权利要求
(1)将红土镍矿粉末、NiFe2O4晶种和碱性调节剂混合，进行磁化焙烧，得到矿相重构产物;
(2)将所述步骤(1)得到的矿相重构产物依次进行研磨和磁选，得到镍钴精矿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中红土镍矿粉末的粒度≥200目。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中NiFe2O4晶种的制备方法包括：将NiO和Fe2O3混合后进行焙烧，得到NiFe2O4晶种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述NiO和Fe2O3的物质的量之比为(0.8~1.2)：(0.8~1.2)。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述焙烧的温度为800~1000℃;焙烧的时间为30~60min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碱性调节剂包括Na2CO3、CaO和Na2S2O3中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中红土镍矿粉末、NiFe2O4晶种和碱性调节剂的质量之比为100：(5~20)：(2~8)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中磁化焙烧的温度为800~1000℃;磁化焙烧的时间为1~1.5h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中研磨为湿磨，所述矿相重构产物与湿磨试剂的质量之比为1：(100~120)。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中磁选的外加磁场强度为0~10000Oe;磁选时间为10~20min。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及火法冶金技术领域，尤其涉及一种富集红土镍矿中镍和钴的方法。
背景技术
[0002]红土镍矿是由含铁镁硅酸盐矿物(如橄榄石、辉石、角闪石)的超镁铁质岩经长期风化变质形成的，是镍和钴的重要矿石资源。根据红土镍矿分布的不同，湿法冶炼和火法冶炼工艺为目前提取镍钴元素的主流工艺，湿法冶炼主要过程为预处理、加压浸出、除杂、萃取和电解等;火法冶炼主要过程为干燥、筛分、破碎、还原焙烧和吹炼除杂等。然而，红土镍矿的镍品位一般为0.8%~3.0%，属于低品位镍矿，采用湿法或火法冶金直接提取红土镍矿中的金属镍，存在提取率低和产品质量差的问题。
[0003]因此，亟需提供一种从低品位红土镍矿中高效富集镍钴的方法。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，本发明提供的方法能够从红土镍矿中高效富集镍和钴。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，包括以下步骤：
(1)将红土镍矿粉末、NiFe2O4晶种和碱性调节剂混合，进行磁化焙烧，得到矿相重构产物;
(2)将所述步骤(1)得到的矿相重构产物依次进行研磨和磁选，得到镍钴精矿。
[0006]优选地，所述步骤(1)中红土镍矿粉末的粒度≥200目。
[0007]优选地，所述步骤(1)中NiFe2O4晶种的制备方法包括：将NiO和Fe2O3混合后进行焙烧，得到NiFe2O4晶种。
[0008]优选地，所述NiO和Fe2O3的物质的量之比为(0.8~1.2)：(0.8~1.2)。
[0009]优选地，所述焙烧的温度为800~1000℃;焙烧的时间为30~60min。
[0010]优选地，所述步骤(1)中的碱性调节剂包括Na2CO3、CaO和Na2S2O3中的一种或多种。
[0011]优选地，所述步骤(1)中红土镍矿粉末、NiFe2O4晶种和碱性调节剂的质量之比为100：(5~20)：(2~8)。
[0012]优选地，所述步骤(1)中磁化焙烧的温度为800~1000℃;磁化焙烧的时间为1~1.5h。
[0013]优选地，所述步骤(2)中研磨为湿磨，所述矿相重构产物与湿磨试剂的质量之比为1：(100~120)。
[0014]优选地，所述步骤(2)中磁选的外加磁场强度为0~10000Oe;磁选时间为10~20min。
