本發(fā)明屬于化工和冶金的交叉領域，特別是涉及一種低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的工藝方法。

背景技術：

鎳是由瑞典礦物學家cronsted·a·f于1751年最早分離出來的。鎳具有良好的力學性能、延展性能和化學穩(wěn)定性能，被廣泛應用在軍事、航天工程和民用工業(yè)等領域。在軍事領域，鎳用于雷達、艦艇、坦克、導彈等軍事器械制造；在航天工程領域，鎳是制造飛機、航空發(fā)動機、高溫合金材料、宇宙飛船等高精尖設施不可或缺的金屬原料；在民用工業(yè)領域，鎳常用于生產(chǎn)不銹鋼、結構鋼、耐熱鋼、防腐涂層等。由于鎳性能優(yōu)異、應用廣泛，已經(jīng)成為國防工業(yè)和航天工程領域中不可替代的戰(zhàn)略金屬資源，在工業(yè)建設和人類生存發(fā)展過程中占有極其重要的地位。

含鎳礦石資源包括硫化鎳礦和紅土鎳礦兩類，硫化鎳礦儲量占比為30％，紅土鎳礦儲量占比為70％。隨著國民經(jīng)濟發(fā)展，鎳的需求量與日俱增，目前鎳產(chǎn)量70％來源于硫化鎳礦，然而硫化鎳礦資源日益減少，這種供需矛盾日益突出。紅土鎳礦儲量豐富，易于開采，是未來鎳的主要來源，充分開發(fā)利用紅土鎳礦資源具有重要的現(xiàn)實意義。紅土鎳礦處理工藝包括火法冶金和濕法冶金兩種工藝，由于濕法冶金工藝具有能耗低、環(huán)境污染小、金屬回收率高等優(yōu)勢而越來越受到人們的關注。

目前，褐鐵型紅土鎳礦的處理工藝主要有還原焙燒—氨浸和硫酸加壓浸出。還原焙燒—氨浸具有試劑可循環(huán)使用，能綜合回收鎳、鈷、鐵的優(yōu)點，但鎳、鈷回收率低，生產(chǎn)能耗較高，鈧無法回收利用。硫酸加壓浸出的鎳、鈷浸出率高，但需在大于250℃的高溫及4～5mpa的高壓下完成；由于外加的浸出劑硫酸，部分轉(zhuǎn)化為硫酸鈣入渣，最終導致渣中鐵含量顯著降低和硫含量顯著增高，是典型的增量流程，且硫酸鈣造成設備結垢，需定期停產(chǎn)對高壓釜除垢。目前，硫酸加壓浸出渣大都采用深海填埋，帶來了極大的環(huán)境壓力和鐵資源的嚴重浪費。硝酸法是在硫酸法基礎上所發(fā)展出來的一種方法。硝酸鹽的溶解度一般都比較高，因此不會有硫酸法加壓釜結垢的問題。加上硝酸浸出后的紅土鎳礦渣其含硫、磷含量低，鐵含量高，是一種高爐煉鐵的好原料。硝酸法的出現(xiàn)從根本上解決了加壓釜結垢問題和浸出渣的堆存問題，是一種很有前景的方法。但是硝酸相較于硫酸價格高，成本上的劣勢遏制了硝酸法的推廣。

