0003] 然而，這些冶煉工藝包含用于對附著水分多的原料礦石進(jìn)行干燥及焙燒的干式處 理工序，而且不可能選擇性地僅還原鎳和鈷，因此，不管是能量方面還是成本方面都存在浪 費較多的問題。因而，希望開發(fā)相對于這些冶煉工藝而言能夠簡便且以低成本實施的工藝。
[0004] 近年來，作為氧化鎳礦石的濕式冶煉法，使用了硫酸的高溫加壓酸浸出法（High PressureAcidLeach)受到關(guān)注。該方法與目前作為一般的氧化鎳礦石的冶煉方法的干 式冶煉法不同，不包含還原及干燥工序等干式工序，而由連貫的濕式工序構(gòu)成，因此，在能 量方面及成本方面是有利的。另外，該方法具有以下優(yōu)點：可以得到使鎳品位提高至50重 量％左右的包含鎳和鈷的硫化物（以下也稱為"鎳?鈷混合硫化物"。）。
[0005] 該高溫加壓酸浸出法具有例如以下工序：將原料氧化鎳礦石以規(guī)定的大小進(jìn)行粉 碎等而制成漿料的礦石漿料制備工序（相當(dāng)于下面的"第1工序"。）；在礦石漿料中添加 硫酸并使用高壓釜等在200°C以上的高溫高壓下實施浸出處理而得到浸出漿料的浸出工序 (相當(dāng)于下面的"第2工序"。）；將浸出漿料中的浸出殘渣與包含鎳和鈷的浸出液分離的固 液分離工序；調(diào)節(jié)包含鎳和鈷以及雜質(zhì)元素的浸出液的pH，生成包含鐵等雜質(zhì)元素的中和 沉淀物漿料與經(jīng)凈液的鎳回收用母液的中和工序；以及，向該鎳回收用母液中供給硫化氫 氣體等硫化劑，生成鎳?鈷混合硫化物與貧液的硫化工序（例如，參見專利文獻(xiàn)1。）。
[0006] 然而，對于高溫加壓酸浸出法而言，在浸出工序中，通過控制加壓浸出反應(yīng)器內(nèi)的 浸出液的氧化還原電位及溫度，可以將作為主要雜質(zhì)的鐵以赤鐵礦（Fe203)的形式固定成 浸出殘渣，從而相對于鐵選擇性地浸出鎳和鈷，因此，具有非常大的優(yōu)點。另一方面，存在如 下課題：對于礦石的組成、含有的有機(jī)成分等的波動大的氧化鎳礦石，在未經(jīng)焙燒工序的情 況下直接實施浸出處理，因此，因氧化鎳礦石的有機(jī)成分的含量不同而導(dǎo)致浸出時的氧化 還原電位（0RP)發(fā)生特別大的變化。
[0007] 例如，在浸出時的氧化還原電位過高的情況下，氧化鎳礦石中所包含的鉻以被氧 化至6價的狀態(tài)浸出。為了在后續(xù)工序的中和處理工序或排水處理工序中去除該6價的鉻， 需要使用還原劑還原成3價，必然導(dǎo)致冶煉成本的提高。如果不進(jìn)行還原處理，則會發(fā)生如 下問題：鎳或鈷的產(chǎn)品中包含鉻作為雜質(zhì)，或排水處理的終液中有鉻殘留。另一方面，如果 浸出時的氧化還原電位過低，則會發(fā)生如下問題：使作為耐腐蝕材料的用于高壓釜的鈦劣 化，且抑制鐵的高溫?zé)崴夥磻?yīng)，從而使浸出液中殘留大量的鐵，導(dǎo)致后續(xù)工序的中和處理 工序中的藥劑用量與鎳和鈷的共沉淀量提高、即損耗提高。
[0008] 作為應(yīng)對上述情況的解決方案，例如，公開有在礦石漿料中添加硫及碳化合物中 的一種以上而將浸出液的氧化還原電位（以Ag/AgCl為基準(zhǔn)）控制在400~600mV來進(jìn)行 浸出的方法（例如，參見專利文獻(xiàn)2。）。在該方法中，通過使添加的硫及碳化合物作為還原 劑發(fā)揮作用，使氧化還原電位降低而控制在6價鉻不溶出的600mV以下。需要說明的是，如 果氧化還原電位低于400mV，則不僅鐵的氧化水解反應(yīng)不良，而且會使設(shè)備材料的耐腐蝕性 受損，因此，調(diào)節(jié)硫或碳化合物的添加量，將氧化還原電位控制在400~600mV。
[0009] 另外，還公開有如下方法：在不添加還原劑的情況下，通過變更硫及碳化合物含 量不同的礦石種的調(diào)合比率，將目標(biāo)氧化還原電位（以Ag/AgCl為基準(zhǔn)）控制在400~ 600mV(例如，參見專利文獻(xiàn)3。）。
[0010] 在使用了上述專利文獻(xiàn)2記載的方法的浸出工序的浸出處理中，為了將浸出的鐵 氧化成赤鐵礦并進(jìn)行水解，通常使用高壓空氣作為氧化劑、并且使反應(yīng)容器內(nèi)維持在加壓 下是必不可少的。然而，該方法中并未公開高壓空氣的使用條件。在該方法中，從應(yīng)對由礦 石的組成或有機(jī)成分含量的波動導(dǎo)致的氧化還原電位的變化、尤其是防止由氧化還原電位 降低導(dǎo)致的向3價鐵氧化的"鐵氧化率"降低與鉻溶出的觀點考慮，以通過使添加的硫及碳 化合物作為還原劑發(fā)揮作用而使氧化還原電位降低為著眼點，因此，為了控制氧化還原電 位而吹入了過量的高壓空氣。其結(jié)果，從加壓反應(yīng)容器排出的氣體量增加，伴隨其的熱損失 提高，為了彌補(bǔ)其而維持加壓反應(yīng)容器內(nèi)的溫度，因此用于溫度調(diào)節(jié)的高壓水蒸氣的用量 增加，引起能量成本惡化。
