1.本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法。

背景技術(shù)：

2.紅土鎳礦、粗制鎳銅合金、粗制氫氧化鎳是鎳鈷濕法冶煉行業(yè)常見的原料，這些資源具有錳鎂等雜質(zhì)含量低，后續(xù)處理工藝簡(jiǎn)單，萃取除雜壓力及廢水量少，副產(chǎn)品種類少等優(yōu)點(diǎn)。但該類原料多伴有鐵元素，酸浸液中往往含有較多的鐵離子，選用常規(guī)的除鐵法難以達(dá)到較好的除鐵效果，所產(chǎn)生的除鐵渣，渣量大且處置困難。如何高效分離鎳、鐵，并充分實(shí)現(xiàn)各元素的資源化，是降低生產(chǎn)成本和降低環(huán)保壓力的關(guān)鍵。

3.國內(nèi)現(xiàn)有鎳濕法冶煉中鎳鐵浸出液除鐵方法主要有以下兩種：中國專利公開號(hào)：cn101125587a介紹一種氯化鎳浸出液除鐵方法。采用將氯化浸出液制氫氧化鐵法除鐵，將浸出液升溫后通入氯氣，控制氧化還原電位，將浸出液中的二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，碳酸鎳作為中和劑調(diào)節(jié)ph值，制成氫氧化鐵后固液分離，達(dá)到深度除鐵的目的。一方面，通入氯氣氧化浸出液中的二價(jià)鐵會(huì)造成氯氣的浪費(fèi)，同時(shí)氯氣的溢出對(duì)人體和環(huán)境有害；另一方面，氫氧化鐵除鐵法中的氫氧化鐵易形成膠體，導(dǎo)致過濾性能下降，會(huì)造成鎳金屬的大量損失，收率降低。

4.中國專利公開號(hào)：cn106148688a介紹一種濕法冶煉鋅浸出沉鐵工藝。第一段采用常規(guī)黃鉀鐵礬法沉鐵，加入焙砂及碳銨，第二段采用碳銨與碳酸鈣，所得除鐵渣為鐵礬渣。一方面除鐵工藝分為兩段進(jìn)行除鐵，除鐵工藝復(fù)雜繁瑣；另一方面引入除鐵劑引入氨氮、鈣等雜質(zhì)元素，降低除鐵渣中鐵品位（fe含量25%），同時(shí)增加了后續(xù)廢水的處理壓力。

5.在濕法冶金領(lǐng)域，酸浸液除鐵本身是一項(xiàng)較為困難的工作，常規(guī)成熟的除鐵方法在處理高鐵濃度浸出液時(shí)都存在一定的問題。中和水解法會(huì)產(chǎn)生大量的氫氧化鐵膠體，不僅難以實(shí)現(xiàn)液固分離，還容易造成鎳離子的吸附損失。針鐵礦法處理能力有限，一般適用于處理鐵離子濃度在5g/l左右的浸出液，鐵離子濃度較高時(shí)，該工藝難以施行。鐵礬法適合處理鐵離子濃度高的浸出液，但由于鐵礬法產(chǎn)生的渣量大，且含硫高含鐵低，很難再回收利用，造成資源浪費(fèi)、廢渣堆積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其制備出鐵含量高、鎳含量低的氧化鐵精礦粉，以實(shí)現(xiàn)鐵資源的綜合利用。

7.為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其以3級(jí)立式串釜為主反應(yīng)器，以含鎳化合物為摻雜添加劑，具體步驟如下：a、向含鎳和鐵的酸浸液中加入含鎳化合物，充分?jǐn)嚢杈鶆颍玫芥囪F分離前液；b、在第1級(jí)反應(yīng)釜底部打入鎳鐵分離前液，以純氧制造高氧分壓環(huán)境，在攪拌、氣擾和液體流動(dòng)的綜合作用下充分反應(yīng)，反應(yīng)液通過溢流方式，在3級(jí)釜內(nèi)流動(dòng)，在第3級(jí)反應(yīng)

