1.本發(fā)明屬于有色金屬礦石選礦技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法及制備的金屬硫化物和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

2.據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2015年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全球探明鎳基礎(chǔ)儲(chǔ)量約8100萬(wàn)噸，資源總量14800萬(wàn)噸，基礎(chǔ)儲(chǔ)量的約60％為紅土鎳礦，約40％為硫化鎳礦。

3.硫化鎳礦主要分布在南北緯度30

°

以上的地區(qū)，比如中國(guó)甘肅省金川鎳礦帶、吉林省磐石鎳礦帶；加拿大安大略省薩德伯里(sudbury)鎳礦帶；加拿大曼尼托巴省林萊克的湯普森(lynn lake-thompson)鎳礦帶；俄羅斯科拉(kojia)半島鎳礦帶；俄羅斯西伯利亞諾里爾斯克(hophhjibck)鎳礦帶；澳大利亞坎巴爾達(dá)(kambalda)鎳礦帶；博茨瓦納塞萊比-皮奎(selebi phikwe)鎳礦帶；芬蘭科塔拉蒂(kotalahti)鎳礦帶等處。

4.紅土鎳礦主要分布在赤道附近，比如南太平洋的新喀里多尼亞(new caledonia)鎳礦區(qū)；印度尼西亞的摩鹿加(moluccas)和蘇拉威西(sulawesi)地區(qū)鎳礦帶；菲律賓巴拉望(palawan)地區(qū)鎳礦帶；澳大利亞的昆士蘭(queensland)地區(qū)鎳礦帶；巴西米納斯吉拉斯(minas gerais)和戈亞斯(goias)地區(qū)鎳礦帶；古巴的奧連特(oriente)地區(qū)鎳礦帶；多米尼加的班南(banan)地區(qū)鎳礦帶；希臘的拉耶馬(lary mma)地區(qū)鎳礦帶；以及緬甸和阿爾巴尼亞等國(guó)的一些鎳礦帶。

5.在2010年以前，全世界原生鎳資源供給主要是硫化鎳礦提供，隨著硫化鎳礦資源開采成本的增加，世界各國(guó)特別是中國(guó)對(duì)紅土鎳礦的研究深入，到2020年全世界原生鎳供給60％以上取之于紅土鎳礦。

6.赤道附近的紅土鎳礦主要分為兩種，一種是硅鎂型紅土鎳礦，其特點(diǎn)是鎳含量較高、鐵含量較低、二氧化硅含量較高，其礦石中二氧化硅含量大多在35wt％以上；另一種是褐鐵礦，其特點(diǎn)是二氧化硅含量較低，鎳含量低，鐵含量較高，其礦石中鐵的氧化物含量大多在30wt％以上；其典型成分如下表1和表2：

7.表1某硅鎂型紅土鎳礦成分含量表 樣品來源：蘇拉威西硅鎂型紅土鎳礦(高鎳礦)

[0008][0009]

表2某褐鐵礦型紅土鎳礦成分含量表 樣品來源：菲律賓巴拉望礦區(qū)(低鎳礦)

[0010][0011]

從上面兩個(gè)表中，我們可以看出兩種紅土鎳礦的共同點(diǎn)是水份含量高，同時(shí)有價(jià)金屬含量較低，特別是硅鎂型紅土鎳礦，其有價(jià)金屬往往總含量不到20wt％，因?yàn)槊}石太多燒結(jié)困難，加上高爐焦比較高，硅鎂型紅土鎳礦使用高爐冶煉工藝目前已經(jīng)被淘汰；只有極

個(gè)別鐵含量超過45wt％的褐鐵礦型紅土鎳礦采用高爐冶煉，但是其焦比均超過500kg/噸鐵，高焦比成本導(dǎo)致這種礦物和冶煉工藝的產(chǎn)品市場(chǎng)非常局限。

[0012]

紅土鎳礦的優(yōu)勢(shì)是開采成本低、目前主要是露天開采，2021年11月印尼當(dāng)?shù)丶t土鎳礦價(jià)格為45美元/濕噸(含鎳1.7wt％)；但是紅土鎳礦最大的缺點(diǎn)是含水率高且鎳品位普遍偏低，同時(shí)目前技術(shù)無(wú)法選礦富集。近年來中國(guó)、印尼、韓國(guó)、日本等工廠使用的紅土鎳礦大多鎳含量在2.5wt％以下。自2020年開始，受印尼禁礦影響，2021年中國(guó)國(guó)內(nèi)使用的菲律賓紅土鎳礦品位更低，大多數(shù)鎳品位甚至只有1.3wt％.

[0013]

紅土鎳礦目前主流的冶煉工藝有兩種，一種是采用回轉(zhuǎn)窯+礦熱電爐的rkef火法冶煉工藝(見圖2)，這種工廠目前在中國(guó)和印尼大量投建，截至2021年底約有260萬(wàn)噸金屬鎳產(chǎn)能，約占紅土鎳礦冶煉工藝市場(chǎng)的80％；另一種是濕法工藝技術(shù)，目前全世界投產(chǎn)的工廠不多，截至2021年底約有20萬(wàn)噸金屬鎳產(chǎn)能，約占紅土鎳礦冶煉工藝市場(chǎng)的8％，典型的工廠有巴布亞新幾內(nèi)亞的中冶瑞木項(xiàng)目和印度尼西亞obi島力勤項(xiàng)目。

[0014]

紅土鎳礦的火法冶煉一般將鐵鈷鎳作為有價(jià)金屬提煉，在1450-1600℃的高溫條件下，加還原劑將鐵鈷鎳金屬與硅鎂渣熔融分離，渣量一般為金屬量的5-8倍，渣量巨大。

[0015]

紅土鎳礦的濕法冶煉，更是大海撈針，往往將在紅土鎳礦中不到2wt％的鎳鈷用化學(xué)藥劑進(jìn)行浸出，渣量更是龐大到目標(biāo)金屬的幾十倍。加上濕法投資較高，酸浸尾渣較難處理，并且對(duì)紅土鎳礦品位要求較高，必須使用高鈷礦才有較好的經(jīng)濟(jì)效益，所以目前紅土鎳礦冶煉主要還是以rkef火法冶煉工藝為主。

[0016]

目前所有鐵合金火法冶煉工藝中，紅土鎳礦是渣量最大的礦物，大量的冶煉能耗耗損在渣上。比如采用rkef(回轉(zhuǎn)窯+電爐)工藝冶煉紅土鎳礦其電耗為3500-6000kw/噸合金。

[0017]

多年前焦炭?jī)r(jià)格低于800人民幣/噸的時(shí)候，也有人使用高爐冶煉硅鎂型紅土鎳礦，采用高爐工藝冶煉硅鎂型紅土鎳礦其焦比超過了2噸/噸合金，在焦炭?jī)r(jià)格步步高漲的市場(chǎng)行情下，高爐技術(shù)目前已經(jīng)無(wú)人使用，只有少量工廠采用高爐冶煉混礦后鐵含量高于50wt％的褐鐵礦型紅土鎳礦，來生產(chǎn)鎳含量2％左右的鎳鐵合金。

[0018]

無(wú)數(shù)技術(shù)工作者為了降低紅土鎳礦冶煉能耗，都做了大量的技術(shù)研究。但是紅土鎳礦成礦大多是硅鎂型橄欖巖，鎳分子高度嵌入脈石中，導(dǎo)致其一直以來使用傳統(tǒng)的浮選、重選、磁選等選礦工藝都無(wú)法直接將鎳從紅土鎳礦中工業(yè)化分離出來。

[0019]

最近幾年，很多人試著使用磁化焙燒工藝和回轉(zhuǎn)窯直接還原工藝來處理紅土鎳礦，其雖然整體能耗降低了，但是其噸鎳生產(chǎn)成本的經(jīng)濟(jì)性還是無(wú)法與主流的rkef工藝抗衡，主要原因有二：第一，磁化焙燒和直接還原工藝，都是在1200℃以上的高溫條件下將有用礦物和脈石一塊處理，雖然比主流技術(shù)rkef的處理溫度1500℃低了很多，但是其高溫能耗還是大量浪費(fèi)在脈石上；第二，磁化焙燒和磁選工藝最大的問題是磁選選不干凈、鎳的收得率太低，其處理低品位紅土鎳礦的產(chǎn)品在200目的磁選產(chǎn)品中含渣量都超過了15％，尾礦尾渣中也有大量的鎳金屬丟失。這就導(dǎo)致磁化焙燒和磁選工藝無(wú)法在經(jīng)濟(jì)性上無(wú)法抗衡收得率高于95％以上的rkef技術(shù)，使得這兩種工藝在大規(guī)模工業(yè)化推廣上存在很大障礙。

[0020]

因此，開發(fā)一種新的方法，能夠很有經(jīng)濟(jì)性的從紅土鎳礦中分離出有用礦物來冶煉，減少冶煉渣量，把脈石浪費(fèi)的能耗降低，是目前紅土鎳礦行業(yè)迫切需要解決的重大課題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[0021]

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是目前紅土鎳礦無(wú)法選礦，導(dǎo)致的冶煉過程渣量特別大的問題，本發(fā)明開發(fā)出了一種紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法及制備的金屬硫化物和應(yīng)用，該方法將紅土鎳礦干燥去除自由水后，再加入硫化劑一同加熱，使得紅土鎳礦中的鎳鈷氧化物轉(zhuǎn)化成硫化物，然后采用目前成熟的硫化鎳鈷浮選技術(shù)，使得紅土鎳礦在一定條件下可以選礦，為下游冶煉工序減少了大量的脈石形成的渣，從而降低了紅土鎳礦冶煉的能耗問題，具有極大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

[0022]

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

[0023]

本發(fā)明的目的之一是提供一種紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法，包括如下步驟：

[0024]

s1)將紅土鎳礦任選地干燥后，得到干紅土鎳礦；

[0025]

s2)將干紅土鎳礦與硫化劑加熱反應(yīng)脫去部分自由水后，得到硫化混合礦；

[0026]

s3)將所述硫化混合礦破碎研磨后得到粉礦，然后將粉礦送入選礦工序，分離得到金屬硫化物和剩余的尾礦。

[0027]

在本發(fā)明中，選礦工序采用現(xiàn)有常規(guī)浮選藥劑和常規(guī)的浮選工藝，浮選出金屬硫化物即可。尾礦主要組份是氧化鎂和二氧化硅，剩余的硅鎂尾礦可進(jìn)一步處理用作建材或水泥添加劑。

