一种“两常-三加”浸出中冰镍的装置及工艺

技术领域

本发明涉及冶金工艺技术领域，尤其涉及一种“两常-三加”浸出中冰镍的装置及工艺。

背景技术

某有色冶金企业采用侧吹炉处理高镁低镍精矿以及各种返渣等难处理镍原料，物料在侧吹熔炼区进行强氧化熔炼，熔炼产品为中等品位镍锍(中冰镍化学成分为：Ni-32％、Cu-24％、Fe-14％、Co-1.1％、S-26％)。为提高中冰镍中镍元素含量、降低铁元素含量，一般需要将中冰镍送转炉吹炼，产出高冰镍，但这个反应过程钴元素的损失率很大，约有40％左右的钴元素被吹炼进入渣中，使钴元素的收率大幅降低。为提高钴元素收率，亟待开发一种不经吹炼处理，直接使用湿法冶金技术处理中冰镍的工艺。

发明内容

本发明提供了一种“两常-三加”浸出中冰镍的装置及工艺，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有将中冰镍送转炉吹炼产出高冰镍方法使得钴元素的收率降低的问题。

为解决上述问题，本发明技术方案之一是通过以下方式来实现的：一种“两常-三加”浸出中冰镍的装置，包括磨矿系统、一段常压浸出系统、一段加压全浸系统、二段加压沉铜系统、三段加压除铁系统和二段常压浸出系统；

磨矿系统、一段常压浸出系统、一段加压全浸系统、二段加压沉铜系统、三段加压除铁系统和二段常压浸出系统依次连接，一段常压浸出系统还分别与二段加压沉铜系统和三段加压除铁系统连接，二段常压浸出系统与二段加压沉铜系统连接。

上述磨矿系统包括球磨机和螺旋分级机，球磨机与螺旋分级机连接。

上述一段常压浸出系统包括一段常压配料槽和一段常压浸出槽，一段常压配料槽和一段常压浸出槽连接，一段常压配料槽与螺旋分级机连接。

上述一段加压全浸系统包括一段加压全浸釜、一段加压浓密机和一段加压压滤机，一段加压全浸釜、一段加压浓密机和一段加压压滤机依次连接，一段加压全浸釜与一段常压浸出槽连接，一段加压压滤机与一段常压配料槽连接。

上述二段加压沉铜系统包括二段加压配料槽、二段加压沉铜釜、二段加压浓密机、二段加压CCD洗涤浓密机和二段加压压滤机；二段加压配料槽、二段加压沉铜釜、二段加压浓密机、二段加压CCD洗涤浓密机和二段加压压滤机依次连接；二段加压配料槽与一段加压浓密机连接，二段加压CCD洗涤浓密机和二段加压压滤机与一段常压配料槽连接。

上述三段加压除铁系统包括三段加压除铁釜、三段加压浓密机、三段加压CCD洗涤浓密机和三段加压压滤机，三段加压除铁釜、三段加压浓密机、三段加压CCD洗涤浓密机和三段加压压滤机依次连接；三段加压除铁釜与二段加压浓密机连接，三段加压CCD洗涤浓密机和三段加压压滤机与一段常压配料槽连接。

上述二段常压浸出系统包括二段常压配料槽、二段常压浸出槽、二段常压浓密机和二段常压压滤机，二段常压配料槽、二段常压浸出槽、二段常压浓密机和二段常压压滤机依次连接；二段常压配料槽与三段加压浓密机连接，二段常压浓密机和二段常压压滤机与二段加压配料槽连接。

本发明技术方案之二是通过以下方式来是实现的：一种“两常-三加”浸出中冰镍的工艺，包括以下步骤：

中冰镍加入湿式溢流球磨机，研磨完的矿浆进入螺旋分级机，经螺旋分级机处理后，将中冰镍的粒度达标的溢流进入一段常压浸出系统，粒度未到达要求的沉砂返回球磨机继续研磨；

合格的矿浆进入一段常压配料槽，同时通入一段加压全浸液，调配一段常压浸出矿浆含铜，确保浸出过程中不挥发硫化氢气体；通入二段常压浸出液，实现浸出过程中镍的富集，确保终端浸出液镍离子浓度达到120g/L；配入一定量的浓硫酸，调配一段常压浸出过程中的酸度，加快反应速度、提升反应效率；