[0015]本发明提供了一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，包括以下步骤：将红土镍矿粉末、NiFe2O4晶种和碱性调节剂混合，进行磁化焙烧，得到矿相重构产物;将所述矿相重构产物依次进行研磨和磁选，得到镍钴精矿。本发明以红土镍矿为原料，并添加碱性调节剂和NiFe2O4晶种，在磁化焙烧的过程中，促进尖晶石型铁氧体颗粒的形成与长大，得到富含镍钴的矿相重构产物;对富含镍钴的矿相重构产物进行研磨，下一步进行磁选，得到含镍钴的磁性组分，即为镍钴精矿，实现了镍钴元素的高效预富集。实施例结果显示，本发明提供的方法不仅操作简单，工艺流程短，且镍的增长率为1.09%以上，钴的增长率为0.088%以上，镍的回收率为79.3%以上，钴的回收率为87.8%以上。
附图说明
[0016]图1为本发明提供的方法流程示意图;
图2为本发明实施例1~4制备的镍钴精矿的XRD图;
图3为本发明对比例1~4制备的镍钴精矿的XRD图。
具体实施方式
[0017]本发明提供了一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，包括以下步骤：
(1)将红土镍矿粉末、NiFe2O4晶种和碱性调节剂混合，进行磁化焙烧，得到矿相重构产物;
(2)将所述步骤(1)得到的矿相重构产物依次进行研磨和磁选，得到镍钴精矿。
[0018]本发明将红土镍矿粉末、NiFe2O4晶种和碱性调节剂混合，进行磁化焙烧，得到矿相重构产物。
[0019]本发明对所述红土镍矿粉末的来源没有特殊限定，采用常规的红土镍矿，经过粉碎即可。在本发明中，所述粉碎的方法可以为研磨。在本发明中，所述红土镍矿优选为过渡型红土镍矿;以质量百分比计，所述红土镍矿的组分优选包括Ni 1~2%、Co 0.04~0.1%、Mn0.4~0.8%、Mg 8~12%、Fe 25~35%、O 30~50%、Si 14~18%、Cr 0.6~1.2%、Al 0.6~0.9%、Ti 0.2~0.4%和Zn 0.8~1.2%，更优选为Ni 1.58%、Co 0.059%、Mn 0.515%、Mg 10.322%、Fe30.360%、O 39.122%、Si 15.048%、Cr 0.985%、Al 0.733%、Ti 0.321%和Zn 0.927%。
[0020]在本发明中，所述红土镍矿粉末的粒度优选为≥200目。本发明采用上述粒度范围的红土镍矿粉末，更有利于在磁化焙烧时反应更加充分。
[0021]在本发明中，所述红土镍矿粉末的制备方法优选为：将红土镍矿研磨、烘干后过筛，得到红土镍矿粉末。
[0022]本发明对所述研磨的方法没有特殊限定，采用常规的研磨方法，能够减小红土镍矿的粒度即可。
[0023]在本发明中，所述烘干的温度优选为100~120℃，更优选为110~120℃;所述烘干的时间优选为20~24h，更优选为22~24h;所述过筛的筛孔优选为200目。
[0024]在本发明中，所述NiFe2O4晶种的制备方法优选包括：将NiO和Fe2O3混合后进行焙烧，得到NiFe2O4晶种。
[0025]在本发明中，所述NiO和Fe2O3的物质的量之比优选为(0.8~1.2)：(0.8~1.2)，更优选为1：1。本发明将NiO和Fe2O3的物质的量之比控制在上述范围，能够使NiO和Fe2O3充分反应形成NiFe2O4晶种。
[0026]本发明对所述NiO和Fe2O3混合的方法没有特殊限定，采用常规的混合方法，能够将二者混合均匀即可。在本发明的实施例中，所述混合的方法可以为研磨。
[0027]在本发明中，所述焙烧的温度优选为800~1000℃，更优选为900~1000℃;所述焙烧的时间优选为30~60min，更优选为30~40min。在本发明中，所述焙烧的气氛优选为空气。本发明在上述温度下进行焙烧，能够促进NiO和Fe2O3充分反应形成NiFe2O4晶种。
[0028]本发明优选将所述焙烧后得到的固体冷却至室温，得到NiFe2O4晶种。
[0029]在本发明中，所述碱性调节剂优选包括Na2CO3、CaO和Na2S2O3中的一种或多种，更优选为Na2CO3。本发明通过添加碱性调节剂降低反应的活化能，加快反应速率，促进镍矿物与铁矿物之间相互作用生成尖晶石铁氧体。
[0030]在本发明中，所述红土镍矿粉末、NiFe2O4晶种和碱性调节剂的质量之比优选为100：(5~20)：(2~8)，更优选为100：(5~10)：(5~8)。本发明将红土镍矿粉末、NiFe2O4晶种和碱性调节剂的质量之比控制在上述范围，更有利于促进尖晶石型铁氧体颗粒的形成与长大，得到富含镍钴的产物。
