本发明属于
湿法冶金
技术领域：
，具体涉及一种红土镍矿高压酸浸方法。该方法尤其适用于褐铁矿型和过渡型红土镍矿生产氢氧化镍。
背景技术：
：近年来，随着新能源电动汽车和消费类电子产品的不断推广和普及，全球锂离子二次电池需求呈现爆发式增长，作为锂离子二次电池的
关键材料——镍及镍基化合物需求旺盛，金属镍及镍基产品的价格不断上涨。从全球发展趋势来看，随着环保理念和可再生能源理念的进一步深入人心，新能源电动汽车和消费类电子产品将全面普及，在没有革命性的新能源解决方案之前，锂离子二次电池将长期处于垄断地位。作为产业链上游的镍及镍基化合物，其供应不足的矛盾会更加突出。红土镍矿中蕴含的镍占陆基镍储量的65％～70％，是冶炼镍及镍基化合物的重要矿种。红土镍矿大致可分为三种类型，分别为褐铁矿型、过渡型和腐泥土型。一般来说腐泥土型镍含量在1.8％以上的，宜采用rkef火法冶金生产工艺，褐铁矿型和过渡型镍含量在1.8％及以下，宜采用高压酸浸、常压酸浸等湿法冶金生产工艺。高压酸浸法与常压酸浸法相比具有回收率高、酸耗低、反应时间短以及成本低等优点，被认为是最佳的褐铁矿型和过渡型红土镍矿冶炼方法，因此近年来新建的红土镍矿湿法冶炼项目普遍采用高压酸浸法。随着红土镍矿的开发，近些年尤其是2008年以后，高压酸浸法又形成一个新的研究热潮，也提出了各种各样的方案对该方法不断进行优化和改进。比如专利cn101899567b公开了矿石加压浸出工艺；申请号为cn203530398的专利申请公开了一种红土镍矿联合浸出系统；申请号为cn106929668的专利申请公开了一种提高红土镍矿高压浸出中高压釜给料泵单向阀寿命的方法；申请号为cn109234526a的专利申请公开了红土镍矿的处理方法，主要是采用石灰石浆或石灰乳沉淀铁铝，再用石灰乳沉淀镍钴，以期来降低生产系统中的废水量并节约能源。高压酸浸法虽然有众多的优点，但也存在明显的缺陷，因此制约着该方法的发展。主要表现以下几个方面：(1)物料腐蚀磨损严重，设备要求高。尤其是预热器、特殊
渣浆泵、高压泵、反应釜、闪蒸器、
浓密机以及储槽等设备，往往需要采用钛材、超级双向不锈钢、超级奥氏体不锈钢、钽、衬铅和内衬耐酸砖等材料。(2)项目投资大。一是项目往往地处偏远地区，基础设施落后，需要配套硫酸厂、电厂。二是由于设备和管道大量使用昂贵的金属材料，造成投资居高不下，三是关键泵、阀加工精度高制作难度大，一般全球范围内仅有少数几个供应商，往往需要特别定制。(3)溶液除杂困难。与众多酸法工艺类似，在高压酸浸条件下，不但有价金属镍钴会浸出，铁、铝、锰、钙、镁、铬等金属都会相应浸出，如何经济有效的除杂成为关键。(4)运转率低，维护费用高。由于工况条件苛刻，关键运转设备易损坏，故障率高，造成生产线运转率低，年运转小数难以突破8000h。加之零备件订货周期长、价格昂贵，因此维护费用也居高不下。(5)环保隐患。以镍含量1.3％的褐铁矿型红土镍矿生产mhp为例，平均生产1吨镍金属需要排出约100吨渣和约400吨废水，环境保护和劳动安全卫生存在隐患。传统的红土镍矿高压酸浸工艺，由于采用闪蒸二次蒸汽与进料矿浆直接换热，造成进料矿浆带有酸性(ph4-5)，对设备腐蚀严重，闪蒸带料严重时，ph值会降到3左右，加之温度在190～220℃左右，必须使用价格昂贵的钛材、超级双相不锈钢和哈氏合金等材料，因此高压泵投资较大。传统的高压酸浸工艺，高压泵进口温度为190～220℃，高压泵隔膜片为橡胶材质，在高温下容易老化，寿命大幅降低，难以承受如此苛刻条件，因此需要特殊设计的热隔离型高压泵。另外高压泵进出口单向阀在190～220℃条件下工作，极易被冲刷和腐蚀而出现故障，严重影响装置运转率。国外红土镍矿项目热隔离型高压泵，进出口单向阀平均寿命仅400h左右，个别项目通过多种方法改进后，单向阀寿命也只能达到600h左右。