浸出矿浆通入一段加压全浸系统，并通入氧气作为氧化剂，浸出物料中的镍、铜、铁、钴等有价金属，将贵金属抑制在渣中，实现贵金属的高度富集；浸出矿浆经浓密机浓密、压滤机压滤，产出的浸出尾料，付贵金属分厂处理；

一段加压全浸液送二段加压沉铜系统处理，通入二段常压浸出后的镍精矿浓密底流，同时通入氮气，根据一段加压全浸液中铜离子总量，调整加入二段常压浸出后的镍精矿浓密底流量，确保铜、镍发生置换反应后，铜离子全部生成沉淀，而硫化镍正好被浸出；沉铜矿浆经浓密机浓密、CCD洗涤、压滤机压滤，产出的沉铜渣，付铜业公司处理；

二段加压沉铜液送三段加压除铁系统处理，通入中压蒸汽、氧气，实现溶液中铁离子的氧化、水解沉淀，生成赤铁矿渣；除铁矿浆经浓密机浓密、CCD洗涤、压滤机压滤，产出的赤铁矿渣，包装后作为铁矿石外销；

三段加压除铁液送二段常压浸出系统处理，通入蒸汽、氧气、镍精矿，实现镍精矿的初步浸出及除铁液中酸的消耗；浸出矿浆经浓密机浓密，产出经初步浸出的镍精矿底流返回二段加压沉铜系统置换沉铜；

二段常压浸出液作为最终的产品外付萃取工序进行净化除杂，生产精制硫酸镍溶液、或精制硫酸镍晶体、或生产电积镍。

本发明通过一段常压与一段加压完成镍、铜、铁、钴的全部浸出，将贵金属富集于浸出渣；二段加压配入镍精矿，并通入氮气制造无氧环境，实现铜离子与镍精矿中Ni

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例1的装置结构示意图。

图2为本发明实施例2的工艺流程图。

图中：1-球磨机、2-螺旋分级机、3-一段常压配料槽、4-一段常压浸出槽、5-一段加压全浸釜、6-一段加压浓密机、7-一段加压压滤机、8-二段加压配料槽、9-二段加压沉铜釜、10-二段加压浓密机、11-二段加压CCD洗涤浓密机、12-二段加压压滤机、13-三段加压除铁釜、14-三段加压浓密机、15-三段加压CCD洗涤浓密机、16-三段加压压滤机、17-二段常压配料槽、18-二段常压浸出槽、19-二段常压浓密机、20-二段常压压滤机、21-一段常压浸出系统、22-一段加压全浸系统、23-二段加压沉铜系统、24-三段加压除铁系统、25-二段常压浸出系统、26-磨矿系统。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如图1所示，本发明实施例公开了一种“两常-三加”浸出中冰镍的装置，包括磨矿系统26、一段常压浸出系统21、一段加压全浸系统22、二段加压沉铜系统23、三段加压除铁系统24和二段常压浸出系统25；

磨矿系统26、一段常压浸出系统21、一段加压全浸系统22、二段加压沉铜系统23、三段加压除铁系统24和二段常压浸出系统25依次连接，一段常压浸出系统21还分别与二段加压沉铜系统23和三段加压除铁系统24连接，二段常压浸出系统25与二段加压沉铜系统23连接。

如图1所示，磨矿系统26包括球磨机1和螺旋分级机2，球磨机1与螺旋分级机2连接。

上述磨矿系统26采用湿式溢流球磨机1、螺旋分级机2处理中冰镍，利用一段一闭路的模式，使磨矿处理后的中冰镍粒度达到-280目大于95％，为一段常压+一段加压浸出工序创造有利的条件。

如图1所示，一段常压浸出系统21包括一段常压配料槽3和一段常压浸出槽4，一段常压配料槽3和一段常压浸出槽4连接，一段常压配料槽3与螺旋分级机2连接。

上述一段常压浸出系统21添加经磨矿系统26产出的矿浆、一段加压全浸液、二段常压浸出液、新水，必要情况下可适当补充工业硫酸，根据一段常压浸出系统21液固比要求(8-10:1)、酸度要求(反应终点硫酸浓度≥50g/L)，进行一定酸度情况下的常压浸出，确保矿物中的金属单质、Ni

