1.本发明属于镍火法冶炼技术领域，具体是一种硫酸铜循环浸出中冰镍回收有价金属的方法。
背景技术：
2.硫化镍矿冶炼过程中，硫化镍精矿经过闪速炉（或顶吹炉）熔炼产出低冰镍，低冰镍经转炉吹炼产出
高冰镍，此过程的主要目的是为了脱除铁；转炉吹炼过程中，要求将低冰镍中的铁含量吹炼至小于4%，然而吹炼过程中钴及部分金属损失严重，尤其是钴的损失率高达50%，且产出的转炉渣还需进贫化电炉贫化，如此反复熔炼，造成物料反复循环、能量反复消耗，环境污染严重。研究表明，为了提高钴等金属回收率、减少反复熔炼及环境污染，可采用湿法工艺直接处理低冰镍，以替代传统的火法熔炼工艺。
3.火法熔炼工艺产出的低冰镍含铁达27-56%，低冰镍采用湿法处理，处理成本与原料中铁含量有关，一般地，随着低冰镍中铁含量的升高，湿法处理成本和工艺复杂性也随之升高。实践证明，低冰镍吹炼到高冰镍的过程中，当镍锍中铁含量为16-20%时，钴的损失率较低。根据这一特点，可将低冰镍中的铁吹炼到16-20%，此时的镍锍称为中冰镍，这样既可以保证火法熔炼过程中将大部分铁吹除，又可以保证较高的钴回收率。可见，中冰镍采用湿法工艺处理可相应地降低成本和工艺处理难度。
技术实现要素：
4.基于以上所述，本发明提供了一种流程简单、低成本的硫酸铜循环浸出中冰镍回收有价金属的方法，利用原料中铜的循环浸出，实现镍、铜等有价金属的分离和富集，并将除铁产出的硫酸循环使用，实现了全流程无废水、无废渣排放。
5.为实现其目的，本发明采用如下技术方案：一种硫酸铜循环浸出中冰镍回收有价金属的方法，包括以下步骤：a）常压浸出：将上述中冰镍加水浆化，加入常压密闭浸出反应釜，并将步骤e）中产出的部分结晶母液也加入常压密闭反应釜，控制液固体积质量比为4:1~6:1，进行常压浸出，控制浸出温度70~90℃、浸出终点ph为1.5~3.0；b）加压置换：常压浸出反应结束后将反应浆料及步骤c）得到的硫酸铜溶液加入加压反应釜中，升温进行加压置换浸出，控制浸出温度150~200℃、时间2~6h，反应结束后固液分离得到加压置换后液和置换渣；c）加压浸出：步骤b）得到的置换渣采用步骤e）得到的蒸发结晶冷凝水浆化后，加入加压反应釜，同时将步骤e）产出的部分结晶母液也加入加压反应釜中，控制液固体积质量比为4:1~6:1，升温并通入氧气进行加压浸出，控制浸出温度150~180℃、时间1~3h、氧分压0.1~0.3mpa，反应结束后固液分离得到硫酸铜溶液和铜渣；d）加压除铁：步骤b）得到的置换后液加入加压反应釜中，温度达到反应要求后通入氧气，进行加压除铁，控制除铁温度180~220℃、时间0.5~2h、氧分压0.1~0.3mpa，反应结
束后固液分离得到除铁后液和铁渣；e）蒸发结晶：步骤d）中得到的除铁后液经蒸发结晶得到粗硫酸镍钴结晶和结晶母液，结晶母液一部分返回常压浸出工序，另一部分返回加压浸出工序。
6.本发明全工艺流程实现水的循环利用，加压浸出工序得到浸出液（硫酸铜溶液）返回加压置换工序，蒸发结晶工序得到结晶母液返回加压浸出和常压浸出工序，实现全流程体积平衡。在整个处理流程启动时，加压置换工序可加入新配制的硫酸铜溶液启动反应，常压浸出和加压浸出过程中可加入水，代替正常生产时返回的结晶母液来启动整个流程。全流程工艺启动后，加压浸出液（硫酸铜溶液）返回加压置换工序，结晶母液返回常压浸出和加压浸出，实现全流程体积平衡。