釜頂部排出；c、排出液經(jīng)卸壓后得到鎳鐵分離后液，利用濃密+壓濾+離心的組合進(jìn)行液固分離，所得固體即為氧化鐵粉，所得液體經(jīng)so2還原后進(jìn)入萃取系統(tǒng)作為萃鎳原液。

8.本發(fā)明的含鎳化合物作為摻雜添加劑，起元素分離促進(jìn)及ph調(diào)節(jié)作用。

9.進(jìn)一步地，所述的酸浸液是指含鎳鐵的金屬氧化物、金屬氫氧化物（如氫氧化鎳）或粗制合金（如鎳銅合金）料的硫酸浸出液，其中，ni

2+

離子濃度為30~80g/l，fe

2+

離子濃度為10~50g/l。

10.進(jìn)一步地，所述的含鎳化合物為nio、ni(oh)2或nico3的一種或兩種以上的混合物。鎳化合物起到搶奪硫酸根和調(diào)節(jié)ph的作用，有利于促進(jìn)鐵反應(yīng)沉淀析出，減少鐵礬相的生成。

11.更進(jìn)一步地，所述含鎳化合物的加入量為5~100g/l。

12.進(jìn)一步地，所述的鎳鐵分離前液，ph值在3~6，溫度為65~70℃。

13.進(jìn)一步地，所述的反應(yīng)釜，每級(jí)單獨(dú)攪拌，其中第1級(jí)不加熱，溫度在50~80℃，熱量來源自鎳鐵分離前液溫度和第2級(jí)釜內(nèi)氣相對(duì)流；第2級(jí)和第3級(jí)采用蒸汽盤管加熱，溫度維持在160~190℃。

14.更進(jìn)一步地，利用純氧制造高氧分壓環(huán)境，氧分壓維持在0.1~0.6mpa，氧氣通過高壓管路在側(cè)壁底部處通入反應(yīng)液中。

15.更進(jìn)一步地，每級(jí)反應(yīng)釜設(shè)有5個(gè)氧氣進(jìn)氣口，以保障反應(yīng)能夠更高效均勻的進(jìn)行。

16.進(jìn)一步地，所述的鎳鐵分離后液，經(jīng)卸壓裝置卸壓，產(chǎn)生的蒸汽熱資源返回前端用于維持分離前液溫度，卸壓后的鎳鐵分離后液，在60~90℃條件下進(jìn)入濃密機(jī)，經(jīng)絮凝沉降后，上清液通過壓濾實(shí)現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實(shí)現(xiàn)液固分離，所得液體經(jīng)so2還原，以還原生成的高價(jià)金屬離子，所得固體為氧化鐵粉。

17.更進(jìn)一步地，所述的氧化鐵粉，含硫小于1wt%，含鐵在60~65wt%，水分在10wt%以內(nèi)，粒度過200目占比在90%以上。

18.與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）nio、ni(oh)2或nico3的一種或它們的混合物作為摻雜添加劑，在反應(yīng)過程中，會(huì)與產(chǎn)生的酸發(fā)生持續(xù)中和反應(yīng)，因此具有調(diào)節(jié)ph的作用，可為fe2o3提供穩(wěn)定的生成ph環(huán)境。此外，摻雜添加劑反應(yīng)產(chǎn)生的額外ni

2+

離子會(huì)搶奪溶液中的硫酸根，從而促進(jìn)鐵離子發(fā)生水解反應(yīng)，沉淀析出fe2o3，該摻雜添加劑的引入能顯著提升除鐵的限度和除鐵效率。