其中，一段常压浸出系统21添加二段常压浸出液的目的：含镍溶液的循环利用，可提高浸出系统溶液的离子浓度(中冰镍含镍较高冰镍低，正常情况下浸出镍离子浓度可能仅能保持70-80g/l，适当返回部分二段常压浸出液，可使终端浸出液镍离子浓度提高至110-120g/l)。

其中，一段常压浸出系统21添加一段加压全浸液的目的：主要是给一段常压浸出系统21提供一定浓度的铜离子，确保不会在浸出过程中有硫化氢气体挥发。

上述一段常压浸出系统21酸度控制相对较高，可强化一段常压浸出系统21的浸出效果，提高一段常压浸出系统21的浸出率，减轻一段加压全浸系统22的压力，同时为一段加压全浸系统22提供一定的酸度。

如图1所示，一段加压全浸系统22包括一段加压全浸釜5、一段加压浓密机6和一段加压压滤机7，一段加压全浸釜5、一段加压浓密机6和一段加压压滤机7依次连接，一段加压全浸釜5与一段常压浸出槽4连接，一段加压压滤机7与一段常压配料槽3连接。

上述一段加压全浸系统22控制相对较高的进料酸度，这样可以将一段常压浸出过程的酸度控制在相对较高的程度，如此可提高一段常压浸出系统21的浸出率、缩短浸出时间、提高浸出效率；同时一段加压全浸系统22相对较高的酸度，可以抑制铁在该过程中沉淀生成赤铁矿，保持浸出渣的相对“纯净”(确保浸出渣中贵金属的富集度)。

其中，一段常压浸出系统21与一段加压全浸系统22需要实现中冰镍的全浸效果，镍、铜、铁、钴的浸出率要保证在98％以上。该工艺条件下浸出尾料量小，可实现贵金属的高度富集，为贵金属的回收、提取创造有利条件。

如图1所示，二段加压沉铜系统23包括二段加压配料槽8、二段加压沉铜釜9、二段加压浓密机10、二段加压CCD洗涤浓密机11和二段加压压滤机12；二段加压配料槽8、二段加压沉铜釜9、二段加压浓密机10、二段加压CCD洗涤浓密机11和二段加压压滤机12依次连接；二段加压配料槽8与一段加压浓密机6连接，二段加压CCD洗涤浓密机11和二段加压压滤机12与一段常压配料槽3连接。

上述二段加压沉铜系统23利用一段加压全浸液、二段常压浸出后的镍精矿浓密底流，通入二段加压沉铜釜9，在二段加压沉铜釜9中通入氮气，同时根据一段加压全浸液中铜离子总量，调整加入二段常压浸出后的镍精矿浓密底流量，确保铜、镍发生置换反应后，铜离子全部生成沉淀，而硫化镍正好被浸出。

其中，二段加压沉铜釜9中通入氮气的主要目的是创造无氧气氛，当反应环境中存在氧气时，铜可能被氧化浸出，为确保铜离子沉降效果，需要在反应釜中通入氮气，形成无氧气氛，使溶液中的铜离子均只与镍精矿中的NiS发生置换反应，达到浸镍沉铜的目的。

上述二段加压沉铜系统23需要实现的目的：将二段加压沉铜系统23产出的沉铜后液中的铜全部沉淀除去(根据渣含镍情况，可适当放宽条件至浸出后液含铜不高于3g/l，保证镍全部被浸出，降低渣含镍；沉铜后液中适当浓度的铜离子可抑制二段常压反应过程中硫化氢的生成；沉铜后液中的铜在二段常压浸出时可沉淀进入渣中，返二段加压处理)，还可将二段常压浸出底流(初步浸出的镍精矿)中的镍全部浸出。如此控制，可提高二段加压沉铜系统23镍浸出率，同时可提高沉铜渣中铜的品位，形成化学成分较好的沉铜渣，作为铜精矿外付。

如图1所示，三段加压除铁系统24包括三段加压除铁釜13、三段加压浓密机14、三段加压CCD洗涤浓密机15和三段加压压滤机16，三段加压除铁釜13、三段加压浓密机14、三段加压CCD洗涤浓密机15和三段加压压滤机16依次连接；三段加压除铁釜13与二段加压浓密机10连接，三段加压CCD洗涤浓密机15和三段加压压滤机16与一段常压配料槽3连接。

