一種利用堿渣和酸洗廢液提取紅土鎳礦中鎳鈷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于資源循環(huán)利用和礦物加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用堿渣和酸洗廢液提 取紅土鎳礦中鎳鈷的方法，尤其涉及一種利用純堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的堿渣和鋼鐵酸洗廢液 提取紅土鎳礦中鎳鈷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 純堿作為基礎(chǔ)的大宗型化工產(chǎn)品，自19世紀(jì)末誕生以來，就對世界工業(yè)的進(jìn)步貢 獻(xiàn)了巨大力量。在2010~2014年間，我國純堿產(chǎn)能由2010年底的2640萬噸擴建到2014年的 3300萬噸，年均增長率約5.2 %，成為世界第一純堿生產(chǎn)大國。但是，與"全球老大"光環(huán)相伴 相隨的，是堿渣排放量第一。雖然我國采用氨堿法純堿的比重已逐漸下降，但產(chǎn)量占比仍近 五到六成左右。按照這個比例，氨堿法產(chǎn)生的純堿為1400~1700萬噸左右。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為， 每生產(chǎn)1噸純堿要排放10立方米廢液，其中固體含量(干基)約3%。那么，采用氨堿法生產(chǎn)純 堿將會產(chǎn)生450~500萬噸堿渣。堿渣中含大量氯離子，pH值較高，在雨水等沖淋作用下又會 隨水進(jìn)入土壤，污染地下水。堿渣自發(fā)明氨堿法制堿的工藝以來，其所帶來的環(huán)境問題，在 全球范圍內(nèi)一直是一個世紀(jì)難題。目前，歐美等發(fā)達(dá)國家通過淘汰氨堿法的方式來避免堿 渣帶來的污染。但我國由于技術(shù)及資源的限制，氨堿法仍無法完全淘汰，因此，若要處理數(shù) 量如此龐大的堿渣，需購置價格不菲的專業(yè)設(shè)備并投入高昂的運行維護費用。在成本面前， 各堿廠對堿渣就不做任何處理，直接將堿渣堆積在海邊河邊，這樣勢必會占用土地，而且還 會危及航道，造成海域、河流不同程度的污染和淤塞，甚至危及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。
[0003] 鋼板是汽車工業(yè)、家用電器、集裝箱運輸以及焊管生產(chǎn)行業(yè)的重要原材料。由于放 置過久的鋼板表面往往會形成一層氧化鐵皮，因此鋼板冷乳前都需要經(jīng)過酸洗來除去這層 氧化鐵皮，這樣一來就會消耗大量的酸，從而產(chǎn)生了大量的廢酸。一般來說，冷乳廠產(chǎn)出的 廢酸中游離鹽酸的含量約為l〇wt%，游離鐵離子的含量約為20~30wt% ;以一個中小型的 冷乳廠為例，其每天廢酸量多達(dá)數(shù)十至上百噸，而目前處理冷乳廠產(chǎn)出的廢酸的方法主要 有中和法、焙燒法、蒸發(fā)法和硫酸置換法等。
[0004] 目前，我國正處于工業(yè)化階段，隨著經(jīng)濟發(fā)展的加速，對鎳的需求也日益增長，從 2005年開始中國已取代日本成為世界上鎳消費量最大的國家。目前世界上65%的鎳用于生 產(chǎn)不銹鋼。隨著不銹鋼業(yè)的快速發(fā)展，世界上對鎳的需求也不斷增加，出現(xiàn)了供不應(yīng)求的狀 況。目前可供人類開發(fā)利用的鎳資源只限于陸地的硫化鎳礦和以紅土鎳礦為主的氧化鎳礦 兩種，其中硫化礦約占30wt % %，紅土鎳礦約占70wt %。硫化鎳礦由于其易于開采和利用， 已經(jīng)被大量開發(fā)，資源越來越少。這使得開發(fā)利用紅土鎳礦的任務(wù)越來越緊迫。紅土鎳礦具 有礦產(chǎn)資源豐富、可露天開采、勘察和采礦成本低等優(yōu)勢。這些優(yōu)勢使紅土鎳礦具有更加廣 闊的開發(fā)利用前景。
[0005] 由此可見，工業(yè)廢物如純堿堿渣和工業(yè)廢酸若不處理，將對周邊環(huán)境造成極大的 危害。因此，如何有效低成本的利用工業(yè)廢物如純堿堿渣和工業(yè)廢酸，以及合理開發(fā)利用紅 土鎳礦是亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種堿渣和酸洗廢液提取紅土鎳礦中 鎳鈷的方法，該方法利用充分利用了純堿生產(chǎn)中產(chǎn)生的堿渣和鋼鐵酸洗廢酸作為生產(chǎn)原材 料制備的復(fù)合添加劑，然后將復(fù)合添加劑與紅土鎳礦混合進(jìn)行高溫氯化焙燒。焙燒后經(jīng)煙 氣回收得到氯化鎳、氯化鈷粉末以及堿性球團。
[0007] 本發(fā)明充分利用了堿渣中的碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鎂、氯化鈣和氯化鈉以及酸洗 廢酸中的游離酸和氯化亞鐵，將兩種工業(yè)廢物轉(zhuǎn)化為復(fù)合添加劑并作為過渡型紅土鎳礦高 溫氯化焙燒的原料，變廢為寶，降低了生產(chǎn)成本，大大減輕了環(huán)境負(fù)擔(dān)。