19.（2）本發(fā)明的摻雜添加劑不向溶液中引入其它雜質(zhì)元素，還能進(jìn)一步提高浸出液中的鎳濃度，有利于降低后端的萃鎳成本。

20.（3）本發(fā)明的密閉高壓設(shè)備，氧氣通過均勻分布在側(cè)壁底部的多個(gè)進(jìn)口打入，氧氣以彌散形式直接沖入反應(yīng)液底部中，形成氣擾，在增加氣液接觸面積和接觸時(shí)間的同時(shí)，提升了攪拌效率。

21.（4）本發(fā)明的反應(yīng)釜采用3級(jí)串聯(lián)，溫度呈梯級(jí)設(shè)置，第1級(jí)不加熱，第2級(jí)和第3級(jí)維持在160~190℃，保障氧化鐵顆粒有一個(gè)生成和長(zhǎng)大的過程，此外溶液在反應(yīng)釜流動(dòng)反應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。

22.（5）在摻雜添加劑和高效設(shè)備結(jié)構(gòu)的綜合作用下，本發(fā)明可以在180℃以內(nèi)制備出

鐵含量在60%以上，硫含量在1%以內(nèi)，粒度過200目占比在90%以上的優(yōu)質(zhì)氧化鐵精礦粉。

附圖說明

23.圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的固體渣樣的x衍射物相分析圖（xrd）；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1得到的固體渣樣的掃描電鏡圖（sem）；圖3為本發(fā)明對(duì)比例1得到的固體渣樣的x衍射物相分析圖（xrd）；圖4為本發(fā)明對(duì)比例1得到的固體渣樣的掃描電鏡圖（sem）。

具體實(shí)施方式

24.下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述的實(shí)施例僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。

25.本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)新性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

26.實(shí)施例1某粗制氫氧化鎳料經(jīng)硫酸浸出后，得到含鎳63g/l、含鐵21g/l的浸出液，按35g/l濃度加入ni(oh)2添加劑，加入量為51.3g/l，得到ph為4.27的鎳鐵分離前液。將其連續(xù)打入反應(yīng)釜，2、3級(jí)在170℃、0.4mpa氧分壓環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)，控制液體通入速度，使溶液在高壓設(shè)備內(nèi)流動(dòng)反應(yīng)5h左右，反應(yīng)結(jié)束后，鎳鐵分離后液經(jīng)卸壓裝置卸壓，產(chǎn)生的蒸汽熱資源返回前端用于維持鎳鐵分離前液溫度。卸壓后的鎳鐵分離后液，在83℃條件下進(jìn)入濃密機(jī)，經(jīng)聚丙烯酰胺絮凝沉降后，上清液通過壓濾實(shí)現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實(shí)現(xiàn)液固分離，得到的液體為fe

2+

含量0.82g/l、fe

3+

含量1.28g/l低鐵液，得到的固體為含鐵61.3%、含硫0.92%、含鎳0.29%的氧化鐵精礦粉，除鐵效率達(dá)到90.6%，鎳入渣損失率0.28%。圖1為固體渣樣的x衍射物相分析圖（xrd）和掃描電鏡圖（sem），由xrd分析可以看出，固體渣樣的主要成分為fe2o3，未檢測(cè)到鐵礬、堿式硫酸鐵、針鐵礦等物質(zhì)。sem分析可以看出，固體渣樣基本全部由球狀的fe2o3顆粒組成，顆粒大小分布均勻，表明所得固體渣樣是純度很高且粒度分布均勻的氧化鐵精礦粉。

27.對(duì)比例1所用條件與實(shí)施例1完全相同，但不添加ni(oh)2。卸壓后的分離后液，在83℃條件下進(jìn)入濃密機(jī)，經(jīng)聚丙烯酰胺絮凝沉降后，上清液通過壓濾實(shí)現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實(shí)現(xiàn)液固分離，得到的混合液體為fe