[0028]

在本發(fā)明中，步驟s1)中的干燥和步驟s2)中的硫化工序可以在同一個(gè)設(shè)備內(nèi)，也可以分開在兩個(gè)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，主要根據(jù)原礦水份來決定，比如在印尼和菲律賓雨季紅土鎳礦水份在38％以上，則分開兩段工藝設(shè)備處理；旱季紅土鎳礦水份在30％左右，則在同一個(gè)設(shè)備內(nèi)處理即可；干燥和硫化爐窯設(shè)備可以為回轉(zhuǎn)窯、豎窯、隧道窯、箱式爐中的一種或幾種，優(yōu)選的設(shè)備是回轉(zhuǎn)窯。

[0029]

優(yōu)選地，步驟s1)中，紅土鎳礦選自硅鎂型紅土鎳礦；和/或，

[0030]

紅土鎳礦干燥前的含水量大于30wt％，優(yōu)選≤45wt％；

[0031]

干燥后的含水量≤30wt％，優(yōu)選為23-28wt％；和/或，

[0032]

干燥的溫度為200-400℃，干燥的時(shí)間為0.5-2小時(shí)。

[0033]

優(yōu)選地，步驟s1)中，紅土鎳礦的主要包括以下成分：ni≥0.6wt％，co≥0.01wt％，fe≥5.0wt％，mgo≥2wt％，sio2≥5wt％。

[0034]

優(yōu)選地，在本發(fā)明中，步驟s2)中，硫化劑的加入量為干紅土鎳礦重量的5wt％—12wt％。

[0035]

硫化劑的作用是利用鎳鈷的親硫性，使得紅土鎳礦中的氧化鎳鈷與硫反應(yīng)生成硫化鎳，其主要反應(yīng)如下：

[0036]

ni2o3+s

→

nis+o2；

[0037]

ni2o3+fes2→

nis+feo；

[0038]

co2o3+s

→

cos+o2；

[0039]

co2o3+fes2→

cos+feo；在此過程中控制反應(yīng)條件，使得鎳鈷金屬至少被硫化，可以根據(jù)下游冶煉工序的需求來控制紅土鎳礦中的鐵是否需要硫化。

[0040]

比如下游冶煉工序是閃速爐或吹煉爐，則可在硫化工序中盡可能的將紅土鎳礦中的鐵硫化成硫化鐵；硫化鎳鈷和硫化鐵一塊在浮選工序中被選出，在下游冶煉工序中硫化鐵燃燒反應(yīng)可以補(bǔ)充冶煉工序中需要的熱量。

[0041]

如下游工序?yàn)闈穹üに?，則控制反應(yīng)條件在硫化工序中盡可能的不要將紅土鎳礦中的鐵硫化，最后將反應(yīng)完成的物料進(jìn)行破碎研磨，進(jìn)入選礦工序。先浮選捕捉硫化鎳鈷得到鎳鈷精礦，再對(duì)富含氧化鐵的尾礦進(jìn)一步選礦得到鐵精礦，鐵精礦的選礦可以根據(jù)氧化鐵的成分采取浮選、磁選、重選中的一種或幾種方法，最后將剩余的硅鎂型尾渣粉干燥后用作建材或水泥添加劑。

[0042]

優(yōu)選地，

[0043]

步驟s2)中，所述硫化劑選自硫單質(zhì)或硫化物中的至少一種。

[0044]

更優(yōu)選地，步驟s2)中，所述硫化物選自黃鐵礦；和/或，

[0045]

加熱反應(yīng)的溫度為500-700℃，加熱反應(yīng)的時(shí)間為1-3小時(shí)；

[0046]

優(yōu)選步驟s1)和步驟s2)的加熱熱源干燥和硫化工序的熱源可以是電熱器、燃料燃燒器提供，也可以是下游冶煉工序或其余就近工廠的尾氣或余熱來提供，優(yōu)選的熱源為下游冶煉工序的爐窯尾氣和余熱。

[0047]

優(yōu)選地，步驟s3)中，所述金屬硫化物至少包括硫化鎳鈷；

[0048]

所述選礦工序至少包括浮選選礦工序；

[0049]

優(yōu)選所述金屬硫化物還包括硫化鐵；

[0050]

優(yōu)選所述選礦工序還包括重力選礦和/或磁選選礦工序。

[0051]

本發(fā)明的目的之二是提供本發(fā)明的目的之一所述的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法制備的金屬硫化物，其特征在于，所述金屬硫化物至少包括硫化鎳鈷，優(yōu)選所述金屬硫化物還包括硫化鐵。

[0052]

優(yōu)選地，所述金屬硫化物中，nis的含量≥9.8wt％；cos的含量≥0.38wt％；

[0053]

優(yōu)選所述金屬硫化物中，nis的含量≥16.6wt％；cos的含量≥1.18wt％。

[0054]

本發(fā)明的目的之三是提供本發(fā)明的目的之二所述的金屬硫化物在制備含鎳和/或鈷的化合物中的應(yīng)用。

[0055]

本發(fā)明實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案，至少具有如下有益效果：

[0056]

