一种红土镍矿湿法冶炼尾矿无害化的方法

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一种红土镍矿湿法冶炼尾矿无害化的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种化学处理方法，具体是指一种在红土镍矿湿法冶炼过程中产生的尾矿进行资源化、无害化的处理方法。\n背景技术\n[0002] 我国钢铁年产量已连续多年居世界第一，成为名副其实的世界钢铁大国。我国是一个镍资源相对贫乏的国家，相当大部分依赖进口。传统的从硫化镍矿中提取镍金属已有近百年历史，工艺成熟，但经百年开采，地球上硫化镍矿资源日渐枯竭，因此用氧化镍矿（俗称：红土镍矿）提取镍金属正逐步成为世界提取镍金属的主流。\n[0003] 我国作为世界镍矿与镍金属进口的第一大国，针对从镍矿中提取镍金属不同工艺的特点，研究并探索一条适合我国国情的镍金属生产发展道路，建议政府有关部门制定相应的战略与策略，对确保我国不锈钢与特钢产业持续健康发展必须的镍资源供应具有重大现实意义。\n[0004] 用红土镍矿提取镍金属有二种主要工艺，即湿法冶炼，火法冶炼。\n[0005] 目前我国新设工业项目已实行环保评估一票否决制度，因此首先从环保与循环经济方面进行比较：\n[0006] 湿法冶炼：一般红土镍矿含Ni在0.8～3.0%之间，含Co在0.02～0.3%之间，湿法冶炼仅提取其中的Ni和Co，其余近97%部分包含含量较高的Fe（占总量的10～45%%）和少量的Cr全部作为固体废弃物废弃，需建专门场地堆集；湿法冶炼采用液态酸或氨作为Ni、Co的浸出剂，使用后除部分回收利用外，其余均以液态经处理后排放江河或汇入废液潭；某些湿法冶炼中还会产生大量的CO2气体排放。由于生产中产生的固体、液体、气体废弃物不能被循环利用，从而对环境造成极大危害，属三废全排放，因此，在我国没有发展前途。\n[0007] 火法冶炼：无论是电炉还是高炉，生产中产生的固体炉渣因已经高温煅烧，经干燥研磨即成为低强度的水泥，是水泥生产厂家生产标准水泥时最佳的填充剂，也是砖瓦厂生产砖瓦的优质原料，可100%得到循环使用；另外，高炉生产中使用的冷却水，可建封闭冷却水池循环使用；高炉冲渣水也可沉淀后循环使用。因此火法冶炼产生的固体、液体废弃物几乎全部得到循环回收利用，在三废中彻底解决了二废，因此是我国镍金属提炼工业发展的方向。但无论是电炉还是高炉，对生产中产生的CO2排放尚没有彻底解决的办法，国际上也没有解决此难题的报导。由于红土镍矿与一般铁矿相比硫含量较低，因此生产中SO2排放较一般生铁冶炼大大减少，但火法冶炼中对余热的回收利用，对粉尘的回收利用则是重点。\n其中电炉占地面积小，较易处理；高炉则相对工程与投资量较大。我们应密切结合我国的实际，加速研究、制定整套火法冶炼镍铁的符合环保生产和循环经济需要的设备、标准和工艺是当务之急。\n[0008] 电炉冶炼：主要以电为主要能源。一般人都认为电能清洁、方便，冶炼时不排放CO2，符合环保。我们应了解，如果所用的电是核电、风电、太阳能电，这观点当然不错。但事实是我国电炉冶炼绝大部分使用煤电，发电过程中产生大量CO2与废气，煤燃烧经锅炉将水变成高温、高压蒸汽以气体能带动气轮机转动形成机械能，汽轮机的机械能再带动发电机转动形成电能。能量的形式每转换一次，效率就降低一次；加之电能远距离输送的损耗，因此经层层损耗，电能至用户电炉时每消耗一度电发出的热量远低于将发这一度电的煤炭直接投入高炉产生的热量。因为投入高炉的焦炭是直接燃烧不经能量转换而效率高。由于用电能和电炉冶炼同高炉相比必须达到同样的温度才能出铁水，因此用电能与电炉冶炼耗电转化为电煤的用量将高于用高炉用焦炭的用量，推而论之，用电能经电炉冶炼排放CO2总量将超过高炉冶炼。其次，高炉冶炼时以焦炭为能源，而将煤炼成焦炭过程可从煤中提取几百种化工原料，公认是最经济合理综合利用煤资源的有效途径。最后，电力生产投资大，焦炭生产投入少。因此，高炉生产镍铁比电炉生产在能源消耗与环保上更胜一筹。\n[0009] 从不同工艺的产品质量、价格与市场需求比较，湿法冶炼：能分别提炼出含量\n99.9%的镍和钴金属，这是湿法冶炼最大的优势。其产品纯镍是电镀、电池、化工催化设备与特种不锈钢特钢的主要原料；纯钴是耐高强、高温、高耐磨特钢的主要原料。\n[0010] 湿法冶炼在我国历史比较长，占我国镍金属产量比例较高。但纯镍的年产量已远超过以上用途的年市场需求量。因此，目前相当大部分被转用于300系列含镍不锈钢的冶炼。这真是高射炮打蚊子，有大材小用之嫌。由于湿法冶炼生产工艺投资大，周期长，工艺复杂，成本较高而售价较高，使不锈钢与特钢生产企业对其是又爱又恨。