2+

含量0.67g/l、fe

3+

含量2.38g/l的低鐵稀釋液，得到的固體為含鐵43.99%、含硫6.6%、含鎳0.17%的渣樣，除鐵效率達(dá)到83.6%，鎳入渣損失率0.15%，渣中含鐵低、含硫高，不能作為鋼鐵廠原料使用。圖2為固體渣樣的x衍射物相分析圖（xrd）和掃描電鏡圖（sem），由xrd分析可以看出，固體渣樣的主要成分為fe2o3和鐵礬渣，由于鐵礬物相中鐵元素占比低，硫元素占比卻高，因此明顯降低了渣中的總鐵含量，并提升了渣中硫含量。sem分析可以看出，樣品中除了球狀的fe2o3顆粒外，還含有較多棱角分明的塊狀物，這也進(jìn)一步證明了渣樣中存在一定的鐵礬渣物質(zhì)。

28.通過比較實(shí)施例1和對(duì)比例1可以看出，加入含鎳添加劑，對(duì)除鐵效果起著至關(guān)重要的作用，不添加摻雜添加劑，所得固體渣樣的鐵含量低、硫含量高，不能作為鋼鐵冶煉原料，難以實(shí)現(xiàn)鐵資源綜合利用。

29.實(shí)施例2某酸浸液，含鎳73g/l、含鐵26g/l的浸出液，按40g/l濃度加入nico3添加劑，加入量為94.6 g/l，得到ph為4.06的鎳鐵分離前液。將其連續(xù)打入反應(yīng)釜，2、3級(jí)在180℃、0.4mpa氧分壓環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)，控制液體通入速度，使溶液在高壓設(shè)備內(nèi)流動(dòng)反應(yīng)4h左右，反應(yīng)結(jié)束后，鎳鐵分離后液經(jīng)卸壓裝置卸壓，產(chǎn)生的蒸汽熱資源返回前端用于維持鎳鐵分離前液溫度。卸壓后的鎳鐵分離后液，在88℃條件下進(jìn)入濃密機(jī)，經(jīng)聚丙烯酰胺絮凝沉降后，上清液通過壓濾實(shí)現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實(shí)現(xiàn)液固分離，得到的液體為fe

2+

含量0.76g/l、fe

3+

含量1.19g/l的低鐵稀釋液，得到的固體為含鐵64.1%、含硫0.75%、含鎳0.31%的氧化鐵精礦粉，除鐵效率達(dá)到91.7%，鎳入渣損失率0.3%。

30.實(shí)施例3某酸浸液，含鎳61g/l、含鐵19g/l的浸出液，按40g/l濃度加入nio添加劑，加入量為19.7g/l，得到ph為3.93的鎳鐵分離前液。將其連續(xù)打入反應(yīng)釜，2、3級(jí)在190℃、0.3mpa氧分壓環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)，控制液體通入速度，使溶液在高壓設(shè)備內(nèi)流動(dòng)反應(yīng)4h左右，反應(yīng)結(jié)束后，鎳鐵分離后液經(jīng)卸壓裝置卸壓，產(chǎn)生的蒸汽熱資源返回前端用于維持鎳鐵分離前液溫度。卸壓后的鎳鐵分離后液，在89℃條件下進(jìn)入濃密機(jī)，經(jīng)聚丙烯酰胺絮凝沉降后，上清液通過壓濾實(shí)現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實(shí)現(xiàn)液固分離，得到的液體為fe

2+

含量0.38g/l、fe

3+

含量1.23g/l的低鐵稀釋液，得到的固體為含鐵60.9%、含硫0.9%、含鎳0.22%的氧化鐵精礦粉，除鐵效率達(dá)到91.3%，鎳入渣損失率0.27%。技術(shù)特征：