[0011] 另外，在使用了專利文獻(xiàn)3記載方法的浸出工序的浸出處理中，在制備礦石漿料 的第1工序中，通過變更硫及碳化合物含量不同的礦石種的調(diào)合比率，主要是謀求預(yù)先調(diào) 節(jié)目標(biāo)礦石漿料中固體成分的碳品位，抑制第2工序的浸出處理時吹入過量的高壓空氣。 然而，根據(jù)礦石種的不同，它們的組成或有機(jī)成分含量有波動，因此，不僅受調(diào)合比率的制 約，而且根據(jù)混合比率，引起礦石漿料中的固體成分的鎂及鋁品位提高。這些鎂或鋁等雜質(zhì) 與第2工序的酸浸出中所添加的硫酸發(fā)生反應(yīng)，會消耗該硫酸，因此，使鎳、鈷的浸出率降 低。為了規(guī)避上述現(xiàn)象，需要添加過量的硫酸，但在這種情況下，會發(fā)生如下問題：引起后續(xù) 工序的中和處理工序中的藥劑用量增加與鎳和鈷的共沉淀量提高。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)
[0014] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-350766號公報
[0015] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2005-281733號公報
[0016] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2009-197298號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 發(fā)明要解決的問題
[0018] 本發(fā)明是鑒于這樣的情況而提出的，目的在于提供如下方法：其在通過高溫加壓 酸浸出法進(jìn)行的氧化鎳礦石的濕式冶煉方法中，由于將作為主要雜質(zhì)的鐵的大部分以赤鐵 礦的形式固定化成浸出殘渣，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的鐵氧化率，抑制浸出時的硫酸用量以削 減藥劑成本，進(jìn)而使鎳和鈷以較高的浸出率浸出。
[0019] 用于解決問題的方案
[0020] 本發(fā)明人等為了實現(xiàn)上述目的而反復(fù)進(jìn)行了潛心研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，根據(jù)含有在 礦石漿料中且裝入到第2工序的碳量，將為了維持氧化氣氛而使用的高壓空氣的一部分置 換成高壓氧氣來提高氧氣純度，且使氧氣吹入量維持在規(guī)定的范圍內(nèi)，由此能夠?qū)⒔鰰r 的液體的0RP控制在最佳范圍，可以將酸浸出中成為雜質(zhì)的鎂及鋁等的品位抑制在較低水 平而減少硫酸用量，從而完成了本發(fā)明。
[0021] S卩，本發(fā)明的氧化鎳礦石的濕式冶煉方法包括如下工序：第1工序，將氧化鎳礦石 漿料化而制備礦石漿料；和第2工序，在該礦石漿料中添加硫酸，使用高壓空氣以及高壓水 蒸氣實施浸出處理，得到包含鎳和鈷的浸出液，所述氧化鎳礦石的濕式冶煉方法的特征在 于，在上述第2工序中，調(diào)節(jié)高壓空氣及高壓氧氣的吹入比率，以使其氧氣純度達(dá)到21~ 60%，并且，在維持該氧氣純度的同時，使氧氣吹入量相對于含有在上述礦石漿料中且裝入 到第2工序的單位碳重量為200~600 [Nm3-02/t-C]，將浸出處理中的氧化還原電位（以Ag/ AgCl為基準(zhǔn)）控制在400~650mV。
[0022] 另外，本發(fā)明的氧化鎳礦石的濕式冶煉方法的特征在于，在上述第1工序中，通過 構(gòu)成上述礦石漿料的碳品位不同的氧化鎳礦石的配合比例，調(diào)節(jié)該礦石漿料的固體成分中 的碳品位，使其為0. 1~0.5重量％。
[0023] 另外，本發(fā)明的氧化鎳礦石的濕式冶煉方法的特征在于，在上述第2工序中，將進(jìn) 行浸出處理的浸出容器內(nèi)的氧氣分壓調(diào)節(jié)至100~400kPaG。
[0024] 另外，本發(fā)明的氧化鎳礦石的濕式冶煉方法的特征在于，在上述第2工序中，將高 壓空氣和高壓氧氣以達(dá)到上述吹入比率的方式預(yù)先混合之后吹入浸出容器內(nèi)。
[0025] 另外，本發(fā)明的氧化鎳礦石的濕式冶煉方法的特征在于，上述第2工序中得到的 浸出液中的鐵氧化率為90%以上。
[0026]另外，本發(fā)明的氧化鎳礦石的濕式冶煉方法的特征在于，上述第2工序中的硫酸 用量相對于單位重量的作為浸出處理對象而裝入的礦石為200~250 [kg-t/t-干固體]。
[0027]發(fā)明的效果
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的氧化鎳礦石的濕式冶煉方法，可以將作為雜質(zhì)的鐵的大部分以較高 的氧化率氧化而以赤鐵礦的形式作為浸出殘渣而固定化。另外，能夠?qū)崿F(xiàn)目前因鐵氧化的 阻礙而難以實現(xiàn)的碳品位高的礦石的處理量的增加，可以將鎂及鋁等的品位抑制在較低水 平，可以抑制硫酸用量，同時可