[0031]本发明对所述红土镍矿粉末、NiFe2O4晶种和碱性调节剂混合的方法没有特殊限定，采用常规的混合方法，能够将各组分混合均匀即可。在本发明中，所述混合的方法优选为研磨。
[0032]在本发明中，所述磁化焙烧的温度优选为800~1000℃，更优选为900~1000℃;所述磁化焙烧的时间优选为1~1.5h，更优选为1.2~1.5h。在本发明中，所述磁化焙烧的气氛优选为空气。本发明在上述温度和时间下进行磁化焙烧，能够促使磁化焙烧反应更加充分，提高矿相重构产物的磁性。
[0033]得到矿相重构产物后，本发明将所述矿相重构产物依次进行研磨和磁选，得到镍钴精矿。
[0034]在本发明中，所述研磨优选为湿磨。本发明通过湿磨能够利用分级设备分级，弃掉一定量的粗粒级颗粒，起到选矿的目的，提高产品纯度。本发明对所述湿磨的操作方法和具体参数没有特殊限定，采用常规的操作方法和具体参数进行调整，能够得到粒度较细的粉末即可。在本发明中，所述研磨后的产物颗粒的粒度优选为180~220目。
[0035]在本发明中，所述湿磨试剂优选为水，所述矿相重构产物与水的质量之比优选为1：(100~120)，更优选为1：(100~110)。本发明通过湿磨，并采用水作为试剂，能够得到粒度均匀的粉末，进而能够通过后续的磁选得到纯度较高的镍钴精矿。
[0036]本发明对所述磁选的具体操作方法没有特殊限定，采用常规的磁选方法均可。在本发明的实施例中，所述磁选优选为湿法磁选，所述湿法磁选的装置可以为湿式磁选机。
[0037]在本发明中，所述磁选的外加磁场强度优选为0~10000Oe，更优选为8000~10000Oe;所述磁选时间优选为10~20min，更优选为15~20min。本发明在上述磁场强度下进行磁选，更有利于提高磁选的效率。
[0038]本发明优选对所述湿法磁选得到的固体和磁选液体分离，然后所述固体经过干燥得到镍钴精矿;所述磁选液依次进行抽滤和滤渣干燥，得到磁选尾渣。
[0039]在本发明的实施例中，所述干燥和滤渣干燥的温度可以为120℃，所述干燥和滤渣干燥的时间可以为8h。本发明通过干燥和滤渣干燥能够将磁选后得到的固体和磁选液中的滤渣干燥，得到干燥的镍钴精矿和磁选尾渣。
[0040]本发明提供的方法流程示意图优选如图1所示。从图1可以看出，本发明将红土镍矿为原料，将其细磨(即研磨)后，与添加剂(即碱性调节剂)和晶种(即NiFe2O4晶种)混合均匀后进行磁化焙烧，然后经过湿磨和磁选得到磁选液和磁性物质冲洗液;将磁选液抽滤和干燥得到磁选尾渣;将磁性物质冲洗液进行抽滤和干燥得到含镍钴的磁性组分，即为镍钴精矿，实现了镍钴元素的高效预富集。
[0041]本发明提供的方法利用晶种和碱性添加剂促进了尖晶石型铁氧体颗粒的形成与长大，进一步提高了镍钴的品位和回收率;本发明不仅工艺简单、制备成本低，并且实现了红土镍矿的高值化利用，兼具经济效益和环保效益。
[0042]下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]本发明实施例使用的红土镍矿选自来自印尼的过渡型红土镍矿，其中以质量百分比计，Ni 1.58%、Co 0.059%、Mn 0.515%、Mg 10.322%、Fe 30.360%、O 39.122%、Si 15.048%、Cr 0.985%、Al 0.733%、Ti 0.321%和Zn 0.927%，余量为不必要的杂质。
[0044]本发明实施例使用的NiFe2O4晶种的制备方法为：按照物质的量之比NiO：Fe2O3=1:1分别称取NiO和Fe2O3纯物质，将其置于研钵中充分研磨，使两者混合均匀，然后放入刚玉坩埚中，将刚玉坩埚置于马弗炉中加热至1000℃并保温30min，自然冷却至室温，得到NiFe2O4晶种。
[0045]实施例1
一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，步骤为：
(1)将红土镍矿110℃下烘干24h，研磨过200目筛，得到红土镍矿粉末;将10g红土镍矿粉末、0.5g的NiFe2O4晶种和0.8g的Na2CO3研磨混合均匀后，放入坩埚在马弗炉中，1000℃下焙烧1h，得到矿相重构产物;
(2)将所述步骤(1)得到的矿相重构产物与蒸馏水按照质量之比为1：100进行湿磨，然后用湿式磁选机进行磁选分离，磁选机设置的外加磁场强度为8000Oe;磁选时间为15min，结束后用蒸馏水将磁性物质完全冲洗下来，真空抽滤，对抽滤后的含镍钴磁性组分进行干燥，干燥温度为120℃，时间为8h，得到镍钴精矿。
[0046]实施例2