7.作为本发明技术方案的优选，所述中冰镍来源于硫化镍矿火法熔炼中产出的低冰镍经转炉吹炼得到的低含铁的镍锍，其主要成分以重量百分比计为：ni:25-35%、cu:16-22%、fe:16-20%、co:0.34-0.70%、s:18-24%。
8.进一步地，所述常压浸出时间为2~5h。
9.本发明的有益效果在于：1、本发明针对硫化镍矿火法熔炼产出的中间物料中冰镍，提出一种硫酸铜循环浸出的方法，利用硫酸-硫酸铜浸出工艺，可实现镍、铜等有价金属的分离和富集，并实现铁的资源化回收利用。
10.2、本发明方法通过常压浸出工序解决了由于原料中铁、硫含量不同造成的全流程硫酸不平衡的问题，有效控制了全流程中的酸平衡。
11.3、本发明方法通过加压置换-加压浸出工序实现了利用铜离子浸出了中冰镍原料中铁、镍和钴金属，降低了全流程中硫酸消耗。
12.4、本发明方法通过控制体系中不同工艺段铜的浸出及溶液中铜、硫酸的浓度，可实现镍、铁的浸出，达到了有价金属的分离和富集及杂质元素的资源化回收利用的目的。整个工艺过程实现除铁过程中产出的硫酸的循环使用，与传统工艺相比，可有效减少酸碱试剂的消耗，且全流程无废水、无废渣排放。
13.5、本发明方法可将镍、铜、钴及贵金属转化为粗硫酸镍钴结晶和富集了贵金属的铜渣；铁转化为主要以三氧化二铁形式存在的铁渣，可作为生产铁精矿的原料使用，实现铁的资源化回收利用。
附图说明
14.图1为本发明硫酸铜循环浸出中冰镍回收有价金属的方法的工艺流程图。
具体实施方式
15.下面结合具体实施例对本发明的工艺过程进行详细说明。
16.实施例1本实施例中冰镍主要元素质量百分比见表1。
17.表1 实施例1中冰镍主要元素含量（wt%）
具体实施过程：1）将表1中中冰镍用水浆化后，加入常压密闭浸出反应釜，并将蒸发结晶工序产出的部分结晶母液也加入常压密闭浸出反应釜，控制液固体积质量比为5:1，进行常压浸出，控制浸出温度85℃、时间2.5h、浸出终点ph为1.68；2）将常压反应浆料及加压浸出的硫酸铜溶液打入加压反应釜中，进行加压置换浸出，控制浸出温度150℃、时间5h。反应结束后固液分离得到加压置换后液和置换渣；3）置换渣运用蒸发结晶冷凝水浆化后加入加压反应釜，并加入一定量的结晶母液（常压浸出所需结晶母液的剩余部分），控制液固体积质量比为5:1，升温并通入氧气进行加压浸出，控制浸出温度180℃、时间2h、氧分压0.1mpa。反应结束后固液分离得到硫酸铜浸出液和含贵金属的铜渣；4）将置换后液加入加压反应釜中，控制温度190℃、反应时间1h、氧分压0.1mpa进行加压除铁。反应结束固液分离得到除铁后液和铁渣；5）除铁后液经蒸发结晶得到粗硫酸镍钴结晶和结晶母液，结晶母液一部分返回常压浸出工序，另一部分返回加压浸出工序。
18.主要产出物粗硫酸镍钴结晶、铜渣和铁渣主要成分如表2。
19.表2 实施例1主要产出物成分（%）实施例2本实施例中冰镍主要元素质量百分比见表3。
20.表3 实施例2中冰镍主要元素含量（%）具体实施过程：1）将表3中中冰镍加水浆化后，加入常压密闭浸出反应釜，并将蒸发结晶工序产出的部分结晶母液也加入常压密闭反应釜，控制液固体积质量比为4:1，进行常压浸出，控制浸出温度90℃、时间2h、浸出终点ph为1.95；2）将常压反应浆料及加压浸出的硫酸铜溶液打入加压反应釜中，进行加压置换浸出，控制浸出温度180℃、时间3h。反应结束后固液分离得到加压置换后液和置换渣；3）置换渣采用蒸发结晶冷凝水浆化后加入加压反应釜，并加入一定量的结晶母液（常压浸出所需结晶母液的剩余部分），控制液固体积质量比为4:1，升温并通入氧气进行加压浸出，控制浸出温度150℃、时间3h、氧分压0.1mpa。反应结束后固液分离得到硫酸铜浸出液和含贵金属的铜渣；4）将置换后液加入加压反应釜中，控制温度180℃、时间0.5h、氧分压0.3mpa进行加压除铁。反应结束后固液分离得到除铁后液和铁渣；5）除铁后液经蒸发结晶得到粗硫酸镍钴结晶和结晶母液，结晶母液一部分返回常