上述三段加压除铁系统24在二段加压沉铜系统23产出的溢流液中通入中压蒸汽，控制合适的釜温、釜压后，可使溶液中的铁离子在该段全部沉淀除去，产出相对纯净的硫酸镍溶液。

因为溶液中铁含量较高，生成赤铁矿的量较大，且铁渣中铁含量较高，经三级洗涤后可作为铁矿石外销。溶液中铁离子含量较高，铁离子生成赤铁矿渣的同时会产出3倍摩尔量的酸，除铁后液中硫酸含量可达到30g/l左右，需消耗该部分酸量后才能进入萃取工序处理。

根据渣含镍情况，三段加压除铁系统24产出的除铁后液含铁量可适当放宽至不高于1g/l，避免反应过程中过渡沉铁造成镍的损失，降低赤铁矿渣含镍。三段加压除铁液中的少量铁离子，可以通过二段常压浸出时沉淀进入渣中，返二段加压全浸系统22处理。

如图1所示，二段常压浸出系统25包括二段常压配料槽17、二段常压浸出槽18、二段常压浓密机19和二段常压压滤机20，二段常压配料槽17、二段常压浸出槽18、二段常压浓密机19和二段常压压滤机20依次连接；二段常压配料槽17与三段加压浓密机14连接，二段常压浓密机19和二段常压压滤机20与二段加压配料槽8连接。

上述二段常压浸出系统25利用镍精矿消耗除铁液中的残酸，同时可以将初步浸出后的镍精矿输送至二段加压沉铜系统23再利用，消耗酸液的同时为二段加压沉铜系统23提供原料。

二段常压浸出系统25浸出终点pH值控制在4.0-4.5，如此可将溶液中的少量铜、铁离子再次沉淀，浸出后液经过滤后可外付萃取工序处理，浸出渣(大部分镍精矿、少量沉铜、沉铁渣)返二段加压沉铜段，利用硫化镍置换一段加压全浸液中的铜离子，实现铜的沉淀、镍的浸出。

上述产出的一段加压全浸尾料、二段加压沉铜渣、三段加压除铁渣均需经多级CCD洗涤、压滤机洗涤处理后，方可外付。如此经洗涤后的尾料可进一步提高主金属的品位，同时洗涤液可将尾料中的游离态有价金属离子回收，进一步提高有价金属的回收率。

实施例2：如图2所示，本发明实施例公开了一种“两常-三加”浸出中冰镍的工艺，包括以下步骤：

中冰镍加入湿式溢流球磨机1，研磨完的矿浆进入螺旋分级机2，经螺旋分级机2处理后，将中冰镍的粒度达标的溢流进入一段常压浸出系统21，粒度未到达要求的沉砂返回球磨机1继续研磨；

合格的矿浆进入一段常压配料槽3，同时通入一段加压全浸液，调配一段常压浸出矿浆含铜，确保浸出过程中不挥发硫化氢气体；通入二段常压浸出液，实现浸出过程中镍的富集，确保终端浸出液镍离子浓度达到120g/L；配入一定量的浓硫酸，调配一段常压浸出过程中的酸度，加快反应速度、提升反应效率；

浸出矿浆通入一段加压全浸系统22，并通入氧气作为氧化剂，浸出物料中的镍、铜、铁、钴等有价金属，将贵金属抑制在渣中，实现贵金属的高度富集；浸出矿浆经浓密机浓密、压滤机压滤，产出的浸出尾料，付贵金属分厂处理；

一段加压全浸液送二段加压沉铜系统23处理，通入二段常压浸出后的镍精矿浓密底流，同时通入氮气，根据一段加压全浸液中铜离子总量，调整加入二段常压浸出后的镍精矿浓密底流量，确保铜、镍发生置换反应后，铜离子全部生成沉淀，而硫化镍正好被浸出；沉铜矿浆经浓密机浓密、CCD洗涤、压滤机压滤，产出的沉铜渣，付铜业公司处理；

二段加压沉铜液送三段加压除铁系统24处理，通入中压蒸汽、氧气，实现溶液中铁离子的氧化、水解沉淀，生成赤铁矿渣；除铁矿浆经浓密机浓密、CCD洗涤、压滤机压滤，产出的赤铁矿渣，包装后作为铁矿石外销；

