1.本發(fā)明屬于鎳火法冶煉技術領域，具體是一種硫酸銅循環(huán)浸出中冰鎳回收有價金屬的方法。

背景技術：

2.硫化鎳礦冶煉過程中，硫化鎳精礦經(jīng)過閃速爐（或頂吹爐）熔煉產(chǎn)出低冰鎳，低冰鎳經(jīng)轉爐吹煉產(chǎn)出高冰鎳，此過程的主要目的是為了脫除鐵；轉爐吹煉過程中，要求將低冰鎳中的鐵含量吹煉至小于4%，然而吹煉過程中鈷及部分金屬損失嚴重，尤其是鈷的損失率高達50%，且產(chǎn)出的轉爐渣還需進貧化電爐貧化，如此反復熔煉，造成物料反復循環(huán)、能量反復消耗，環(huán)境污染嚴重。研究表明，為了提高鈷等金屬回收率、減少反復熔煉及環(huán)境污染，可采用濕法工藝直接處理低冰鎳，以替代傳統(tǒng)的火法熔煉工藝。

3.火法熔煉工藝產(chǎn)出的低冰鎳含鐵達27-56%，低冰鎳采用濕法處理，處理成本與原料中鐵含量有關，一般地，隨著低冰鎳中鐵含量的升高，濕法處理成本和工藝復雜性也隨之升高。實踐證明，低冰鎳吹煉到高冰鎳的過程中，當鎳锍中鐵含量為16-20%時，鈷的損失率較低。根據(jù)這一特點，可將低冰鎳中的鐵吹煉到16-20%，此時的鎳锍稱為中冰鎳，這樣既可以保證火法熔煉過程中將大部分鐵吹除，又可以保證較高的鈷回收率?？梢?，中冰鎳采用濕法工藝處理可相應地降低成本和工藝處理難度。

技術實現(xiàn)要素：

4.基于以上所述，本發(fā)明提供了一種流程簡單、低成本的硫酸銅循環(huán)浸出中冰鎳回收有價金屬的方法，利用原料中銅的循環(huán)浸出，實現(xiàn)鎳、銅等有價金屬的分離和富集，并將除鐵產(chǎn)出的硫酸循環(huán)使用，實現(xiàn)了全流程無廢水、無廢渣排放。

5.為實現(xiàn)其目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種硫酸銅循環(huán)浸出中冰鎳回收有價金屬的方法，包括以下步驟：a）常壓浸出：將上述中冰鎳加水漿化，加入常壓密閉浸出反應釜，并將步驟e）中產(chǎn)出的部分結晶母液也加入常壓密閉反應釜，控制液固體積質量比為4:1~6:1，進行常壓浸出，控制浸出溫度70~90℃、浸出終點ph為1.5~3.0；b）加壓置換：常壓浸出反應結束后將反應漿料及步驟c）得到的硫酸銅溶液加入加壓反應釜中，升溫進行加壓置換浸出，控制浸出溫度150~200℃、時間2~6h，反應結束后固液分離得到加壓置換后液和置換渣；c）加壓浸出：步驟b）得到的置換渣采用步驟e）得到的蒸發(fā)結晶冷凝水漿化后，加入加壓反應釜，同時將步驟e）產(chǎn)出的部分結晶母液也加入加壓反應釜中，控制液固體積質量比為4:1~6:1，升溫并通入氧氣進行加壓浸出，控制浸出溫度150~180℃、時間1~3h、氧分壓0.1~0.3mpa，反應結束后固液分離得到硫酸銅溶液和銅渣；d）加壓除鐵：步驟b）得到的置換后液加入加壓反應釜中，溫度達到反應要求后通入氧氣，進行加壓除鐵，控制除鐵溫度180~220℃、時間0.5~2h、氧分壓0.1~0.3mpa，反應結

束后固液分離得到除鐵后液和鐵渣；e）蒸發(fā)結晶：步驟d）中得到的除鐵后液經(jīng)蒸發(fā)結晶得到粗硫酸鎳鈷結晶和結晶母液，結晶母液一部分返回常壓浸出工序，另一部分返回加壓浸出工序。

6.本發(fā)明全工藝流程實現(xiàn)水的循環(huán)利用，加壓浸出工序得到浸出液（硫酸銅溶液）返回加壓置換工序，蒸發(fā)結晶工序得到結晶母液返回加壓浸出和常壓浸出工序，實現(xiàn)全流程體積平衡。在整個處理流程啟動時，加壓置換工序可加入新配制的硫酸銅溶液啟動反應，常壓浸出和加壓浸出過程中可加入水，代替正常生產(chǎn)時返回的結晶母液來啟動整個流程。全流程工藝啟動后，加壓浸出液（硫酸銅溶液）返回加壓置換工序，結晶母液返回常壓浸出和加壓浸出，實現(xiàn)全流程體積平衡。