中國專利申請cn110629022a公開了一種利用硝酸介質(zhì)綜合處理紅土鎳礦的方法。紅土鎳礦的原礦礦石進行破碎與細磨，從而得到礦粉；再將硝酸溶液作為浸出劑加入所述礦粉中，進行選擇性浸出，液固分離得到浸出渣和浸出液；再將得到的浸出液加入煅燒爐進行煅燒分解，得到混合干基金屬氧化物，在煅燒過程中產(chǎn)出氮氧化物氣體nox；再將得到的浸出渣進入球團與燒結工序，生產(chǎn)鐵精礦；對nox進行吸收，制備濃硝酸，并配制硝酸溶液返回作浸出劑。該發(fā)明能實現(xiàn)鐵與鎳、鈷的有效分離，以及降低鎳、鈷產(chǎn)物中鋁、鎂等金屬的含量，降低中和劑的使用，實現(xiàn)硝酸的可再生利用，但是硝酸鹽的循環(huán)再生需要大量的能源，增加了直接加工成本，影響綜合經(jīng)濟指標。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中采用硝酸浸出法處理褐鐵型紅土鎳礦存在酸堿再生成本過高的技術問題，本發(fā)明提供了一種用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法。首先將煤炭送入煉焦系統(tǒng)進行煉焦得到焦炭、焦化氣，所得到的焦炭可以作為高爐煉鐵的原料，焦化氣送往氫氣提取凈化系統(tǒng)進行預處理提氫；得到的氫氣與空分系統(tǒng)制得的氮氣按一定比例混合送往氨合成系統(tǒng)制備得到合成氨，得到的合成氨送往氧化爐，在空氣的作用下氧化得到氮氧化物和水蒸氣，該氣體經(jīng)過降溫、除水除塵、壓縮機加壓增濃后送往吸收塔制備硝酸，尾氣經(jīng)處理后達標排出；所得到的硝酸與紅土鎳礦和水以一定的固液比、酸度混合制漿；礦漿泵入硝酸加壓釜進行加壓浸出，浸出后的礦漿加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph，然后經(jīng)過濃密機實現(xiàn)固液分離，底流通過過濾，烘干后以鐵精礦形式出售；清液送往凈化工序完成鎳、鈷、錳、鋁、鈧的回收，凈化后液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮得到硝酸鹽直接作為商品出售。在整個過程中，使用自產(chǎn)的硝酸可以盡可能極大地降低硝酸的成本，所加入的堿和硝酸最后以硝酸鹽的形式出售，按照現(xiàn)有市價估算整個過程是一個增值過程，經(jīng)濟效益顯著。同時焦化工段所產(chǎn)生的焦炭和浸出工段得到的鐵精礦都可以作為高爐煉鐵的好原料，可以作為商品出售。該工藝適應性強、過程簡單、高效、可操作性強、極易于實現(xiàn)工業(yè)化。

本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，具體包括以下步驟：

(1)將煤炭送入焦化系統(tǒng)得到焦炭和焦化氣，焦化氣經(jīng)凈化后得到氫氣，將氫氣與空分系統(tǒng)得到的氮氣混合送往合成氨系統(tǒng)；

(2)上述氫氣和氮氣在高溫、高壓且具有催化劑的條件下進行合成氨反應，生成氨氣；

(3)合成氨和空氣在氧化爐內(nèi)進行氧化還原反應，得到氮氧化物和水蒸氣，后送往硝酸吸收系統(tǒng)制備得到硝酸；

(4)將上述硝酸和紅土鎳礦原礦以一定的固液比、酸度，混合制漿并泵入硝酸高壓釜，在特定條件下進行選擇性浸出；

(5)浸出漿加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph值后進行濃密洗滌，底流經(jīng)過濾干燥后進行球團與燒結工藝，得到鐵精礦，溢流液送往凈化工序進行有價金屬元素的回收；

(6)在溢流液中加入ph調(diào)節(jié)劑，將酸浸液中的鋁、鈧沉淀出來，過濾后得到鋁鈧富集物，烘干后作為產(chǎn)品出售；

(7)在鋁鈧過濾后液加入ph調(diào)節(jié)劑，將溶液中的鎳鈷沉淀出來，過濾后得到鎳鈷富集物作為商品出售；

(8)鎳鈷過濾后液經(jīng)過凈化通過蒸發(fā)濃縮的到硝酸鹽，作為商品出售。

進一步的，步驟(1)中所述焦化系統(tǒng)煉焦反應的最終溫度為900-1200℃；所述焦化氣的來源為焦化系統(tǒng)產(chǎn)生的尾氣；所述氫氣與氮氣混合的體積比為1:3～1:5。

進一步的，步驟(2)中所述合成氨反應的溫度范圍為400～550℃，壓強范圍為20～50mpa，所述催化劑包括鐵觸媒。

進一步的，步驟(3)中氧化氮氣體吸收壓力為4.0～10.0mpa，所制備的硝酸濃度為45～63％。

進一步的，步驟(4)中所述紅土鎳礦為褐鐵型紅土鎳礦，其質(zhì)量含量為：ni為0.5～2.0％；co為0.05～0.2％；fe為35～50％；al為0.5～4.0％；mn為0.1～3.5％；mg為0.50～3.0％；sc為50～110g/t。礦漿配置固液比為1:1～1:5g/ml，初始酸濃度為120～250g/l。所述的特定條件浸出溫度150～250℃，保溫時間為0.5～4.0h，攪拌速率為100～200rpm。