(1)本發(fā)明利用鎳鈷與硫的親和力大于與氧的親和力原理，將紅土鎳礦中的鎳鈷使用硫磺或黃鐵礦硫化，使得紅土鎳礦中的鎳以硫化物形式單獨(dú)浮選出來，因?yàn)榱蚧団捘壳斑x礦技術(shù)和藥劑成熟，且經(jīng)濟(jì)性很好，這樣就使得紅土鎳礦后續(xù)冶煉渣量大幅減少，降低了綜合能耗。本發(fā)明解決了長(zhǎng)期以來紅土鎳礦無(wú)法選礦的根本問題，節(jié)約了冶煉工序能源。

[0057]

本發(fā)明的干燥步驟或硫化步驟中所用的溫度低，相對(duì)于現(xiàn)有火法冶煉工藝，能耗更??；同時(shí)本發(fā)明的工藝設(shè)備，適合和紅土鎳礦冶煉工廠建設(shè)在一個(gè)廠區(qū)，利于使用冶煉爐窯的尾氣和余熱來對(duì)紅土鎳礦進(jìn)行干燥和硫化，進(jìn)一步降低了能耗，因?yàn)橐睙挔t窯余熱往往大于800℃，其輸送到本發(fā)明所述的干燥和硫化設(shè)備內(nèi)，剛剛好滿足工藝溫度需求，進(jìn)一步提高了能源綜合利用效率，更加節(jié)約了能源。本發(fā)明可以在紅土鎳礦選冶行業(yè)大力推廣，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

附圖說明

[0058]

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

[0059]

圖1為本發(fā)明的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法的工藝流程圖；

[0060]

圖2為現(xiàn)有的采用回轉(zhuǎn)窯+礦熱電爐的rkef火法冶煉工藝示意圖；

[0061]

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2技改后工藝設(shè)備圖。

[0062]

附圖標(biāo)記說明：

[0063]

1-干燥窯，2-焙燒窯，3-礦熱電爐，4-重選設(shè)備水力旋流器和5-浮選機(jī)。

具體實(shí)施方式

[0064]

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

[0065]

實(shí)施例1

[0066]

如圖1所示，為本發(fā)明的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法的工藝流程圖；本發(fā)明的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法的詳細(xì)步驟如下：

[0067]

某冶煉項(xiàng)目為采礦、冶煉一體化項(xiàng)目，冶煉工廠建設(shè)在紅土鎳礦礦區(qū)內(nèi)。其冶煉工藝采用60000kva鎳鐵冶煉rkef工藝(回轉(zhuǎn)窯+電爐)且已建成(如圖2)，包括干燥窯1，焙燒窯2和礦熱電爐3，目前擬改造工藝，利用本發(fā)明降低渣量，精礦加入電爐冶煉。

[0068]

其方案如下：經(jīng)化驗(yàn)，紅土鎳礦原礦平均含鎳1.78wt％、含鈷0.03wt％、含鐵19wt％、水分含量38％。首先在干燥窯內(nèi)在300℃溫度下將濕礦干燥到水份25％，然后將干礦加入焙燒窯，在焙燒窯內(nèi)持續(xù)噴入紅土鎳礦干礦重量的8％的熱融硫磺，焙燒窯溫度控制在600℃，控制窯體轉(zhuǎn)速使得焙燒時(shí)間控制在1.5小時(shí)。其干燥窯利用焙燒窯尾氣余熱干燥濕礦，其焙燒窯利用rkef工藝的電爐高溫?zé)釤煔馓峁崃?。硫化焙砂?jīng)冷卻研磨成200目》80％的礦粉，加入浮選機(jī)，加入1

×

10-4

mol/l的浮選劑戊黃藥，先捕捉硫化鎳鈷得到鎳鈷精礦，中間尾礦經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯干燥，然后通過磁選進(jìn)一步選礦得到鐵精礦，最終尾礦處理后作為建材原料。

[0069]

經(jīng)實(shí)驗(yàn)，硫化鎳鈷精礦的綜合收得率為79％，硫化鎳鈷精礦成分如下表3：

[0070]

表3

[0071]

組份niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％19.60.3813.9836184.12

[0072]

選礦后剩余的硅鎂尾礦的渣量為硫化鎳鈷精礦的12.9倍。

[0073]

本發(fā)明制備的硫化鎳鈷精礦粉經(jīng)壓濾，干燥，造球，加入電爐冶煉，得到鎳鈷合金。相比較其原礦其入爐品位由1.8％不到，經(jīng)硫化選礦，入爐鎳含量提高到干基[ni]》18wt％以上，也就是原本13噸原礦要加入電爐冶煉，經(jīng)過本發(fā)明處理后只需加入1噸左右的鎳鈷精礦進(jìn)入電爐冶煉即可，其冶煉電耗大幅下降到原來使用紅土鎳礦全礦冶煉rkef工藝的1/13左右。相比增加的選礦設(shè)備工序等損耗，雖然收得率較低，但是目前紅土鎳礦價(jià)格便宜，其綜合經(jīng)濟(jì)性還是很好的，是可以實(shí)施工業(yè)化的。

[0074]

實(shí)施例2

[0075]

某冶煉項(xiàng)目為采礦、冶煉一體化項(xiàng)目，冶煉工廠建設(shè)在紅土鎳礦礦區(qū)內(nèi)。其冶煉工藝采用33000kva鎳鐵冶煉rkef工藝且已建成(如圖2)，包括干燥窯1，焙燒窯2和礦熱電爐3。