一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，步骤为：
(1)将红土镍矿110℃下烘干24h，研磨过200目筛，得到红土镍矿粉末;将10g红土镍矿粉末、1g的NiFe2O4晶种和0.8g的Na2CO3研磨混合均匀后，放入坩埚在马弗炉中，1000℃下焙烧1h，得到矿相重构产物;
(2)将所述步骤(1)得到的矿相重构产物与蒸馏水按照质量之比为1：100进行湿磨，然后用湿式磁选机进行磁选分离，磁选机设置的外加磁场强度为8000Oe;磁选时间为15min，结束后用蒸馏水将磁性物质完全冲洗下来，真空抽滤，对抽滤后的含镍钴磁性组分进行干燥，干燥温度为120℃，时间为8h，得到镍钴精矿。
[0047]实施例3
一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，步骤为：
(1)将红土镍矿110℃下烘干24h，研磨过200目筛，得到红土镍矿粉末;将10g红土镍矿粉末、1.5g的NiFe2O4晶种和0.8g的Na2CO3研磨混合均匀后，放入坩埚在马弗炉中，1000℃下焙烧1h，得到矿相重构产物;
(2)将所述步骤(1)得到的矿相重构产物与蒸馏水按照质量之比为1：100进行湿磨，然后用湿式磁选机进行磁选分离，磁选机设置的外加磁场强度为8000Oe;磁选时间为15min，结束后用蒸馏水将磁性物质完全冲洗下来，真空抽滤，对抽滤后的含镍钴磁性组分进行干燥，干燥温度为120℃，时间为8h，得到镍钴精矿。
[0048]实施例4
一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，步骤为：
(1)将红土镍矿110℃下烘干24h，研磨过200目筛，得到红土镍矿粉末;将10g红土镍矿粉末、2g的NiFe2O4晶种和0.8g的Na2CO3研磨混合均匀后，放入坩埚在马弗炉中，1000℃下焙烧1h，得到矿相重构产物;
(2)将所述步骤(1)得到的矿相重构产物与蒸馏水按照质量之比为1：100进行湿磨，然后用湿式磁选机进行磁选分离，磁选机设置的外加磁场强度为8000Oe;磁选时间为15min，结束后用蒸馏水将磁性物质完全冲洗下来，真空抽滤，对抽滤后的含镍钴磁性组分进行干燥，干燥温度为120℃，时间为8h，得到镍钴精矿。
[0049]对比例1
一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，步骤如实施例1，区别在于，不添加Na2CO3添加剂，其余步骤与实施例1相同。
[0050]对比例2
一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，步骤如实施例2，区别在于，不添加Na2CO3添加剂，其余步骤与实施例2相同。
[0051]对比例3
一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，步骤如实施例3，区别在于，不添加Na2CO3添加剂，其余步骤与实施例3相同。
[0052]对比例4
一种富集红土镍矿中镍和钴的方法，步骤如实施例4，区别在于，不添加Na2CO3添加剂，其余步骤与实施例4相同。
[0053]测试例
实施例1~4和对比例1~4测定镍钴品位和回收率，结果如表1。
[0054]表1 实施例1~4和对比例1~4镍钴元素的增长率和回收率
[0055]实施例1~4制备的镍钴精矿的XRD图如图2所示;对比例1~4制备的镍钴精矿的XRD图如图3所示。在图2和图3中，5%晶种+8%Na2CO3代表实施例1制备的镍钴精矿的XRD曲线，10%晶种+8%Na2CO3代表实施例2制备的镍钴精矿的XRD曲线，15%晶种+8%Na2CO3代表实施例3制备的镍钴精矿的XRD曲线，20%晶种+8%Na2CO3代表实施例4制备的镍钴精矿的XRD曲线。
[0056]从表1和图2~3可以看出，本发明提供的NiFe2O4晶种和Na2CO3联用与红土镍矿磁化焙烧对镍钴分离和回收具有较好的效果。这是由于本发明将红土镍矿、碱性调节剂和NiFe2O4晶种进行磁化焙烧，促进尖晶石型铁氧体颗粒的形成与长大，得到富含镍钴的矿相重构产物;对富含镍钴的矿相重构产物进行湿磨，下一步进行磁选，得到含镍钴的磁性组分，即为镍钴精矿，实现了镍钴元素的高效预富集。本发明提供的方法不仅工艺简单、制备成本低，并且实现了红土镍矿的高值化利用，兼具经济效益和环保效益。
[0057]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
说明书附图(3)