進一步的，步驟(5)中調(diào)節(jié)浸出漿的ph值至2.0～3.5，調(diào)節(jié)ph值過程中所使用的ph調(diào)節(jié)劑包括鉀、鈣、鈉、鎂任一種金屬的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽及碳酸氫鹽中的一種或幾種，后續(xù)所得鐵精礦的含鐵量為50～65％。

進一步的，步驟(6)中所使用的ph調(diào)節(jié)劑與前步驟所使用的試劑含有同種金屬陽離子。調(diào)節(jié)的ph范圍為4.0～6.0，鋁鈧富集物中鋁含量20～30％，鈧含量為500～1100g/t。

進一步的，步驟(7)中所使用的ph調(diào)節(jié)劑與前步驟所使用的試劑含有同種金屬陽離子。中調(diào)節(jié)的ph范圍為7.0～10.0，鎳與鈷含量范圍為25～40％。

進一步的，步驟(8)中鎳鈷過濾后液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮的到硝酸鹽，所使用的蒸發(fā)濃縮手段包括常壓蒸發(fā)、負壓蒸發(fā)(如多效蒸發(fā)或mvr蒸發(fā))、膜濃縮其中任何一種及其組合形式，結晶到的硝酸鹽含量大于97％。

本發(fā)明技術方案的有益效果包括：

(1)本發(fā)明創(chuàng)新地將煤炭焦化系統(tǒng)和紅土鎳礦硝酸處理系統(tǒng)進行有機結合，用焦化氣制備硝酸實現(xiàn)了低成本硝酸供給和廢氣的再生利用；

(2)將硝酸鹽作為商品出售，避免了增加成本的硝酸鹽分解再生工序，同時硝酸鹽的形成是一個增值過程，顯著提高整套工藝流程的經(jīng)濟指標；

(3)所得到的焦炭為鐵精礦高爐煉鐵的好原料，同時也初步驗證了本系統(tǒng)和鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)的可能性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內(nèi)容。

本發(fā)明提供了一種用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，其工藝流程如圖1所示：首先將煤炭送入煉焦系統(tǒng)進行煉焦得到焦炭、焦化氣，所得到的焦炭可以作為高爐煉鐵的原料，焦化氣送往氫氣提取凈化系統(tǒng)進行預處理提氫；得到的氫氣與空分系統(tǒng)制得的氮氣按一定比例混合送往氨合成系統(tǒng)制備得到合成氨，得到的合成氨送往氧化爐，在空氣的作用下氧化得到氮氧化物和水蒸氣，該氣體經(jīng)過降溫、除水除塵、壓縮機加壓增濃后送往吸收塔制備硝酸，尾氣經(jīng)處理后達標排出；所得到的硝酸與紅土鎳礦和水以一定的固液比、酸度混合制漿，所述紅土鎳礦為褐鐵型紅土鎳礦，其質(zhì)量含量為：ni為0.5～2.0％；co為0.05～0.2％；fe為35～50％；al為0.5～4.0％；mn為0.1～3.5％；mg為0.50～3.0％；sc為50～110g/t；礦漿泵入硝酸加壓釜進行加壓浸出，浸出后的礦漿加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph，然后經(jīng)過濃密機實現(xiàn)固液分離，底流通過過濾，烘干后以鐵精礦形式出售；清液送往凈化工序完成鎳、鈷、錳、鋁、鈧的回收，凈化后液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮得到硝酸鹽直接作為商品出售。在整個過程中，使用自產(chǎn)的硝酸可以盡可能極大地降低硝酸的成本，所加入的堿和硝酸最后以硝酸鹽的形式出售，按照現(xiàn)有市價估算整個過程是一個增值過程，經(jīng)濟效益顯著。同時焦化工段所產(chǎn)生的焦炭和浸出工段得到的鐵精礦都可以作為高爐煉鐵的好原料，可以作為商品出售。該工藝適應性強、過程簡單、高效、可操作性強、極易于實現(xiàn)工業(yè)化。

實施例1

首先將煤炭送入焦化系統(tǒng)，控制反應最終溫度為900℃，得到焦炭以及焦化氣。將焦化氣導入到凈化系統(tǒng)，分離得到純氫氣。將純氫和空分系統(tǒng)所得到的氮氣以1:3的比例充分后，送往氨合成系統(tǒng)控制合成溫度420℃，壓強25mpa，在催化劑(鐵觸媒)存在的條件下合成得到氨。將氨送至氧化爐，進行氧化還原反應得到nox，在將nox送往硝酸吸收，吸收壓力為4.5mpa，最終得到濃度為47％的硝酸。將硝酸和紅土鎳礦(該礦含鎳0.7％、鈷0.073％、鐵48％、鋁1.3％、錳0.15％、鎂0.6％、鈧56g/t)以及水以液固比(1:1g/ml)和初始酸濃度(150g/l)混合制漿。在泵入到硝酸加壓釜內(nèi)進行選擇性浸出，浸出溫度為160℃，保溫時間為1.0h小時，攪拌速率為120rpm。反應結束后在浸出漿中加入ph調(diào)節(jié)劑氧化鈣，調(diào)節(jié)ph值上升到2.0。后將漿料導入濃密機進行固液分離，底流經(jīng)過過濾干燥進行球團與燒結工藝，得到含鐵量63％的鐵精礦。在溢流液中加入碳酸鈣將溶液ph調(diào)到4.0使溶液中的鋁鈧沉淀下來，過濾烘干后得到鋁鈧富集物，其中鋁含量為24％，鈧含量510g/t。在鋁鈧過濾后液中加入氧化鈣將溶液ph調(diào)到7.0使溶液中的鎳鈷沉淀下來，得到鎳鈷富集物中鎳+鈷含量大于28％。鎳鈷過濾后液經(jīng)過蒸發(fā)結晶，得到含量大于98％的硝酸鈣晶體，作為商品出售。

實施例2

首先將煤炭送入焦化系統(tǒng)，控制反應最終溫度為950℃，得到焦炭以及焦化氣。將焦化氣導入到凈化系統(tǒng)，分離得到純氫氣。將純氫和空分系統(tǒng)所得到的氮氣以1:3.5的比例充分后，送往氨合成系統(tǒng)控制合成溫度440℃，壓強30mpa，在催化劑(鐵觸媒)存在的條件下合成得到氨。將氨送至氧化爐，進行氧化還原反應得到nox，在將nox送往硝酸吸收，吸收壓力為6.0mpa，最終得到濃度為53％的硝酸。將硝酸和紅土鎳礦(該礦含鎳1.0％、鈷0.09％、鐵47％、鋁1.9％、錳1.2％、鎂1.5％、鈧63g/t)以及水以液固比(1:2g/ml)和初始酸濃度(170g/l)混合制漿。在泵入到硝酸加壓釜內(nèi)進行選擇性浸出，浸出溫度為180℃，保溫時間為2.0h小時，攪拌速率為140rpm。反應結束后在浸出漿中加入ph調(diào)節(jié)劑氧化鎂，調(diào)節(jié)ph值上升到2.5。后將漿料導入濃密機進行固液分離，底流經(jīng)過過濾干燥進行球團與燒結工藝，得到含鐵量60％的鐵精礦。在溢流液中加入碳酸鎂將溶液ph調(diào)到4.5使溶液中的鋁鈧沉淀下來，過濾烘干后得到鋁鈧富集物，其中鋁含量為25％，鈧含量670g/t。在鋁鈧過濾后液中加入氧化鎂將溶液ph調(diào)到7.5使溶液中的鎳鈷沉淀下來，得到鎳鈷富集物中鎳+鈷含量大于29％。鎳鈷過濾后液經(jīng)過蒸發(fā)結晶，得到含量大于98％的硝酸鎂晶體，作為商品出售。