目前擬改造工藝，先重選再浮選后得到鎳鈷精礦，將鎳鈷精礦加入電爐冶煉，從而降低電爐冶煉渣量。技改后工藝設(shè)備圖如圖3，主要增加的設(shè)備是重選設(shè)備水力旋流器4和浮選機(jī)5。主要工藝細(xì)節(jié)改進(jìn)如下：將干燥窯原來窯頭溫度600-800℃降低到300-500℃；將原回轉(zhuǎn)窯窯頭溫度1100-1300℃降低到500-750℃；將原來回轉(zhuǎn)窯的還原劑蘭炭和無(wú)煙煤改成硫化劑。

[0076]

其方案如下：經(jīng)化驗(yàn)，紅土鎳礦原礦平均含鎳1.95wt％、含鈷0.05wt％、含鐵13wt％、水分含量29％。首先在干燥窯1內(nèi)在350℃溫度下將濕礦干燥到水份25％，然后將干礦加入焙燒窯2，在焙燒窯內(nèi)持續(xù)噴入紅土鎳礦干礦重量的5％的熱融硫磺，焙燒窯溫度控制在650℃，控制窯體轉(zhuǎn)速使得焙燒時(shí)間控制在2小時(shí)。其干燥窯利用焙燒窯尾氣余熱干燥濕礦，其焙燒窯利用rkef工藝的電爐高溫?zé)釤煔馓峁崃?。硫化焙砂?jīng)冷卻研磨成200目》50％的礦粉，進(jìn)入水力旋流器4，將密度較小的氧化鎂和部分二氧化硅脈石洗出，經(jīng)水力旋流器重選后的中間精礦進(jìn)一步研磨成200目》70％的礦漿進(jìn)入浮選機(jī)，加入黃藥(丁黃藥與乙黃藥按2:1混合)15g/t,松油35g/t，捕捉硫化鎳鈷得到鎳鈷精礦，浮選后的尾礦經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯干燥，然后通過磁選進(jìn)一步選礦得到鐵精礦，最終尾礦處理后作為建材原料。

[0077]

經(jīng)實(shí)驗(yàn)，硫化鎳鈷精礦中鎳鈷綜合收得率為81％，硫化鎳鈷精礦成分如下表3：

[0078]

表3

[0079]

組份(干基)niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％36.61.028.66.529126.28

[0080]

選礦后剩余的硅鎂尾礦的渣量為硫化鎳鈷精礦的15倍。

[0081]

本發(fā)明制備的硫化鎳鈷精礦粉經(jīng)壓濾，干燥，造球，加入電爐冶煉，得到鎳鈷合金。相比較其原礦其入爐品位由1.95wt％，經(jīng)硫化選礦，入爐鎳含量提高到干基[ni]》23wt％以上，也就是原本16噸原礦要加入電爐冶煉，經(jīng)過本發(fā)明處理后只需加入1噸左右的鎳鈷精礦進(jìn)入電爐冶煉即可，其冶煉電耗大幅下降到原來使用紅土鎳礦全礦冶煉rkef工藝的1/16左右。相比增加的選礦設(shè)備工序等損耗和投資，目前紅土鎳礦價(jià)格便宜，其綜合經(jīng)濟(jì)性還是很好的，是可以推廣的。

[0082]

實(shí)施例3

[0083]

某冶煉項(xiàng)目為采礦、冶煉一體化項(xiàng)目，冶煉工廠擬建設(shè)在紅土鎳礦礦區(qū)內(nèi)，經(jīng)化驗(yàn)，紅土鎳礦平均含鎳1.65wt％，含鈷0.05wt％、含鐵26wt％、水分含量38％。其選礦工藝采用本發(fā)明工藝技術(shù)，硫化鎳鈷冶煉工藝采用閃速爐。主要設(shè)備包括干燥窯、硫化焙燒窯、浮選機(jī)、壓濾機(jī)、粉礦烘干機(jī)、布袋收礦器、氣力輸送系統(tǒng)、閃速爐等。其主要工藝流程采用硫化粉礦經(jīng)干燥收塵后噴入閃速爐內(nèi)造锍熔煉。

[0084]

其工藝如下：在干燥的溫度為200℃，干燥的時(shí)間為0.5小時(shí)下，在干燥窯干燥到水份25％，然后將干礦加入焙燒窯，在焙燒窯內(nèi)持續(xù)噴入紅土鎳礦干礦重量的8％的黃鐵礦和2％的熱融硫磺，焙燒窯溫度控制在680℃，控制窯體轉(zhuǎn)速使得焙燒時(shí)間控制在2.5小時(shí)。硫化焙砂經(jīng)冷卻研磨成200目》80％的礦粉，加入浮選機(jī)，按原礦重量300g/t加入浮選劑15號(hào)黑藥，浮選捕捉含有硫化鎳鈷和硫化鐵的混合精礦，尾礦進(jìn)一步處理用作建材原料。

[0085]

經(jīng)化驗(yàn)，混合精礦種鎳鈷的綜合收得率為78％，混合精礦成分如下表4：

[0086]

表4

[0087]

組份(干基)niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余

含量wt％16.60.659.9123618.56.35

[0088]