压浸出工序，另一部分返回加压浸出工序。
21.主要产出物粗硫酸镍钴结晶、铜渣和铁渣主要成分如表4。
22.表4 实施例2主要产出物成分（%）实施例3本实施例中冰镍主要元素质量百分比见表5。
23.表5 实施例3中冰镍主要元素含量（%）具体实施过程：1）将表5中中冰镍加水浆化后，加入常压密闭浸出反应釜，并将蒸发结晶工序的部分结晶母液也加入常压密闭反应釜，控制液固体积质量比为6:1，进行常压浸出，控制浸出温度90℃、时间3h、浸出终点ph为2.0；2）将常压反应浆料及加压浸出的硫酸铜溶液加入加压反应釜中，进行加压置换浸出，控制浸出温度180℃、时间3h。反应结束后固液分离得到加压置换后液和置换渣；3）置换渣采用蒸发结晶冷凝水浆化后加入加压反应釜，并加入一定量的结晶母液（常压浸出所需结晶母液的剩余部分），控制液固体积质量比为6:1，升温并通入氧气进行加压浸出，控制浸出温度180℃、时间1.5h、氧分压0.3mpa。反应结束后固液分离得到硫酸铜浸出液和含贵金属的铜渣；4）将置换后液加入加压反应釜中，控制温度200℃、时间1h、氧分压0.2mpa进行加压除铁。反应结束后固液分离得到除铁后液和铁渣；5）除铁后液经蒸发结晶得到粗硫酸镍钴结晶和结晶母液，结晶母液一部分返回常压浸出工序，另一部分返回加压浸出工序。
24.主要产出物粗硫酸镍钴结晶、铜渣和铁渣主要成分如表6。
25.表6 实施例3主要产品成分（%）实施例4本实施例中冰镍主要元素质量百分比见表7。
26.表7 实施例4中冰镍主要元素含量（%）
具体实施过程：1）将表7中中冰镍加水浆化后，加入常压密闭浸出反应釜，并将蒸发结晶工序的部分结晶母液也加入常压密闭反应釜，控制液固体积质量比为4:1，进行常压浸出，控制浸出温度85℃、时间3h、浸出终点ph为3.0；2）将常压反应浆料及加压浸出的硫酸铜溶液加入加压反应釜，进行加压置换浸出，控制浸出温度160℃、时间5h。反应结束后固液分离得到加压置换后液和置换渣；3）置换渣采用蒸发结晶冷凝水浆化后，加入加压反应釜，并加入一定量的结晶母液（常压浸出所需结晶母液的剩余部分），控制液固体积质量比为4:1，升温并通入氧气进行加压浸出，控制浸出温度170℃、时间2h、氧分压0.2mpa。反应结束后固液分离得到浸出硫酸铜溶液和含贵金属的铜渣；4）将置换后液加入加压反应釜中，控制温度215℃、时间2h、氧分压0.1mpa进行加压除铁。反应结束后固液分离得到除铁后液和铁渣；5）除铁后液经蒸发结晶得到粗硫酸镍钴结晶和结晶母液，结晶母液一部分返回常压浸出工序，另一部分返回加压浸出工序。
27.主要产出物粗硫酸镍钴结晶、铜渣和铁渣主要成分如表8。
28.表8 实施例4主要产品成分（%）本发明针对火法熔炼产出的中冰镍，提供了一种流程简单、低成本的全湿法处理工艺，利用原料中铜的循环浸出，实现镍、铜等有价金属的分离和富集，并将除铁产出的硫酸循环使用，实现了全流程无废水、无废渣排放。技术特征：