實施例3

首先將煤炭送入焦化系統(tǒng)，控制反應最終溫度為1000℃，得到焦炭以及焦化氣。將焦化氣導入到凈化系統(tǒng)，分離得到純氫氣。將純氫和空分系統(tǒng)所得到的氮氣以1:4的比例充分后，送往氨合成系統(tǒng)控制合成溫度460℃，壓強35mpa，在催化劑(鐵觸媒)存在的條件下合成得到氨。將氨送至氧化爐，進行氧化還原反應得到nox，在將nox送往硝酸吸收，吸收壓力為6.5mpa，最終得到濃度為55％的硝酸。將硝酸和紅土鎳礦(該礦含鎳1.3％、鈷0.11％、鐵45％、鋁2.4％、錳2.1％、鎂1.8％、鈧75g/t)以及水以液固比(1:3g/ml)和初始酸濃度(200g/l)混合制漿。在泵入到硝酸加壓釜內(nèi)進行選擇性浸出，浸出溫度為200℃，保溫時間為2.5h小時，攪拌速率為160rpm。反應結束后在浸出漿中加入ph調(diào)節(jié)劑氧化鈉，調(diào)節(jié)ph值上升到3.0。后將漿料導入濃密機進行固液分離，底流經(jīng)過過濾干燥進行球團與燒結工藝，得到含鐵量58％的鐵精礦。在溢流液中加入碳酸鈉將溶液ph調(diào)到5.0使溶液中的鋁鈧沉淀下來，過濾烘干后得到鋁鈧富集物，其中鋁含量為27％，鈧含量760g/t。在鋁鈧過濾后液中加入氧化鈉將溶液ph調(diào)到8.0使溶液中的鎳鈷沉淀下來，得到鎳鈷富集物中鎳+鈷含量大于30％。鎳鈷過濾后液經(jīng)過蒸發(fā)結晶，得到含量大于98％的硝酸鈉晶體，作為商品出售。

實施例4

首先將煤炭送入焦化系統(tǒng)，控制反應最終溫度為1100℃，得到焦炭以及焦化氣。將焦化氣導入到凈化系統(tǒng)，分離得到純氫氣。將純氫和空分系統(tǒng)所得到的氮氣以1:4.5的比例充分后，送往氨合成系統(tǒng)控制合成溫度480℃，壓強40mpa，在催化劑(鐵觸媒)存在的條件下合成得到氨。將氨送至氧化爐，進行氧化還原反應得到nox，在將nox送往硝酸吸收，吸收壓力為7.5mpa，最終得到濃度為58％的硝酸。將硝酸和紅土鎳礦(該礦含鎳1.5％、鈷0.14％、鐵43％、鋁2.8％、錳2.7％、鎂2.3％、鈧86g/t)以及水以液固比(1:4g/ml)和初始酸濃度(210g/l)混合制漿。在泵入到硝酸加壓釜內(nèi)進行選擇性浸出，浸出溫度為220℃，保溫時間為3.0h小時，攪拌速率為180rpm。反應結束后在浸出漿中加入ph調(diào)節(jié)劑氧化鉀，調(diào)節(jié)ph值上升到3.5。后將漿料導入濃密機進行固液分離，底流經(jīng)過過濾干燥進行球團與燒結工藝，得到含鐵量57％的鐵精礦。在溢流液中加入碳酸鉀將溶液ph調(diào)到5.5使溶液中的鋁鈧沉淀下來，過濾烘干后得到鋁鈧富集物，其中鋁含量為29％，鈧含量900g/t。在鋁鈧過濾后液中加入氧化鉀將溶液ph調(diào)到9.0使溶液中的鎳鈷沉淀下來，得到鎳鈷富集物中鎳+鈷含量大于32％。鎳鈷過濾后液經(jīng)過蒸發(fā)結晶，得到含量大于98％的硝酸鈉晶體，作為商品出售。

實施例5

首先將煤炭送入焦化系統(tǒng)，控制反應最終溫度為1200℃，得到焦炭以及焦化氣。將焦化氣導入到凈化系統(tǒng)，分離得到純氫氣。將純氫和空分系統(tǒng)所得到的氮氣以1:5的比例充分后，送往氨合成系統(tǒng)控制合成溫度500℃，壓強45mpa，在催化劑(鐵觸媒)存在的條件下合成得到氨。將氨送至氧化爐，進行氧化還原反應得到nox，在將nox送往硝酸吸收，吸收壓力為8.5mpa，最終得到濃度為60％的硝酸。將硝酸和紅土鎳礦(該礦含鎳1.7％、鈷0.16％、鐵42％、鋁3.0％、錳3.1％、鎂2.7％、鈧95g/t)以及水以液固比(1:5g/ml)和初始酸濃度(230g/l)混合制漿。在泵入到硝酸加壓釜內(nèi)進行選擇性浸出，浸出溫度為230℃，保溫時間為3.5h小時，攪拌速率為200rpm。反應結束后在浸出漿中加入ph調(diào)節(jié)劑氫氧化鈣，調(diào)節(jié)ph值上升到3.5。后將漿料導入濃密機進行固液分離，底流經(jīng)過過濾干燥進行球團與燒結工藝，得到含鐵量56％的鐵精礦。在溢流液中加入碳酸氫鈣將溶液ph調(diào)到6.0使溶液中的鋁鈧沉淀下來，過濾烘干后得到鋁鈧富集物，其中鋁含量為30％，鈧含量960g/t。在鋁鈧過濾后液中加入氫氧化鈣將溶液ph調(diào)到9.5使溶液中的鎳鈷沉淀下來，得到鎳鈷富集物中鎳+鈷含量大于33％。鎳鈷過濾后液經(jīng)過蒸發(fā)結晶，得到含量大于98％的硝酸鈣晶體，作為商品出售。

實施例6

首先將煤炭送入焦化系統(tǒng)，控制反應最終溫度為1000℃，得到焦炭以及焦化氣。將焦化氣導入到凈化系統(tǒng)，分離得到純氫氣。將純氫和空分系統(tǒng)所得到的氮氣以1:3.2的比例充分后，送往氨合成系統(tǒng)控制合成溫度500℃，壓強50mpa，在催化劑(鐵觸媒)存在的條件下合成得到氨。將氨送至氧化爐，進行氧化還原反應得到nox，在將nox送往硝酸吸收，吸收壓力為10.0mpa，最終得到濃度為63％的硝酸。將硝酸和紅土鎳礦(該礦含鎳1.9％、鈷0.2％、鐵40％、鋁3.4％、錳3.2％、鎂2.8％、鈧100g/t)以及水以液固比(1:3g/ml)和初始酸濃度(210g/l)混合制漿。在泵入到硝酸加壓釜內(nèi)進行選擇性浸出，浸出溫度為240℃，保溫時間為4.0h小時，攪拌速率為150rpm。反應結束后在浸出漿中加入ph調(diào)節(jié)劑氫氧化鎂，調(diào)節(jié)ph值上升到3.5。后將漿料導入濃密機進行固液分離，底流經(jīng)過過濾干燥進行球團與燒結工藝，得到含鐵量55％的鐵精礦。在溢流液中加入碳酸氫鎂將溶液ph調(diào)到6.0使溶液中的鋁鈧沉淀下來，過濾烘干后得到鋁鈧富集物，其中鋁含量為29％，鈧含量1200g/t。在鋁鈧過濾后液中加入氫氧化鎂將溶液ph調(diào)到10.0使溶液中的鎳鈷沉淀下來，得到鎳鈷富集物中鎳+鈷含量大于34％。鎳鈷過濾后液經(jīng)過蒸發(fā)結晶，得到含量大于98％的硝酸鎂晶體，作為商品出售。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。

技術特征：

1.一種用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將煤炭送入焦化系統(tǒng)得到焦炭和焦化氣，焦化氣經(jīng)凈化后得到氫氣，將氫氣與空分系統(tǒng)得到的氮氣混合送往合成氨系統(tǒng)；

(2)上述氫氣和氮氣在高溫、高壓且具有催化劑的條件下進行合成氨反應，生成氨氣；

(3)合成氨和空氣在氧化爐內(nèi)進行氧化還原反應，得到氮氧化物和水蒸氣，后送往硝酸吸收系統(tǒng)制備得到硝酸；

(4)將上述硝酸和紅土鎳礦原礦以一定的固液比、酸度，混合制漿并泵入硝酸高壓釜，在特定條件下進行選擇性浸出；

(5)浸出漿加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph值后進行濃密洗滌，底流經(jīng)過濾干燥后進行球團與燒結工藝，得到鐵精礦，溢流液送往凈化工序進行有價金屬元素的回收；