選礦后剩余的硅鎂尾礦的渣量為硫化精礦精礦量的8倍。

[0089]

混合精礦粉經(jīng)壓濾，干燥，收塵，噴入閃速爐內(nèi)冶煉，得到鎳锍。鎳锍進(jìn)一步冶煉得到電解鎳和鈷產(chǎn)品。由于其為硫化鎳鈷礦，且為粉末，加上黃鐵礦，進(jìn)入閃速爐冶煉不必再使用外部能源，且閃速爐尾氣余熱均可用來干燥和硫化等工序，其高溫冶煉綜合能耗約為常規(guī)rkef工藝冶煉的1/20不到，能耗大幅下降。

[0090]

原本不能在閃速爐內(nèi)冶煉的紅土鎳礦，經(jīng)過本發(fā)明的工藝，可以將紅土鎳礦處理成硫化物精礦，在閃速爐內(nèi)冶煉；浮選后9噸左右的原礦高溫冶煉，目前只需利用精礦自熱反應(yīng)高溫冶煉1噸硫化鎳鈷和硫化鐵的混合精礦即可。

[0091]

實(shí)施例4

[0092]

某冶煉項(xiàng)目為冶煉單一項(xiàng)目，冶煉工廠不能建設(shè)在紅土鎳礦礦區(qū)內(nèi)。經(jīng)研究決定，使用本發(fā)明的方法硫化選礦，為了有效利用冶煉尾氣和余熱，其浮選工藝和設(shè)備建設(shè)在冶煉廠內(nèi)部，紅土鎳礦礦石從礦山運(yùn)輸?shù)焦S后再浮選。

[0093]

經(jīng)化驗(yàn)，紅土鎳礦平均含鎳2.6wt％、含鈷0.12wt％、含鐵16wt％、由于時(shí)處旱季其水分含量30％。其選礦工藝采用本發(fā)明工藝技術(shù)，暫不使用干燥窯，冶煉工藝采用閃速爐技術(shù)。全廠主要設(shè)備包括硫化焙燒窯、浮選機(jī)、壓濾機(jī)、粉礦烘干機(jī)、布袋收礦器、氣力輸送系統(tǒng)、閃速爐等。其主要工藝流程采用硫化粉礦經(jīng)干燥收塵后噴入閃速爐內(nèi)造锍熔煉。

[0094]

其工藝如下：破碎原礦到20mm以下，加入焙燒窯，在焙燒窯內(nèi)持續(xù)噴入紅土鎳礦干礦重量的12％的黃鐵礦，焙燒窯溫度控制在580℃，控制窯體轉(zhuǎn)速使得焙燒時(shí)間控制在2小時(shí)。硫化焙砂經(jīng)冷卻研磨成200目》80％的礦粉，加入浮選機(jī)，加入原礦重量380g/的浮選劑丁氨黑藥，浮選捕捉硫化鎳鈷和硫化鐵得到混合精礦，然后將混合精礦送入閃速爐，尾礦處理后作為建材原料。

[0095]

經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量混合精礦中鎳的收率為78.5％，鈷的收得率為76％，精礦成分如下表5：

[0096]

表5

[0097]

組份niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％25.31.111.29.52917.96

[0098]

選礦后剩余的硅鎂尾礦的渣量為混合精礦7.6倍。

[0099]

精礦粉經(jīng)壓濾，干燥，收塵，噴入閃速爐內(nèi)冶煉，得到鎳锍。鎳锍進(jìn)一步冶煉得到電解鎳和鈷產(chǎn)品。由于其為硫化鎳鈷礦，且為粉末，加上黃鐵礦，進(jìn)入閃速爐冶煉不必再使用外部能源，且閃速爐尾氣余熱均可用來干燥和硫化等工序，其高溫冶煉綜合能耗約為常規(guī)rkef工藝冶煉的1/10不到。原本不能在閃速爐內(nèi)冶煉的紅土鎳礦，經(jīng)過本發(fā)明的工藝，可以將紅土鎳礦處理成硫化物精礦，在閃速爐內(nèi)冶煉；浮選后8噸左右的原礦高溫冶煉，目前只需利用精礦自然高溫冶煉1噸硫化鎳鈷和硫化鐵的混合精礦即可。

[0100]

實(shí)施例5

[0101]

某冶煉工廠不能建設(shè)在紅土鎳礦礦區(qū)內(nèi)。經(jīng)研究決定，使用本發(fā)明的方法硫化選礦，為了有效利用冶煉尾氣和余熱，其浮選工藝和設(shè)備建設(shè)在冶煉廠內(nèi)部，紅土鎳礦礦石從礦山運(yùn)輸?shù)焦S后再浮選。

[0102]

經(jīng)化驗(yàn)，紅土鎳礦主要成分含鎳1.05wt％、含鈷0.2wt％、含鐵36wt％，時(shí)處旱季其

水分含量30％，暫時(shí)不適用干燥窯。其選礦工藝采用本發(fā)明工藝技術(shù)，后續(xù)冶煉工藝擬采用側(cè)吹爐和高爐冶煉，主要設(shè)備包括硫化焙燒窯、浮選機(jī)、壓濾機(jī)、粉礦烘干機(jī)、布袋收礦器、氣力輸送系統(tǒng)、側(cè)吹爐、高爐等。其主要工藝流程采用紅土鎳礦硫化后硫化鎳鈷使用側(cè)吹爐冶煉，鐵精礦采用高爐冶煉。