7.作為本發(fā)明技術方案的優(yōu)選，所述中冰鎳來源于硫化鎳礦火法熔煉中產(chǎn)出的低冰鎳經(jīng)轉爐吹煉得到的低含鐵的鎳锍，其主要成分以重量百分比計為：ni:25-35%、cu:16-22%、fe:16-20%、co:0.34-0.70%、s:18-24%。

8.進一步地，所述常壓浸出時間為2~5h。

9.本發(fā)明的有益效果在于：1、本發(fā)明針對硫化鎳礦火法熔煉產(chǎn)出的中間物料中冰鎳，提出一種硫酸銅循環(huán)浸出的方法，利用硫酸-硫酸銅浸出工藝，可實現(xiàn)鎳、銅等有價金屬的分離和富集，并實現(xiàn)鐵的資源化回收利用。

10.2、本發(fā)明方法通過常壓浸出工序解決了由于原料中鐵、硫含量不同造成的全流程硫酸不平衡的問題，有效控制了全流程中的酸平衡。

11.3、本發(fā)明方法通過加壓置換-加壓浸出工序實現(xiàn)了利用銅離子浸出了中冰鎳原料中鐵、鎳和鈷金屬，降低了全流程中硫酸消耗。

12.4、本發(fā)明方法通過控制體系中不同工藝段銅的浸出及溶液中銅、硫酸的濃度，可實現(xiàn)鎳、鐵的浸出，達到了有價金屬的分離和富集及雜質元素的資源化回收利用的目的。整個工藝過程實現(xiàn)除鐵過程中產(chǎn)出的硫酸的循環(huán)使用，與傳統(tǒng)工藝相比，可有效減少酸堿試劑的消耗，且全流程無廢水、無廢渣排放。

13.5、本發(fā)明方法可將鎳、銅、鈷及貴金屬轉化為粗硫酸鎳鈷結晶和富集了貴金屬的銅渣；鐵轉化為主要以三氧化二鐵形式存在的鐵渣，可作為生產(chǎn)鐵精礦的原料使用，實現(xiàn)鐵的資源化回收利用。

附圖說明

14.圖1為本發(fā)明硫酸銅循環(huán)浸出中冰鎳回收有價金屬的方法的工藝流程圖。

具體實施方式

15.下面結合具體實施例對本發(fā)明的工藝過程進行詳細說明。

16.實施例1本實施例中冰鎳主要元素質量百分比見表1。

17.表1 實施例1中冰鎳主要元素含量（wt%）

具體實施過程：1）將表1中中冰鎳用水漿化后，加入常壓密閉浸出反應釜，并將蒸發(fā)結晶工序產(chǎn)出的部分結晶母液也加入常壓密閉浸出反應釜，控制液固體積質量比為5:1，進行常壓浸出，控制浸出溫度85℃、時間2.5h、浸出終點ph為1.68；2）將常壓反應漿料及加壓浸出的硫酸銅溶液打入加壓反應釜中，進行加壓置換浸出，控制浸出溫度150℃、時間5h。反應結束后固液分離得到加壓置換后液和置換渣；3）置換渣運用蒸發(fā)結晶冷凝水漿化后加入加壓反應釜，并加入一定量的結晶母液（常壓浸出所需結晶母液的剩余部分），控制液固體積質量比為5:1，升溫并通入氧氣進行加壓浸出，控制浸出溫度180℃、時間2h、氧分壓0.1mpa。反應結束后固液分離得到硫酸銅浸出液和含貴金屬的銅渣；4）將置換后液加入加壓反應釜中，控制溫度190℃、反應時間1h、氧分壓0.1mpa進行加壓除鐵。反應結束固液分離得到除鐵后液和鐵渣；5）除鐵后液經(jīng)蒸發(fā)結晶得到粗硫酸鎳鈷結晶和結晶母液，結晶母液一部分返回常壓浸出工序，另一部分返回加壓浸出工序。