(6)在溢流液中加入ph調(diào)節(jié)劑，將酸浸液中的鋁、鈧沉淀出來，過濾后得到鋁鈧富集物；

(7)在鋁鈧過濾后液加入ph調(diào)節(jié)劑，將溶液中的鎳、鈷沉淀出來，過濾后得到鎳鈷富集物；

(8)鎳鈷過濾后液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮得到硝酸鹽。

2.如權利要求1所述用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，其特征在于，步驟(1)中所述焦化系統(tǒng)煉焦反應的最終溫度為900～1200℃；所述焦化氣的來源為焦化系統(tǒng)產(chǎn)生的尾氣；所述氫氣與氮氣混合的體積比為1:3～1:5。

3.如權利要求1所述用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，其特征在于，步驟(2)中所述合成氨反應的溫度范圍為400～550℃，壓強范圍為20～50mpa，所述催化劑包括鐵觸媒。

4.如權利要求1所述用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，其特征在于，步驟(3)中氮氧化物氣體吸收壓力為4.0～10.0mpa，所制備的硝酸濃度為45～63％。

5.如權利要求1所述用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，其特征在于，步驟(4)中所述紅土鎳礦為褐鐵型紅土鎳礦，其質(zhì)量含量為：ni為0.5～2.0％，co為0.05～0.2％，fe為35～50％，al為0.5～4.0％，mn為0.1～3.5％，mg為0.50～3.0％，sc為50～110g/t；礦漿配置固液比為1:1～1:5g/ml，初始酸濃度為120～250g/l；所述特定條件的浸出溫度為150～250℃，保溫時間為0.5～4.0h，攪拌速率為100～200rpm。

6.如權利要求1所述用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，其特征在于，步驟(5)中調(diào)節(jié)浸出漿的ph值至2.0～3.5，所述ph調(diào)節(jié)劑包括鉀、鈣、鈉、鎂任一種金屬的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽及碳酸氫鹽中的一種或幾種；所得鐵精礦的含鐵量為50～65％。

7.如權利要求1所述用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，其特征在于，步驟(6)中所述ph調(diào)節(jié)劑與步驟(5)所述ph調(diào)節(jié)劑含有同種金屬陽離子，調(diào)節(jié)ph值的范圍為4.0～6.0；所述鋁鈧富集物中鋁含量為20～30％，鈧含量為500～1100g/t。

8.如權利要求1所述用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，其特征在于，步驟(7)中所述ph調(diào)節(jié)劑與步驟(5)與步驟(6)中所使用的ph調(diào)節(jié)劑含有同種金屬陽離子，調(diào)節(jié)ph值的范圍為7.0～10.0；所述鎳鈷富集物中鎳與鈷的含量為25～40％。

9.如權利要求1所述用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，其特征在于，步驟(8)中所述蒸發(fā)濃縮的方法包括常壓蒸發(fā)、負壓蒸發(fā)、膜濃縮中任何一種或其組合形式；結晶得到的硝酸鹽含量大于97％。

技術總結

本發(fā)明公開了一種用硝酸低成本回收紅土鎳礦中有價金屬元素的方法，屬于化工和冶金交叉領域。該方法先將煤炭送入焦化系統(tǒng)得到焦炭和焦化氣，焦化氣經(jīng)凈化得到氫氣，再與空分系統(tǒng)得到的氮氣混合合成氨氣，到氧化爐內(nèi)氧化生成氮氧化物，得到的產(chǎn)物送往硝酸吸收系統(tǒng)制備硝酸。硝酸與紅土鎳礦原礦混合制漿后浸出；浸出漿調(diào)節(jié)pH后濃密洗滌，底流過濾干燥制備鐵精礦，溢流液凈化后回收有價金屬元素；凈化后液蒸發(fā)濃縮得到硝酸鹽作為商品出售。整個工序使用自產(chǎn)硝酸最大程度地降低成本；加入的堿和硝酸以硝酸鹽形式出售，整體為增值過程，經(jīng)濟效益顯著。過程中產(chǎn)生的焦炭和鐵精礦是高爐煉鐵原料。該工藝適應性強、過程簡單、可操作性強、極易實現(xiàn)工業(yè)化。

技術研發(fā)人員：王成彥;馬保中;趙林;陳永強;趙頂;但勇;金長浩;趙澎;陳雪風;高波

受保護的技術使用者：眉山順應動力電池材料有限公司

技術研發(fā)日：2020.09.15

技術公布日：2020.12.29