[0103]

其工藝如下：破碎原礦到20mm以下，加入焙燒窯，在焙燒窯內(nèi)持續(xù)噴入紅土鎳礦干礦重量的5％的熱融硫磺，焙燒窯溫度控制在550℃，控制窯體轉(zhuǎn)速使得焙燒時(shí)間控制在2.5小時(shí)，硫化過程盡量不要讓礦物中的鐵硫化。硫化焙砂經(jīng)冷卻研磨成200目》80％的礦粉，加入浮選機(jī)，加入原礦重量300g/t的浮選劑p407藥劑，先捕捉硫化鎳鈷得到鎳鈷精礦，中間尾礦干燥磁選選礦得到鐵精礦，最終尾礦處理后作為建材原料。

[0104]

硫化鎳鈷的綜合收得率為80％，硫化鎳鈷精礦成分如下表6：

[0105]

表6

[0106]

組份niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％9.81.7822.516.528.616.93.92

[0107]

選礦后剩余的硅鎂尾礦的渣量為硫化鎳鈷精礦量的7.5倍。

[0108]

硫化鎳鈷精礦粉經(jīng)壓濾、干燥，加入側(cè)吹爐內(nèi)冶煉，得到鎳锍，鎳锍進(jìn)一步冶煉得到電解鎳和鈷產(chǎn)品。側(cè)吹爐渣中的氧化鐵進(jìn)一步回收到高爐中冶煉。

[0109]

氧化鐵精礦，經(jīng)球團(tuán)、燒結(jié)后進(jìn)入高爐冶煉。硫化鎳鈷礦進(jìn)入側(cè)吹爐冶煉不必再使用外部能源；高爐需使用焦炭冶煉，側(cè)吹爐余熱和高爐尾氣均可用來干燥和硫化等工序，富余熱量可以供給別的工序或發(fā)電，此實(shí)例適用用大型鎳鐵和鋼鐵綜合工業(yè)園，其高溫冶煉紅土鎳礦的能源綜合需求約為全礦冶煉rkef工藝的1/15，其節(jié)能效果顯著。

[0110]

實(shí)施例6

[0111]

某冶煉項(xiàng)目為采礦、冶煉一體化項(xiàng)目，冶煉工廠擬建設(shè)在紅土鎳礦礦區(qū)內(nèi)，經(jīng)化驗(yàn)，紅土鎳礦成分平均含鎳1.55wt％、含鈷0.23wt％、含鐵20wt％、水分含量38％。其選礦工藝采用本發(fā)明工藝技術(shù)，硫化鎳鈷冶煉工藝采用加壓酸浸工藝。主要設(shè)備包括干燥窯、硫化焙燒窯、浮選機(jī)、壓濾機(jī)、粉礦烘干機(jī)、布袋收礦器、氣力輸送系統(tǒng)、酸浸反應(yīng)釜等。

[0112]

其工藝如下：在干燥的溫度為400℃，干燥的時(shí)間為2小時(shí)下，在干燥窯干燥到水份20％，然后將干礦加入焙燒窯，在焙燒窯內(nèi)持續(xù)噴入紅土鎳礦干礦重量的5.5％的硫磺，焙燒窯溫度控制在650℃，控制窯體轉(zhuǎn)速使得焙燒時(shí)間控制在1.5小時(shí)。硫化焙砂經(jīng)冷卻研磨成200目》78％的礦粉，加入浮選機(jī)，加入300g/t的丁基黃藥，浮選捕捉硫化鎳鈷得到鎳鈷精礦，然后送入下游酸浸冶煉工序，尾礦處理后作為建材原料。

[0113]

經(jīng)化驗(yàn)，硫化鎳鈷精礦的鎳鈷綜合收得率為80％，硫化鎳鈷精礦成分如下表7：

[0114]

表7

[0115]

組份niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％11.61.655.9836288.85

[0116]

選礦后剩余的硅鎂尾礦的渣量為鎳鈷精礦量的8.3倍。

[0117]

硫化鎳鈷精礦粉經(jīng)酸浸得到硫化鎳和硫化鈷產(chǎn)品。硫化鎳和硫化鈷進(jìn)一步處理得到三元正極材料，用作新能源電池原料。

[0118]

實(shí)施例7

[0119]

某冶煉項(xiàng)目為采礦、冶煉一體化項(xiàng)目，冶煉工廠擬建設(shè)在紅土鎳礦礦區(qū)內(nèi)，經(jīng)化

驗(yàn)，紅土鎳礦成分平均含鎳3.0wt％、含鈷0.3wt％、含鐵7.6wt％、水分含量35％。其選礦工藝采用本發(fā)明工藝技術(shù)，硫化鎳鈷冶煉工藝采用常壓氨浸工藝。主要設(shè)備包括干燥窯、硫化焙燒窯、浮選機(jī)、壓濾機(jī)、粉礦烘干機(jī)、布袋收礦器、氣力輸送系統(tǒng)、氨浸反應(yīng)釜等。

[0120]