18.主要產(chǎn)出物粗硫酸鎳鈷結晶、銅渣和鐵渣主要成分如表2。

19.表2 實施例1主要產(chǎn)出物成分（%）實施例2本實施例中冰鎳主要元素質量百分比見表3。

20.表3 實施例2中冰鎳主要元素含量（%）具體實施過程：1）將表3中中冰鎳加水漿化后，加入常壓密閉浸出反應釜，并將蒸發(fā)結晶工序產(chǎn)出的部分結晶母液也加入常壓密閉反應釜，控制液固體積質量比為4:1，進行常壓浸出，控制浸出溫度90℃、時間2h、浸出終點ph為1.95；2）將常壓反應漿料及加壓浸出的硫酸銅溶液打入加壓反應釜中，進行加壓置換浸出，控制浸出溫度180℃、時間3h。反應結束后固液分離得到加壓置換后液和置換渣；3）置換渣采用蒸發(fā)結晶冷凝水漿化后加入加壓反應釜，并加入一定量的結晶母液（常壓浸出所需結晶母液的剩余部分），控制液固體積質量比為4:1，升溫并通入氧氣進行加壓浸出，控制浸出溫度150℃、時間3h、氧分壓0.1mpa。反應結束后固液分離得到硫酸銅浸出液和含貴金屬的銅渣；4）將置換后液加入加壓反應釜中，控制溫度180℃、時間0.5h、氧分壓0.3mpa進行加壓除鐵。反應結束后固液分離得到除鐵后液和鐵渣；5）除鐵后液經(jīng)蒸發(fā)結晶得到粗硫酸鎳鈷結晶和結晶母液，結晶母液一部分返回常

壓浸出工序，另一部分返回加壓浸出工序。

21.主要產(chǎn)出物粗硫酸鎳鈷結晶、銅渣和鐵渣主要成分如表4。

22.表4 實施例2主要產(chǎn)出物成分（%）實施例3本實施例中冰鎳主要元素質量百分比見表5。

23.表5 實施例3中冰鎳主要元素含量（%）具體實施過程：1）將表5中中冰鎳加水漿化后，加入常壓密閉浸出反應釜，并將蒸發(fā)結晶工序的部分結晶母液也加入常壓密閉反應釜，控制液固體積質量比為6:1，進行常壓浸出，控制浸出溫度90℃、時間3h、浸出終點ph為2.0；2）將常壓反應漿料及加壓浸出的硫酸銅溶液加入加壓反應釜中，進行加壓置換浸出，控制浸出溫度180℃、時間3h。反應結束后固液分離得到加壓置換后液和置換渣；3）置換渣采用蒸發(fā)結晶冷凝水漿化后加入加壓反應釜，并加入一定量的結晶母液（常壓浸出所需結晶母液的剩余部分），控制液固體積質量比為6:1，升溫并通入氧氣進行加壓浸出，控制浸出溫度180℃、時間1.5h、氧分壓0.3mpa。反應結束后固液分離得到硫酸銅浸出液和含貴金屬的銅渣；4）將置換后液加入加壓反應釜中，控制溫度200℃、時間1h、氧分壓0.2mpa進行加壓除鐵。反應結束后固液分離得到除鐵后液和鐵渣；5）除鐵后液經(jīng)蒸發(fā)結晶得到粗硫酸鎳鈷結晶和結晶母液，結晶母液一部分返回常壓浸出工序，另一部分返回加壓浸出工序。

24.主要產(chǎn)出物粗硫酸鎳鈷結晶、銅渣和鐵渣主要成分如表6。

25.表6 實施例3主要產(chǎn)品成分（%）實施例4本實施例中冰鎳主要元素質量百分比見表7。

26.表7 實施例4中冰鎳主要元素含量（%）

具體實施過程：1）將表7中中冰鎳加水漿化后，加入常壓密閉浸出反應釜，并將蒸發(fā)結晶工序的部分結晶母液也加入常壓密閉反應釜，控制液固體積質量比為4:1，進行常壓浸出，控制浸出溫度85℃、時間3h、浸出終點ph為3.0；2）將常壓反應漿料及加壓浸出的硫酸銅溶液加入加壓反應釜，進行加壓置換浸出，控制浸出溫度160℃、時間5h。反應結束后固液分離得到加壓置換后液和置換渣；3）置換渣采用蒸發(fā)結晶冷凝水漿化后，加入加壓反應釜，并加入一定量的結晶母液（常壓浸出所需結晶母液的剩余部分），控制液固體積質量比為4:1，升溫并通入氧氣進行加壓浸出，控制浸出溫度170℃、時間2h、氧分壓0.2mpa。反應結束后固液分離得到浸出硫酸銅溶液和含貴金屬的銅渣；4）將置換后液加入加壓反應釜中，控制溫度215℃、時間2h、氧分壓0.1mpa進行加壓除鐵。反應結束后固液分離得到除鐵后液和鐵渣；5）除鐵后液經(jīng)蒸發(fā)結晶得到粗硫酸鎳鈷結晶和結晶母液，結晶母液一部分返回常壓浸出工序，另一部分返回加壓浸出工序。