传统的红土镍矿高压酸浸工艺，一般采用3级直接预热器，分别是低温预热器(出料温度90-95℃，压力为常压)，中温预热器(出料温度150-155℃，压力为0.6-0.8mpa)和高温预热器(出料温度200-205℃，压力为1.8-2.2mpa)。浓密后矿浆进低温预热器需要1台喂料泵，低温预热器出料到中温预热器需要2台喂料泵串联进料，中温预热器出料到高温预热器需要3台喂料泵串联进料，高温预热器出料后再进入高压泵继续增压，因此矿浆需要多次泵送，能耗较高。而且由于工况苛刻，为保证安全可靠，通常采用1组工作1组备用的设计思路，因此需要12台特殊渣浆泵，设备投资较大。技术实现要素：为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种红土镍矿高压酸浸方法。采用本发明提供的方法可显著降低项目投资，提高装置运转率，降低维护费用，节约能耗，从而提高项目盈利能力和生存能力。本发明目的通过以下技术方案实现：一种红土镍矿高压酸浸方法，包括以下步骤：(1)将固含量为20～35％的红土镍矿矿浆泵入多级管道化预热器中，在非末级管道化预热器中，红土镍矿矿浆通过与二次闪蒸蒸汽进行间接热交换，在末级管道化预热器中，红土镍矿矿浆通过与生蒸汽、熔盐或导热油进行间接热交换，得到预热的红土镍矿矿浆；其中红土镍矿矿浆在多级管道化预热器中的流速为1.5～2.8m/s；(2)步骤(1)中预热的红土镍矿矿浆进入卧式高压反应釜中，加入浓硫酸进行酸浸反应，反应后的矿浆流入多级闪蒸器中，闪蒸，降温降压，得到高压酸浸的红土镍矿矿浆，其中酸浸反应的压力为3.0～6.5mpa，浓硫酸的质量浓度≥95％。步骤(1)所述红土镍矿矿浆的固含量为25～30％。所述红土镍矿矿浆中的红土镍矿经过洗矿、选矿和浓密后得到。步骤(1)所述红土镍矿矿浆中的红土镍矿为褐铁矿型和/或过渡型红土镍矿。步骤(1)所述红土镍矿矿浆通过高压泵泵入多级管道化预热器中，所述高压泵的出口压力为5.5～6.5mpa；优选为6.0～6.5mpa；所述高压泵优选为单缸三作用高压隔膜泵。步骤(1)所述多级管道化预热器为多级套管式预热器；优选为4～6级套管式预热器；更优选为内套管数量为3～4根的4～6级套管式预热器。多级套管式预热器每一级均是由一个外管和多个独立的内管组成，其中外管套着内管，形成管程和壳程，红土镍矿矿浆可以走管程或壳程；间接换热指热蒸汽不与红土镍矿矿浆直接接触，二者隔着内管管壁进行间接热交换。步骤(1)所述多级管道化预热器的总长度为10～6000m。步骤(1)所述非末级管道化预热器出料的红土镍矿矿浆的温度为90～210℃；所述二次闪蒸蒸汽的温度为100～230℃。步骤(1)所述二次闪蒸蒸汽来自步骤(2)中的多级闪蒸器，所述闪蒸器采用顶部进料或侧边进料式，优选为带有气液分离装置的侧边进料闪蒸器；所述闪蒸器的闪蒸级数3～4级。步骤(1)所述生蒸汽、熔盐和导热油的温度均为260～280℃。步骤(1)所述预热的红土镍矿矿浆的温度为230～260℃。步骤(1)所述多级管道化预热器为四级管道化预热器，二次闪蒸蒸汽来自三级闪蒸器，其中第三级闪蒸器的二次闪蒸蒸汽通入第一级管道化预热器中，第二级闪蒸器的二次闪蒸蒸汽通入第二级管道化预热器中，第一级闪蒸器的二次闪蒸蒸汽通入第三级管道化预热器中，生蒸汽通入末级管道化预热器中。步骤(2)所述卧式高压反应釜含4～8个隔室。步骤(2)所述高压酸浸反应的温度为240～260℃，时间为30～60min。步骤(2)所述酸浸反应的压力为4.0～5.0mpa。步骤(2)所述浓硫酸中硫酸与红土镍矿矿浆中干矿的质量比为0.2～0.5：1。步骤(2)所述闪蒸的温度为100～230℃；所述多级闪蒸器为2～5级闪蒸器，优选为3级闪蒸器。步骤(2)所述高压酸浸的红土镍矿矿浆的温度为100～120℃；优选为100～105℃。与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：(1)本申请中高压泵过流部件避免使用昂贵材料，投资显著降低。采用本发明的方法后，浓密后矿浆呈中性，ph值为7左右，温度为常温，对普通碳钢材料无腐蚀性，因此高压泵可用碳钢材料加工而成，高压泵投资可减少1/3以上。(2)本申请所述方法无需使用特殊设计的热隔离型高压泵，故障率显著降低，年运转小时数显著提高。高压泵隔膜片可采用普通橡胶材质，使得高压泵隔膜片和进出口单向阀寿命大幅提高，单向阀寿命可达到1500h，故障显著降低，因此年运转率可达到95％以上，运转小时数可提高到8300小时以上。(3)本申请所述方法完全省去中间泵送环节和特殊渣浆泵，显著降低输送能耗和设备投资。矿浆预热采用多级管道化预热工艺，由于是间接换热，采用高压泵可实现一泵到底，也就是矿浆从预热器进料口一直到高压釜进料口仅需一次泵送即可完成，完全省去了中间泵送环节和昂贵的特殊渣浆泵，因此可显著降低输送能耗和设备投资。附图说明图1为本发明所述方法的工艺流程示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1某典型的褐铁矿型红土镍矿。经过洗矿磨矿后，得到的合格的原矿浆。原矿浆固含为10％，其成分为如下：元素nicofemgalcrsio2caomn含量1.300.0942％1.84.02.06.80.200.9经过浓密后，浓密矿浆固含为28％，折合干矿量为125t/h，矿浆温度约为25℃，采用三缸单作用高压隔膜泵将浓密矿浆加压到6.2mpa，泵进入管道化预热器，矿浆在管道化预热器的流速2.35m/s。管道化预热器共有4级，其中前3级采用二次闪蒸蒸汽预热，最后一级采用生蒸汽预热，管道化预热器总长度为1400m，内管数量为3根，其中二次闪蒸蒸汽来自三级闪蒸器。第一级管道化预热器的热源为第三级闪蒸器的二次蒸汽(二次蒸汽温度为105℃)，矿浆预热出料温度约为93℃；第二级管道化预热器的热源为第二级闪蒸器二次蒸汽(二次蒸汽温度为160℃)，矿浆预热出料温度约为152℃；第三级管道化预热器的热源为第一级闪蒸器二次蒸汽(二次蒸汽温度为210℃)，矿浆预热出料温度约为197℃；第四级管道化预热器的热源为生蒸汽，生蒸汽温度为270℃，矿浆预热出料温度约为250℃。预热后矿浆进入卧式高压反应釜中，卧式高压反应釜分为6个隔室，每个隔室均设有搅拌器，在反应釜第一隔室中加入39吨/h浓度为98.3％浓硫酸(浓硫酸中硫酸与红土镍矿矿浆中红土镍矿干矿的质量比为0.312t-硫酸/t-干矿)，维持反应温度250℃，反应时间45min，此时镍浸出率为98.15％，钴浸出率为98.28％。反应釜出料矿浆进入3级闪蒸器降温降压，闪蒸器为双侧边进料式，可一侧工作一侧备用随时切换，为减少冲刷闪蒸器内衬耐酸砖。闪蒸器内部设置有旋片式气液分离装置，避免闪蒸带料。闪蒸器的操作温度分别为210℃、160℃和105℃。经过减压降温后浸出矿浆温度约为105℃，通过泵将浸出矿浆送入下一工序处理。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
技术特征：
1.一种红土镍矿高压酸浸方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将固含量为20～35％的红土镍矿矿浆泵入多级管道化预热器中，在非末级管道化预热器中，红土镍矿矿浆通过与二次闪蒸蒸汽进行间接热交换，在末级管道化预热器中，红土镍矿矿浆通过与生蒸汽、熔盐或导热油进行间接热交换，得到预热的红土镍矿矿浆；