1.一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，以3級(jí)立式串釜為主反應(yīng)器，以含鎳化合物為摻雜添加劑，具體步驟如下：a、向含鎳和鐵的酸浸液中加入含鎳化合物，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到鎳鐵分離前液；b、在第1級(jí)反應(yīng)釜底部打入鎳鐵分離前液，以純氧制造高氧分壓環(huán)境，在攪拌、氣擾和液體流動(dòng)的綜合作用下充分反應(yīng)，反應(yīng)液通過溢流方式，在3級(jí)釜內(nèi)流動(dòng)，在第3級(jí)反應(yīng)釜頂部排出；c、排出液經(jīng)卸壓后得到鎳鐵分離后液，利用濃密+壓濾+離心的組合進(jìn)行液固分離，所得固體即為氧化鐵粉，所得液體經(jīng)so2還原后進(jìn)入萃取系統(tǒng)作為萃鎳原液。2.如權(quán)利要求1所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的酸浸液是指含鎳鐵的金屬氧化物、金屬氫氧化物或粗制合金料的硫酸浸出液，其中，ni

2+

離子濃度為30~80g/l，fe

2+

離子濃度為10~50g/l。3.如權(quán)利要求1所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的含鎳化合物為nio、ni(oh)2或nico3的一種或兩種以上的混合物。4.如權(quán)利要求3所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述含鎳化合物的加入量為5~100g/l。5.如權(quán)利要求1所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的鎳鐵分離前液，ph值在3~6，溫度為65~70℃。6.如權(quán)利要求1所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的反應(yīng)釜，每級(jí)單獨(dú)攪拌，其中第1級(jí)不加熱，溫度在50~80℃，熱量來源自鎳鐵分離前液溫度和第2級(jí)釜內(nèi)氣相對(duì)流；第2級(jí)和第3級(jí)采用蒸汽盤管加熱，溫度維持在160~190℃。7.如權(quán)利要求6所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，利用純氧制造高氧分壓環(huán)境，氧分壓維持在0.1~0.6mpa，氧氣通過高壓管路在側(cè)壁底部處通入反應(yīng)液中。8.如權(quán)利要求7所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，每級(jí)反應(yīng)釜設(shè)有5個(gè)氧氣進(jìn)氣口。9.如權(quán)利要求1所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的鎳鐵分離后液，經(jīng)卸壓裝置卸壓，產(chǎn)生的蒸汽熱資源返回前端用于維持分離前液溫度，卸壓后的鎳鐵分離后液，在60~90℃條件下進(jìn)入濃密機(jī)，經(jīng)絮凝沉降后，上清液通過壓濾實(shí)現(xiàn)液固分離，底流通過離心分離實(shí)現(xiàn)液固分離，所得液體經(jīng)so2還原，以還原生成的高價(jià)金屬離子，所得固體為氧化鐵粉。10.如權(quán)利要求9所述的一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法，其特征在于，所述的氧化鐵粉，含硫小于1wt%，含鐵在60~65wt%，水分在10wt%以內(nèi)，粒度過200目占比在90%以上。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種酸浸液的摻雜高壓鎳鐵分離方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：向含鎳和鐵的酸浸液中加入含鎳化合物，作為摻雜添加劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍玫芥囪F分離前液；在第1級(jí)反應(yīng)釜底部打入鎳鐵分離前液，以純氧制造高氧分壓環(huán)境，在攪拌、氣擾和液體流動(dòng)的綜合作用下充分反應(yīng)，反應(yīng)液通過溢流方式，在3級(jí)釜內(nèi)流動(dòng)，在第3級(jí)反應(yīng)釜頂部排出；排出液經(jīng)卸壓后得到鎳鐵分離后液，利用濃密+壓濾+離心的組合進(jìn)行液固分離，所得固體即為氧化鐵粉，所得液體經(jīng)SO2還原后進(jìn)入萃取系統(tǒng)作為萃鎳原液。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)酸浸液的鎳、鐵元素快速分離，所得氧化鐵渣雜質(zhì)含量低，在減輕環(huán)保壓力的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的充分綜合利用。夠?qū)崿F(xiàn)資源的充分綜合利用。

技術(shù)研發(fā)人員：王斌 洪濤 程琛 姜俊 鄧永貴 張濤

受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江華友鈷業(yè)股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.15

技術(shù)公布日：2021/4/17