27.主要產(chǎn)出物粗硫酸鎳鈷結晶、銅渣和鐵渣主要成分如表8。

28.表8 實施例4主要產(chǎn)品成分（%）本發(fā)明針對火法熔煉產(chǎn)出的中冰鎳，提供了一種流程簡單、低成本的全濕法處理工藝，利用原料中銅的循環(huán)浸出，實現(xiàn)鎳、銅等有價金屬的分離和富集，并將除鐵產(chǎn)出的硫酸循環(huán)使用，實現(xiàn)了全流程無廢水、無廢渣排放。技術特征：

1.一種硫酸銅循環(huán)浸出中冰鎳回收有價金屬的方法，其特征在于，包括以下步驟：a）常壓浸出：將上述中冰鎳加水漿化，加入常壓密閉浸出反應釜，并將步驟e）中產(chǎn)出的部分結晶母液也加入常壓密閉反應釜，控制液固體積質量比為4:1~6:1，進行常壓浸出，控制浸出溫度70~90℃、浸出終點ph為1.5~3.0；b）加壓置換：常壓浸出反應結束后將反應漿料及步驟c）得到的硫酸銅溶液加入加壓反應釜中，升溫進行加壓置換浸出，控制浸出溫度150~200℃、時間2~6h，反應結束后固液分離得到加壓置換后液和置換渣；c）加壓浸出：步驟b）得到的置換渣采用步驟e）得到的蒸發(fā)結晶冷凝水漿化后，加入加壓反應釜，同時將步驟e）產(chǎn)出的部分結晶母液也加入加壓反應釜中，控制液固體積質量比為4:1~6:1，升溫并通入氧氣進行加壓浸出，控制浸出溫度150~180℃、時間1~3h、氧分壓0.1~0.3mpa，反應結束后固液分離得到硫酸銅溶液和銅渣；d）加壓除鐵：步驟b）得到的置換后液加入加壓反應釜中，溫度達到反應要求后通入氧氣，進行加壓除鐵，控制除鐵溫度180~220℃、時間0.5~2h、氧分壓0.1~0.3mpa，反應結束后固液分離得到除鐵后液和鐵渣；e）蒸發(fā)結晶：步驟d）中得到的除鐵后液經(jīng)蒸發(fā)結晶得到粗硫酸鎳鈷結晶和結晶母液，結晶母液一部分返回常壓浸出工序，另一部分返回加壓浸出工序。2.如權利要求1所述的一種硫酸銅循環(huán)浸出中冰鎳回收有價金屬的方法，其特征在于，所述中冰鎳來源于硫化鎳礦火法熔煉中產(chǎn)出的低冰鎳經(jīng)轉爐吹煉得到的低含鐵的鎳锍，其主要成分以重量百分比計為：ni:25-35%、cu:16-22%、fe:16-20%、co:0.34-0.70%、s:18-24%。3.如權利要求1所述的一種硫酸銅循環(huán)浸出中冰鎳回收有價金屬的方法，其特征在于，所述常壓浸出時間為2~5h。

技術總結

本發(fā)明公開了一種硫酸銅循環(huán)浸出中冰鎳回收有價金屬的方法，中冰鎳其主要成分為Ni:25-35%、Cu:16-22%、Fe:16-20%、Co:0.34-0.70%、S:18-24%。本方法采用硫酸-硫酸銅浸出工藝，通過設置常壓浸出、加壓置換、加壓浸出、加壓除鐵、蒸發(fā)結晶等工藝過程，并控制體系中不同工藝段銅的浸出及溶液中銅、酸的濃度，實現(xiàn)鎳、鐵的浸出，該方法可將中冰鎳中主要金屬分離，實現(xiàn)有價金屬的分離和富集及雜質金屬的綜合回收利用。最終，鎳鈷以粗硫酸鎳鈷結晶的形式分離，可銜接硫酸鎳鈷產(chǎn)品生產(chǎn)工藝；銅以含貴金屬銅渣的形式分離，可銜接銅冶煉和貴金屬回收工藝；鐵以三氧化二鐵的形式分離，可銜接鐵精礦生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)鐵資源化利用。實現(xiàn)鐵資源化利用。實現(xiàn)鐵資源化利用。

技術研發(fā)人員：郭金權 席海龍 陳彩霞 宗紅星 張鵬 歐曉健 賀來榮 李全 鄭鵬 盧蘇君 孫淵君 張娟 馬天飛 趙秀麗 蘇俊敏 陳國舉 徐文芳 張建玲 蘇玉娟 陳茜

受保護的技術使用者：金川集團股份有限公司

技術研發(fā)日：2022.12.22

技術公布日：2023/4/17