爱其纯度高，使用方便，产品质量有保证；恨其价格太高，使产品成本上升盈利降低，减少市场竞争能力，但这种状态一时尚难以改变。\n[0011] 同时湿法冶炼后的尾矿中还有一定含量的镍存在，对于这些尾矿的处理一直是相关部门的难题，既要使这些尾矿不构成二次污染，同时也希望能把其中的有价值的东西再次利用。\n发明内容\n[0012] 本发明针对现有技术中的不足，提出一种可以使红土镍矿湿法冶炼后的尾矿不再二次污染，而且使其被人们所利用。\n[0013] 本发明是通过下述技术方案得以实现的：\n[0014] 一种红土镍矿湿法冶炼尾矿无害化的方法，其特征在于，将红土镍矿湿法冶炼尾矿以1∶4重量比加水化浆，其中湿基镍的重量含量0.5%为依据，用酸将其调至pH1.25—\n1.35，反应2—4小时，往里加入镍含量1—3倍的三价铁离子，或加双氧水、漂白粉，加碱将pH调至9.5，形成镍铁比为10%左右的含镍铁氧体；尾泥用于制作免烧砖。由于红土镍矿湿法冶炼过程中所产出的尾矿中的湿基镍含量一般都约0.5%，所以根据这个比例来进行加水化浆，再对其进行酸化，可以达到将尾矿中的镍有效利用的目的，而现有技术中，还没有相关的技术公开，虽然有些技术文件所公开的技术内容看似与本发明相似，但由于镍在尾矿中的含量本身已不高，需要将这不高的尾矿中再将镍回收利用是一件较难实现的技术，所以一般的技术人员无法从现有技术中通过一般的联想可以想到本发明中的特定技术特征，从而可以把尾矿中的镍再次利用。其中的酸化、加三价铁离子等的用量、再加碱的过程，以及具体的pH值的确定等等，都是本发明中特定条件下所需要确定的内容。\n[0015] 作为优选，上述一种红土镍矿湿法冶炼尾矿无害化的方法中所用酸为废盐酸，调节pH至1.35，反应时间为2小时。在本发明中，废盐酸至少有2个好处，一是对废盐酸本身是一种废物利用，二是废盐酸的利用可以在常温下实现本发明的目的，而其它的酸则需要一定的温度，会需要较高的能耗，相比较而言，废盐酸具有更大的技术优势和经济优势。至于其中的pH1.35则是发明人通过大量对比后所得出的更具有经济性的结果，从反应的效率、产品的纯度等都具有相当的优势。\n[0016] 作为优选，上述一种红土镍矿湿法冶炼尾矿无害化的方法中往化浆池中加入镍含量1倍的三价铁离子，由于不同的物质具有不同的特性，在本发明中，由于红土镍矿的成份特性、以及湿法冶炼后的成份，所以采用三价铁离子后具有非常好的效果，相对于其它的氧化法等更具有高效性。\n[0017] 作为优选，上述一种红土镍矿湿法冶炼尾矿无害化的方法中在加碱调节pH调至\n9.5后，再在2000高斯磁诱导下，反应2小时，对于磁场强度也可以适当改变，以实现相同目的为原则即可，反应时间也是如此。\n[0018] 作为优选，上述一种红土镍矿湿法冶炼尾矿无害化的方法中所用的碱为石灰水。\n由于不锈钢生产企业中生产成本一直是企业重点考虑的问题，所以在本发明中，在实现技术需求的同时，更为了实现经济效益，所以在本发明中，不降低技术效果的情况下，所用的碱为石灰水，这样可以更好减少成本，经济利益最大化。这也是本发明相对现有技术的重要内容之一。\n[0019] 有益效果：通过使用本发明可以有效降低二次污染、同时实现经济效益的最大化，而且操作方便、成本低廉。\n具体实施方式\n[0020] 下面对本发明的实施作具体说明：\n[0021] 实施例1\n[0022] 某红土镍矿湿法冶炼厂年产镍板1500吨，消耗红土镍矿15万吨（湿基镍含量\n1.5%），在湿法冶炼后的尾矿经测定其湿基镍含量为0.35%，二价铁含量为25%。再用本发明的方法，将红土镍矿湿法冶炼尾矿以1∶4重量比加水化浆，其中湿基镍的重量含量以0.5%为依据，用盐酸将其调至pH1.35反应2小时，在常温下，往里加入镍含量1倍的三价铁离子，然后再加氢氧化钠将pH调至9.5，在2000高斯磁诱导下，反应2小时，形成镍铁比为10%左右的含镍铁氧体进行循环利用；尾泥用于制作免烧砖。\n[0023] 经上述过程处理，可提取90%的残镍，形成含镍铁氧体；经计算年可回收金属镍约\n380吨，价值数仟万元，余下的尾泥中镍含量为0.035%。\n[0024] 实施例2\n[0025] 与实施例1相同的原料，以及实施例1相同的方法，将红土镍矿湿法冶炼尾矿以\n1∶4重量比加水化浆，其中湿基镍的重量含量0.5%为依据，用盐酸将其调至pH1.25，反应\n3小时，往里加入镍含量2倍的双氧水（以质量比来计算），加石灰将pH调至9.5，形成镍铁比为10%左右的含镍铁氧体；尾泥用于制作免烧砖。\n[0026] 经上述过程处理，可提取尾矿中90%的残镍，形成含镍铁氧体；余下的尾泥中镍含量为0.034%。\n[0027] 实施例3