[0008] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0009] 第一方面，本發(fā)明提供了一種利用堿渣和酸洗廢液提取紅土鎳礦中鎳鈷的方法， 所述方法包括以下步驟：
[0010] (1)將堿渣加入至酸洗廢液中，攪拌混合進(jìn)行反應(yīng)，制得復(fù)合添加劑；
[0011] (2)將步驟（1)得到復(fù)合添加劑加入到經(jīng)過預(yù)處理后的紅土鎳礦中，混合均勻，造 粒得到紅土鎳礦生球團，然后靜置固化；
[0012] (3)將步驟(2)靜置固化后的紅土鎳礦生球團置于焙燒爐中進(jìn)行氯化焙燒，得到堿 性球團，焙燒過程中產(chǎn)生的氯化鎳和氯化鈷粉末隨煙氣進(jìn)行回收。
[0013] 本發(fā)明充分利用了堿渣中的碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鎂、氯化鈣和氯化鈉以及酸洗 廢酸中的游離酸和氯化亞鐵。在制備過程中，反應(yīng)會生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵。氫氧化亞 鐵會分解生成氧化亞鐵，氧化亞鐵具有很強的活性，可以破壞紅土鎳礦的晶格，有利于其氯 化反應(yīng)。而氫氧化鐵分解生成氧化鐵，由于氧化鐵難以被氯化，因此氫氧化鐵的加入可以抑 制鐵的氯化反應(yīng)，從而促進(jìn)鎳的氯化反應(yīng)。同時，復(fù)合添加劑含有一定量的氯化鈣、氯化鎂、 氯化鈉、氫氧化亞鐵和氫氧化鐵，這些產(chǎn)物都是在離子層面反應(yīng)而得到的。其中的氫氧化亞 鐵易形成膠體，和氯化鈣混合后具有速凝固化的效果，該復(fù)合添加劑的加入能夠有效的填 充紅土鎳礦的空隙，降低了生球的孔隙率，從而進(jìn)一步提高生球的密實度，增強了生球的強 度以及抗爆溫度，因此完全可以替代水和膨潤土進(jìn)行參與造粒，填補紅土鎳礦生球團強度 不高、成球差以及爆裂溫度低以及添加膨潤土降低品位等缺點。
[0014] 本發(fā)明中，所述堿渣為工業(yè)制備純堿過程中產(chǎn)生的廢渣，即只要是在制備純堿的 過程中產(chǎn)生的廢渣均可用于本發(fā)明中，其具體成分見表1。
[0015] 表1:堿渣成分表 「00161
LUUI/J 小及明ψ，尸/Γ還酸沉isy儀刀粥飫王廣觀1現(xiàn)十對粥飫衣囬進(jìn)仃涫沉廣王的'吊規(guī)的酸 洗廢液，即只要是鋼鐵表面處理所得的任意酸洗廢酸均可用于本發(fā)明中，其成分也是各領(lǐng) 域技術(shù)人員所公知的，其鐵元素的含量為一般為20~30wt%，鹽酸含量一般為8~15wt%。
[0018] 本發(fā)明中，步驟(3)所述的堿性球團為鐵含量在50~62wt%的球團。
[0019] 本發(fā)明在復(fù)合添加劑的制備過程中，主要發(fā)生的反應(yīng)如下：
[0020] FeCl2+CaC〇3+H2〇=Fe(OH)2 丄+CaCl2+C〇2 丁
[0021] FeCl2+CaO+H2〇 = Fe(OH)2|+CaCl2
[0022] FeCl2+Mg(OH)2 = Fe(OH)2 丄+MgCl2
[0023] 2HCl+CaC〇3 = CaCl2+C〇2T+H2〇
[0024] 2HCl+CaO+H2〇 = CaCl2+2H2〇
[0025] 2HCl+Mg(0H)2=MgCl2+H20
[0026] 4Fe (OH) 2+O2+2H2O = 4Fe (OH) 3
[0027]
[0028] 其中，M為反應(yīng)過程中參加反應(yīng)的金屬元素。
[0029] 以下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制，通過 以下技術(shù)方案，可以更好的達(dá)到和實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。
[0030] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟（1)中所述堿渣和酸洗廢液按固液比1: (3~5)進(jìn)行 混合，例如1:3、1:4或1:5等，但并不僅限于所列數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值同樣適用，進(jìn)一 步優(yōu)選為1: (3~4)。若固液比為小于1:3,會造成復(fù)合添加劑中氯的含量不足，影響焙燒階 段鎳的氯化，造成鈷的揮發(fā)率降低;若固液比為大于1:5,過量的氯化亞鐵會降低焙燒階段 鎳的氯化率，增加鐵的氯化率，過量的含水量也會導(dǎo)致無法造球，同時增加生產(chǎn)成本;本發(fā) 明中又以堿渣和酸洗廢液的固液比為1: