一種通過聯合浸出工藝從褐鐵礦中回收鎳、鈷、鐵和硅的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及褐鐵礦的濕法冶金工藝技術領域，具體涉及一種通過聯合浸出工藝從 褐鐵礦中回收媒、鉆、鐵和娃的方法。
【背景技術】
[0002] 紅±礦是由含媒橄攬巖在熱帶或亞熱帶地區經過大規模長期風化淋濾變質而成 的氧化媒礦，由于存在地理位置、氣候條件W及風化程度的差異，世界各地的紅±礦類型不 完全相同。風化過程一般產生層狀沉積，其中在表面附近存在著完全的或最徹底的風化產 物，隨著深度增加漸變為程度較輕的風化產物，并最后在某個更深的深度處終止為未風化 的巖石。高度風化層通常將其含有的大部分媒細微分布在細碎的針鐵礦顆粒中。該層通常 稱為褐鐵礦，它一般含有高比例的鐵和低比例的娃和鎮。風化較輕的層所含的媒一般更多 地包含于各種娃酸鎮礦物中，例如蛇紋石。不完全風化帶中可能有很多其他含有媒的娃酸 鹽礦物。部分風化的高含鎮帶通常稱為腐泥±或娃鎮媒礦。它一般含有低比例的鐵和高比 例的娃和鎮。在一些礦床中還有另一種通常處于褐鐵礦和腐泥±之間的主要含有綠脫石 粘±的帶，稱為過渡礦。"低品位紅±礦"是指沒有腐泥±礦的紅±礦，也就是由褐鐵礦和 過渡礦組成的紅±礦。通常情況下，褐鐵礦為紅±媒礦的主要組成部分，占紅±礦總量的 65%-75% ;腐泥±占15%-25% ;過渡礦占10%。從紅±媒礦中回收媒、鉆的困難之處在于，在進 行化學處理分離金屬有用成分巧日媒和鉆）之前通常不能通過物理方式充分富集媒的有用 成分，即無法用選礦的技術進行富集，該使得紅±媒礦的處理成本很高。并且由于褐鐵礦和 腐泥±礦中不同的礦物和化學組成，該些礦石通常不適于使用同一處理技術進行處理。幾 十年來一直在尋找降低處理紅±媒礦的成本的方法。
[0003] 目前紅±媒礦的處理工藝通常可分為火法工藝和濕法工藝兩大類。火法冶金工 藝適合處理腐泥±礦。該工藝通常只能生產媒鐵，不能回收鉆，其應用受到限制。濕法冶 金工藝適合處理褐鐵礦。濕法冶金技術包括高壓酸浸和還原賠燒_氨浸W及近年來出現 的如常壓酸浸、堆浸工藝等。堆浸技術浸出率較低，只適用于處理高鎮含量的紅±礦；還原 賠燒-氨浸工藝由于能耗較高，工藝流程長而較少被采用；常壓酸浸技術操作簡單，不需使 用昂貴的高壓蓋，但要使礦物完全溶解則所需酸耗量較大，且浸出液中含有各種金屬離子， 使后續浸化分離工序變得復雜。高壓酸浸（HPAL)工藝使用硫酸在高溫（25CTC)和高壓 (50MPa)下浸出紅±媒礦。在高溫、高壓條件下，礦石中的金屬礦物幾乎完全溶解。溶解的 鐵在所采用的高溫下迅速水解為赤鐵礦（Fe2〇3 )沉淀，媒、鉆等留在溶液中，在冷卻之后含 鐵和娃的浸出殘渣通過在一系列洗涂濃縮，即所謂的逆流傾析洗涂（CCD)回路中濃縮而從 含媒、鉆的溶液中分離。因此達到了浸出工藝的主要目的--將媒與鐵分離。
[0004] 高壓酸浸出（HPAL)工藝的優點是：媒、鉆浸出率高；反應速度快、反應時間短；鐵 在酸浸過程中理論上不消耗硫酸且水解產物為赤鐵礦（Fe2〇3 )沉淀。但高壓酸浸出（HPAL) 工藝的缺點也很突出；首先是它需要復雜的高溫、高壓的高壓蓋W及相關的設備，其安裝與 維護都很昂貴；二是高壓酸浸（HPAL)工藝消耗的硫酸比按化學計量溶解礦石中的非鐵金 屬成分所需的硫酸更多。因為在高壓酸浸條件下多數由硫酸提供的硫酸根離子連接形成硫 酸氨根離子（HSCV)。也就是說硫酸在高壓酸浸條件下只離解釋放出一個質子（化)。在浸出 液冷卻及中和時，硫酸氨根離子分解成硫酸根（S〇42〇和另一個質子。因此后一個質子（酸） 沒有充分用于浸出，并導致過量的硫酸在后續處理是必須要進行中和而消耗中和劑；H是 HPAL工藝只限于處理主要為褐鐵礦類的原料，因為腐泥±的存在會導致硫酸消耗量的大量 增加。該是由于腐泥±中鎮的鎮含量較高所引起的；四是HPAL工藝在運行過程中高壓蓋容 易結垢，需定期停產清理，開工率低；五是浸出渣量大，而且是娃和鐵的混合渣，不能經濟有 效的開發利用。
[0005] 美國專利No. 4,097, 575描述了對HPAL工藝的改進，包括在所述高壓蓋中發生褐 鐵礦的高壓浸出，高壓浸出的排放物用在約820 下賠燒的、與硫酸的反應活性更強的 腐泥±礦賠燒砂中和過量的酸，在該一中和過程中腐泥±礦中含有的媒大量溶解。該一工 藝的優點是它更好地利用褐鐵礦加壓浸出過程中添加的硫酸，減少了用于處理高壓斧排放 液體的石灰石或其他昂貴的中和試劑的消耗，并且獲得了對紅±媒礦體中的褐鐵礦成分 和腐泥±成分進行處理的能力。但該一工藝仍需要使用昂貴的高壓蓋用于褐鐵礦的浸出， 而且需要對腐泥±礦進行賠燒處理，該處理工藝在資金投入和操作成本上都是很昂貴的。
[0006] 美國專利No. 6,379,636 B2描述了對美國專利No. 4,097,575中描述的工藝的 進一步改進，去除了腐泥±賠燒步驟，并將腐泥±原礦用于中和高壓斧排放溶液中過量的 酸。此外，可W向排放液中加入更多的酸W增加腐泥±的可浸出量。但是該種工藝仍然需 要使用昂貴的高壓斧。
[0007] 為了避免使用昂貴的高壓蓋，同時開發腐泥±和褐鐵礦的紅±礦媒資源，人們提 出了一些改進的常壓酸浸技術。如公開號為CN101273146A的發明專利，提出了同時浸提褐 鐵礦和腐泥±礦或先浸提褐鐵礦后浸提腐泥±礦的兩步常壓浸提方法，此方法具有不使用 高壓蓋的優點，但該申請所述的流程中提出在對浸出溶液進行處理W除去Fe和/或A1時， 需要加入中和劑中和浸出液中的殘酸，使大部分鐵W氨氧化鐵的形式沉積，該會造成媒鉆 等有價元素的損失和料漿過濾困難。又如公開號為CN101541985A的發明專利，提出了一種 常壓浸出褐鐵礦和腐泥±礦的混合物的方法，但其鐵沉淀產物為黃鐘鐵機，黃鐘鐵機中含 有硫酸根，因此會增加浸出過程的酸耗；且黃鐘鐵機是一種熱力學不穩定的化合物，堆積和 存放時會釋放出硫酸，從而造成環境污染。再如公開號為CN101006190A的發明專利，提出 了一種用濃酸處理褐鐵礦和腐泥±礦的混合物然后水浸出媒鉆的方法，此方法產生的鐵沉 積物為除黃鐘鐵機W外的H價鐵氧化物或氨氧化物，但該申請的浸出時間需要12-4她，浸 出時間較長，導致工藝周期較長，生產成本上升。
[0008] 再如公開號為CN102206749A的發明專利，提出了一種先用硫酸浸出褐鐵礦，再用 一次浸出液浸提腐泥±礦，之后部分(或全部）二次浸出液再返回一次浸出褐鐵礦的循環常 壓浸出方法，該方法具備能同時處理褐鐵礦和腐泥±礦及媒鉆浸出率較高的優點，但工藝 流程較為復雜、硫酸消耗較高(平均值約為0. 7g酸/1.0 g礦）的缺點，并且所用腐泥±礦量 是褐鐵礦量的1. 5倍W上，和紅±礦的礦帶構成相矛盾。再如公開號為CN101001964A的發 明專利，提出了一種先用足量的硫酸在常壓（l〇(TC -105°C)下浸出褐鐵礦，再用褐鐵礦的 常壓浸出礦漿與腐泥±礦漿在中等壓力（約0. 5MPa、15CTC )下浸出提取媒、鉆的方法。該方 法的優點是；能同時處理褐鐵礦和腐泥±礦；避免使用價格昂貴的高壓蓋而在中等壓力條 件下用相對簡單的加壓設備實現了腐泥±礦較高的媒浸出率。但該方法存在W下缺點和不 足；首先常壓浸