其中红土镍矿矿浆在多级管道化预热器中的流速为1.5～2.8m/s；
(2)步骤(1)中预热的红土镍矿矿浆进入卧式高压反应釜中，加入硫酸进行酸浸反应，反应后的矿浆流入多级闪蒸器中，闪蒸，降温降压，得到高压酸浸的红土镍矿矿浆，其中酸浸反应的压力为3.0～6.5mpa，浓硫酸的质量浓度≥95％。
2.根据权利要求1所述一种红土镍矿高压酸浸方法，其特征在于，步骤(1)所述非末级管道化预热器出料的红土镍矿矿浆的温度为90～210℃；所述二次闪蒸蒸汽的温度为100～230℃；步骤(1)所述生蒸汽、熔盐和导热油的温度均为260～280℃；步骤(1)所述预热的红土镍矿矿浆的温度为230～260℃；步骤(2)所述闪蒸的温度为100～230℃。
3.根据权利要求1或2所述一种红土镍矿高压酸浸方法，其特征在于，步骤(2)所述高压酸浸反应的温度为240～260℃，时间为30～60min。
4.根据权利要求1或2所述一种红土镍矿高压酸浸方法，其特征在于，步骤(2)所述浓硫酸中硫酸与红土镍矿矿浆中干矿的质量比为0.2～0.5：1。
5.根据权利要求3所述一种红土镍矿高压酸浸方法，其特征在于，步骤(2)所述酸浸反应的压力为4.0～5.0mpa。
6.根据权利要求1所述一种红土镍矿高压酸浸方法，其特征在于，步骤(1)所述红土镍矿矿浆的固含量为25～30％。
7.根据权利要求1或2所述一种红土镍矿高压酸浸方法，其特征在于，步骤(1)所述红土镍矿矿浆中的红土镍矿为褐铁矿型和/或过渡型红土镍矿；步骤(1)所述多级管道化预热器为多级套管式预热器，所述多级管道化预热器为4～6级套管式预热器。
8.根据权利要求1或2所述一种红土镍矿高压酸浸方法，其特征在于，步骤(2)所述多级闪蒸器为2～5级闪蒸器。
9.根据权利要求1或2所述一种红土镍矿高压酸浸方法，其特征在于，步骤(2)所述卧式高压反应釜含4～8个隔室；步骤(1)所述二次闪蒸蒸汽来自步骤(2)中的多级闪蒸器，所述闪蒸器采用顶部进料或侧边进料式。
10.根据权利要求1或2所述一种红土镍矿高压酸浸方法，其特征在于，步骤(2)所述高压酸浸的红土镍矿矿浆的温度为100～120℃；步骤(1)所述红土镍矿矿浆通过高压泵泵入多级管道化预热器中，所述高压泵的出口压力为5.5～6.5mpa；步骤(1)所述红土镍矿矿浆中的红土镍矿经过洗矿、选矿和浓密后得到。
技术总结
本发明公开了一种红土镍矿高压酸浸方法。步骤为：洗矿选矿后的红土镍矿矿浆经浓密后，通过高压泵将浓密矿浆泵入管道化预热器中，在管道化预热器中矿浆与来自闪蒸器中的闪蒸二次蒸汽进行间接换热，末级管道化预热器采用生蒸汽、熔盐或导热油加热。预热后矿浆进入卧式高压反应釜中，在反应釜中加入浓硫酸进行高压浸出，最后浸出矿浆通过闪蒸器降温降压，得酸浸后的红土镍矿矿浆，送入下一工序处理。该方法特别适用于褐铁矿型和过渡型红土镍矿生产氢氧化镍产品。采用本发明提供的方法可显著降低项目投资，提高装置运转率，降低维护费用，节约能耗，从而提高项目盈利能力和生存能力。
技术研发人员：刘希泉;叶民杰;黎亮;王春轶
受保护的技术使用者：广东邦普循环科技有限公司;湖南邦普循环科技有限公司;湖南邦普汽车循环有限公司;宁德邦普循环科技有限公司
技术研发日：2019.12.11
技术公布日：2020.04.14
声明：
“红土镍矿高压酸浸方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：广东邦普循环科技有限公司;湖南邦普循环科技有限公司;湖南邦普汽车循环有限公司;宁德邦普循环科技有限公司
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2024年08月01日 ~ 03日 