1.一种硫酸铜循环浸出中冰镍回收有价金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：a）常压浸出：将上述中冰镍加水浆化，加入常压密闭浸出反应釜，并将步骤e）中产出的部分结晶母液也加入常压密闭反应釜，控制液固体积质量比为4:1~6:1，进行常压浸出，控制浸出温度70~90℃、浸出终点ph为1.5~3.0；b）加压置换：常压浸出反应结束后将反应浆料及步骤c）得到的硫酸铜溶液加入加压反应釜中，升温进行加压置换浸出，控制浸出温度150~200℃、时间2~6h，反应结束后固液分离得到加压置换后液和置换渣；c）加压浸出：步骤b）得到的置换渣采用步骤e）得到的蒸发结晶冷凝水浆化后，加入加压反应釜，同时将步骤e）产出的部分结晶母液也加入加压反应釜中，控制液固体积质量比为4:1~6:1，升温并通入氧气进行加压浸出，控制浸出温度150~180℃、时间1~3h、氧分压0.1~0.3mpa，反应结束后固液分离得到硫酸铜溶液和铜渣；d）加压除铁：步骤b）得到的置换后液加入加压反应釜中，温度达到反应要求后通入氧气，进行加压除铁，控制除铁温度180~220℃、时间0.5~2h、氧分压0.1~0.3mpa，反应结束后固液分离得到除铁后液和铁渣；e）蒸发结晶：步骤d）中得到的除铁后液经蒸发结晶得到粗硫酸镍钴结晶和结晶母液，结晶母液一部分返回常压浸出工序，另一部分返回加压浸出工序。2.如权利要求1所述的一种硫酸铜循环浸出中冰镍回收有价金属的方法，其特征在于，所述中冰镍来源于硫化镍矿火法熔炼中产出的低冰镍经转炉吹炼得到的低含铁的镍锍，其主要成分以重量百分比计为：ni:25-35%、cu:16-22%、fe:16-20%、co:0.34-0.70%、s:18-24%。3.如权利要求1所述的一种硫酸铜循环浸出中冰镍回收有价金属的方法，其特征在于，所述常压浸出时间为2~5h。
技术总结
本发明公开了一种硫酸铜循环浸出中冰镍回收有价金属的方法，中冰镍其主要成分为Ni:25-35%、Cu:16-22%、Fe:16-20%、Co:0.34-0.70%、S:18-24%。本方法采用硫酸-硫酸铜浸出工艺，通过设置常压浸出、加压置换、加压浸出、加压除铁、蒸发结晶等工艺过程，并控制体系中不同工艺段铜的浸出及溶液中铜、酸的浓度，实现镍、铁的浸出，该方法可将中冰镍中主要金属分离，实现有价金属的分离和富集及杂质金属的综合回收利用。最终，镍钴以粗硫酸镍钴结晶的形式分离，可衔接硫酸镍钴产品生产工艺；铜以含贵金属铜渣的形式分离，可衔接
铜冶炼和贵金属回收工艺；铁以三氧化二铁的形式分离，可衔接铁精矿生产工艺，实现铁资源化利用。实现铁资源化利用。实现铁资源化利用。
技术研发人员：郭金权 席海龙 陈彩霞 宗红星 张鹏 欧晓健 贺来荣 李全 郑鹏 卢苏君 孙渊君 张娟 马天飞 赵秀丽 苏俊敏 陈国举 徐文芳 张建玲 苏玉娟 陈茜
受保护的技术使用者：金川集团股份有限公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/4/17
声明：
“硫酸铜循环浸出中冰镍回收有价金属的方法与流程” 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：金川集团股份有限公司
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2024年07月25日 ~ 27日 