其工藝如下：在干燥的溫度為300℃，干燥的時(shí)間為1小時(shí)下，在干燥窯干燥到水份23％，然后將干礦加入焙燒窯，在焙燒窯內(nèi)持續(xù)噴入紅土鎳礦干礦重量的8.5％的硫磺，焙燒窯溫度控制在650℃，控制窯體轉(zhuǎn)速使得焙燒時(shí)間控制在1小時(shí)。硫化焙砂經(jīng)冷卻研磨成200目》78％的礦粉，加入浮選機(jī)，加入原礦重量300g/t的浮選劑p407藥劑，浮選捕捉硫化鎳鈷得到鎳鈷精礦，然后送入下游氨浸工序，尾礦處理后作為建材原料。

[0121]

經(jīng)化驗(yàn)，硫化鎳鈷精礦中鎳鈷綜合收得率為81％，硫化鎳鈷精礦成分如下表8：

[0122]

表8

[0123]

組份niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％26.62.655.9836137.85

[0124]

選礦后剩余的硅鎂尾礦的渣量為金屬量的10倍。

[0125]

硫化鎳鈷精礦粉經(jīng)氨浸得到氫氧化鎳和氫氧化鈷產(chǎn)品。氫氧化鎳和氫氧化鈷進(jìn)一步處理得到三元正極材料，用作新能源電池原料。

[0126]

原本需要全礦處理11噸紅土鎳礦，按照300kg/t浸出劑使用量來計(jì)算，11噸紅土鎳礦需要約3噸浸出劑。經(jīng)過本發(fā)明的工藝技術(shù)，目前11噸原礦只需處理1噸精礦即可，其浸出藥劑縮減到原來的1/10，不但大幅減少了浸出成本，藥劑的減少也對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)更輕了。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法，其特征在于，包括如下步驟：s1)將紅土鎳礦任選地干燥后，得到干紅土鎳礦；s2)將干紅土鎳礦與硫化劑加熱反應(yīng)后，得到硫化混合礦；s3)將所述硫化混合礦破碎研磨后得到粉礦，然后將粉礦送入選礦工序，分離得到金屬硫化物和剩余的尾礦。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法，其特征在于，步驟s1)中，紅土鎳礦選自硅鎂型紅土鎳礦；紅土鎳礦干燥前的含水量大于30wt％，優(yōu)選≤45wt％；和/或，干燥后的含水量≤30wt％，優(yōu)選為23-28wt％；和/或，干燥的溫度為200-400℃，干燥的時(shí)間為0.5-2小時(shí)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法，其特征在于，步驟s1)中，紅土鎳礦的主要包括以下成分：ni≥0.6wt％，co≥0.01wt％，fe≥5.0wt％，mgo≥2wt％，sio2≥5wt％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法，其特征在于，步驟s2)中，硫化劑的加入量為干紅土鎳礦重量的5wt％—12wt％。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法，其特征在于，步驟s2)中，所述硫化劑選自硫單質(zhì)或硫化物中的至少一種。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法，其特征在于，步驟s2)中，所述硫化物選自黃鐵礦；和/或，加熱反應(yīng)的溫度為500-750℃，加熱反應(yīng)的時(shí)間為1-3小時(shí)；優(yōu)選步驟s1)和步驟s2)的加熱熱源為下游冶煉工序工廠余熱和/或尾氣。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法，其特征在于，步驟s3)中，所述金屬硫化物至少包括硫化鎳鈷；所述選礦工序至少包括浮選選礦工序；優(yōu)選所述金屬硫化物還包括硫化鐵；優(yōu)選所述選礦工序還包括重力選礦和/或磁選選礦工序。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法制備的金屬硫化物，其特征在于，所述金屬硫化物至少包括硫化鎳鈷，優(yōu)選所述金屬硫化物還包括硫化鐵。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法制備的金屬硫化物，其特征在于，所述金屬硫化物中，nis的含量≥9.8wt％；cos的含量≥0.38wt％；優(yōu)選所述金屬硫化物中，nis的含量≥16.6wt％；cos的含量≥1.18wt％。10.根據(jù)權(quán)利要求8-9任一所述的金屬硫化物在制備含鎳和/或鈷的化合物中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明實(shí)施例公開一種紅土鎳礦的熱解硫化選礦方法及金屬硫化物和應(yīng)用，屬于有色金屬礦石選礦技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法包括如下步驟：S1)將紅土鎳礦任選地干燥后，得到干紅土鎳礦；S2)將干紅土鎳礦與硫化劑加熱反應(yīng)后，得到硫化混合礦；S3)將所述硫化混合礦破碎研磨后得到粉礦，然后將粉礦送入選礦工序，分離得到金屬硫化物和剩余的尾礦。本發(fā)明開發(fā)的該方法將紅土鎳礦干燥去除自由水后，再加入硫化劑一同加熱，使得紅土鎳礦中的鎳鈷氧化物轉(zhuǎn)化成硫化物，然后采用目前成熟的硫化鎳鈷浮選技術(shù)，使得紅土鎳礦在一定條件下可以選礦，為下游冶煉工序減少了大量的脈石形成的渣，從而降低了紅土鎳礦冶煉的能耗問題，具有極大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。會(huì)價(jià)值。會(huì)價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：陳崇學(xué) 王瑾

受保護(hù)的技術(shù)使用者：陳崇學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2022.02.08

技術(shù)公布日：2022/5/31