三段加压除铁液送二段常压浸出系统25处理，通入蒸汽、氧气、镍精矿，实现镍精矿的初步浸出及除铁液中酸的消耗；浸出矿浆经浓密机浓密，产出经初步浸出的镍精矿底流返回二段加压沉铜系统23置换沉铜；

二段常压浸出液作为最终的产品外付萃取工序进行净化除杂，生产精制硫酸镍溶液、或精制硫酸镍晶体、或生产电积镍。

实施例3：本发明实施例以以1t.Ni/h处理量计(不考虑镍精矿中镍量)，则需投入的中冰镍量为3.125t.矿/h，镍精矿为1.68t.矿/h，二段常压浸出液中镍离子浓度约为120g/L，具体实施步骤如下：

中冰镍以3.125t/h的矿量加入球磨机1，研磨完的矿浆进入螺旋分级机2，经螺旋分级机2处理后，将中冰镍的粒度达到-280目的溢流进入一段常压浸出系统21，粒度未到达要求的沉砂返回球磨机1继续研磨，通过一段闭路式磨矿工艺完成中冰镍的研磨过程，产出的矿浆浓度控制在25-35％；

合格的矿浆进入一段常压配料槽3，同时通入2.5m

浸出矿浆通入一段加压全浸系统22，并通入氧气作为氧化剂，浸出物料中的镍、铜、铁、钴等有价金属，将贵金属抑制在渣中，实现贵金属的高度富集；浸出矿浆经浓密机浓密、压滤机压滤，产出的浸出尾料量约0.16t/h(干基)，付贵金属分厂处理；产出的一段加压全浸液约25m

一段加压全浸液送二段加压沉铜系统23处理，通入二段常压浸出后的镍精矿浓密底流，同时通入氮气，根据一段加压全浸液中铜离子总量，调整加入二段常压浸出后的镍精矿浓密底流量，确保铜、镍发生置换反应后，铜离子全部生成沉淀，而硫化镍正好被浸出；二段加压沉铜液反应后铜离子含量控制在1.0-3.0g/L，镍离子浓度由74.5g/L提高到约101.5g/L，反应终点pH值控制在2.0-3.0.之间；沉铜矿浆经浓密机浓密、CCD洗涤、压滤机压滤，产出含铜量大于60％的沉铜渣量约1.23t/h(干基)，付铜业公司处理；产出的二段加压沉铜液约25m

二段加压沉铜液送三段加压除铁系统24处理，通入中压蒸汽、氧气，实现溶液中铁离子的氧化、水解沉淀，生成赤铁矿渣；三段加压除铁液反应后铁离子含量控制在≤1.0g/L，反应终点硫酸含量约30g/L；除铁矿浆经浓密机浓密、CCD洗涤、压滤机压滤，产出含铜量大于63％的赤铁矿渣量约0.68t/h(干基)，包装后作为铁矿石外销；产出的三段加压除铁液约25m

三段加压除铁液送二段常压浸出系统25处理，通入蒸汽、氧气、镍精矿，实现镍精矿的初步浸出及除铁液中酸的消耗；该系统需加入约1.6t/h的镍精矿(含镍约67％)，并将其中40％的镍实现浸出，剩余60％的镍输送至二段加压沉铜系统23进行反应；浸出矿浆经浓密机浓密，产出经初步浸出的镍矿底流返回二段加压沉铜系统23置换沉铜；产出的二段常压浸出液约25m

二段常压浸出液作为最终的产品外付萃取工序进行净化除杂，生产精制硫酸镍溶液、或精制硫酸镍晶体、或生产电积镍。

综上，本发明通过一段常压与一段加压完成镍、铜、铁、钴的全部浸出，将贵金属富集于浸出渣；二段加压配入镍精矿，并通入氮气制造无氧环境，实现铜离子与镍精矿中Ni

进一步的，该工艺可以产出含铜较高的沉铜渣与含铁较高的赤铁矿渣，均为下游工序的处理创造有利条件；加压沉铁后的高酸溶液使用镍精矿进行消耗处理，初步浸出后的镍精矿又可返前端二段加压沉铜系统23利用，可避免了利用液碱或纯碱中和带入系统的钠离子；或利用碳酸镍中和产出的硫酸钠废水；或利用氧化钙中和产出的钙渣。