红土镍矿的热解硫化选矿方法及金属硫化物和应用与流程

1.本发明属于有色金属矿石选矿技术领域，涉及一种红土镍矿的热解硫化选矿方法及制备的金属硫化物和应用。

背景技术：

2.据美国地质调查局2015年发布的数据显示，全球探明镍基础储量约8100万吨，资源总量14800万吨，基础储量的约60％为红土镍矿，约40％为硫化镍矿。

3.硫化镍矿主要分布在南北纬度30

°

以上的地区，比如中国甘肃省金川镍矿带、吉林省磐石镍矿带；加拿大安大略省萨德伯里(sudbury)镍矿带；加拿大曼尼托巴省林莱克的汤普森(lynn lake-thompson)镍矿带；俄罗斯科拉(kojia)半岛镍矿带；俄罗斯西伯利亚诺里尔斯克(hophhjibck)镍矿带；澳大利亚坎巴尔达(kambalda)镍矿带；博茨瓦纳塞莱比-皮奎(selebi phikwe)镍矿带；芬兰科塔拉蒂(kotalahti)镍矿带等处。

4.红土镍矿主要分布在赤道附近，比如南太平洋的新喀里多尼亚(new caledonia)镍矿区；印度尼西亚的摩鹿加(moluccas)和苏拉威西(sulawesi)地区镍矿带；菲律宾巴拉望(palawan)地区镍矿带；澳大利亚的昆士兰(queensland)地区镍矿带；巴西米纳斯吉拉斯(minas gerais)和戈亚斯(goias)地区镍矿带；古巴的奥连特(oriente)地区镍矿带；多米尼加的班南(banan)地区镍矿带；希腊的拉耶马(lary mma)地区镍矿带；以及缅甸和阿尔巴尼亚等国的一些镍矿带。

5.在2010年以前，全世界原生镍资源供给主要是硫化镍矿提供，随着硫化镍矿资源开采成本的增加，世界各国特别是中国对红土镍矿的研究深入，到2020年全世界原生镍供给60％以上取之于红土镍矿。

6.赤道附近的红土镍矿主要分为两种，一种是硅镁型红土镍矿，其特点是镍含量较高、铁含量较低、二氧化硅含量较高，其矿石中二氧化硅含量大多在35wt％以上；另一种是褐铁矿，其特点是二氧化硅含量较低，镍含量低，铁含量较高，其矿石中铁的氧化物含量大多在30wt％以上；其典型成分如下表1和表2：

7.表1某硅镁型红土镍矿成分含量表 样品来源：苏拉威西硅镁型红土镍矿(高镍矿)

[0008][0009]

表2某褐铁矿型红土镍矿成分含量表 样品来源：菲律宾巴拉望矿区(低镍矿)

[0010][0011]

从上面两个表中，我们可以看出两种红土镍矿的共同点是水份含量高，同时有价金属含量较低，特别是硅镁型红土镍矿，其有价金属往往总含量不到20wt％，因为脉石太多烧结困难，加上高炉焦比较高，硅镁型红土镍矿使用高炉冶炼工艺目前已经被淘汰；只有极

个别铁含量超过45wt％的褐铁矿型红土镍矿采用高炉冶炼，但是其焦比均超过500kg/吨铁，高焦比成本导致这种矿物和冶炼工艺的产品市场非常局限。

[0012]

红土镍矿的优势是开采成本低、目前主要是露天开采，2021年11月印尼当地红土镍矿价格为45美元/湿吨(含镍1.7wt％)；但是红土镍矿最大的缺点是含水率高且镍品位普遍偏低，同时目前技术无法选矿富集。近年来中国、印尼、韩国、日本等工厂使用的红土镍矿大多镍含量在2.5wt％以下。自2020年开始，受印尼禁矿影响，2021年中国国内使用的菲律宾红土镍矿品位更低，大多数镍品位甚至只有1.3wt％.

[0013]

红土镍矿目前主流的冶炼工艺有两种，一种是采用回转窑+矿热电炉的rkef火法冶炼工艺(见图2)，这种工厂目前在中国和印尼大量投建，截至2021年底约有260万吨金属镍产能，约占红土镍矿冶炼工艺市场的80％；另一种是湿法工艺技术，目前全世界投产的工厂不多，截至2021年底约有20万吨金属镍产能，约占红土镍矿冶炼工艺市场的8％，典型的工厂有巴布亚新几内亚的中冶瑞木项目和印度尼西亚obi岛力勤项目。

[0014]

红土镍矿的火法冶炼一般将铁钴镍作为有价金属提炼，在1450-1600℃的高温条件下，加还原剂将铁钴镍金属与硅镁渣熔融分离，渣量一般为金属量的5-8倍，渣量巨大。

[0015]

红土镍矿的湿法冶炼，更是大海捞针，往往将在红土镍矿中不到2wt％的镍钴用化学药剂进行浸出，渣量更是庞大到目标金属的几十倍。加上湿法投资较高，酸浸尾渣较难处理，并且对红土镍矿品位要求较高，必须使用高钴矿才有较好的经济效益，所以目前红土镍矿冶炼主要还是以rkef火法冶炼工艺为主。

[0016]

目前所有铁合金火法冶炼工艺中，红土镍矿是渣量最大的矿物，大量的冶炼能耗耗损在渣上。比如采用rkef(回转窑+电炉)工艺冶炼红土镍矿其电耗为3500-6000kw/吨合金。

[0017]

多年前焦炭价格低于800人民币/吨的时候，也有人使用高炉冶炼硅镁型红土镍矿，采用高炉工艺冶炼硅镁型红土镍矿其焦比超过了2吨/吨合金，在焦炭价格步步高涨的市场行情下，高炉技术目前已经无人使用，只有少量工厂采用高炉冶炼混矿后铁含量高于50wt％的褐铁矿型红土镍矿，来生产镍含量2％左右的镍铁合金。

[0018]

无数技术工作者为了降低红土镍矿冶炼能耗，都做了大量的技术研究。但是红土镍矿成矿大多是硅镁型橄榄岩，镍分子高度嵌入脉石中，导致其一直以来使用传统的浮选、重选、磁选等选矿工艺都无法直接将镍从红土镍矿中工业化分离出来。

[0019]

最近几年，很多人试着使用磁化焙烧工艺和回转窑直接还原工艺来处理红土镍矿，其虽然整体能耗降低了，但是其吨镍生产成本的经济性还是无法与主流的rkef工艺抗衡，主要原因有二：第一，磁化焙烧和直接还原工艺，都是在1200℃以上的高温条件下将有用矿物和脉石一块处理，虽然比主流技术rkef的处理温度1500℃低了很多，但是其高温能耗还是大量浪费在脉石上；第二，磁化焙烧和磁选工艺最大的问题是磁选选不干净、镍的收得率太低，其处理低品位红土镍矿的产品在200目的磁选产品中含渣量都超过了15％，尾矿尾渣中也有大量的镍金属丢失。这就导致磁化焙烧和磁选工艺无法在经济性上无法抗衡收得率高于95％以上的rkef技术，使得这两种工艺在大规模工业化推广上存在很大障碍。

[0020]

因此，开发一种新的方法，能够很有经济性的从红土镍矿中分离出有用矿物来冶炼，减少冶炼渣量，把脉石浪费的能耗降低，是目前红土镍矿行业迫切需要解决的重大课题之一。

技术实现要素：

[0021]

本发明解决的技术问题是目前红土镍矿无法选矿，导致的冶炼过程渣量特别大的问题，本发明开发出了一种红土镍矿的热解硫化选矿方法及制备的金属硫化物和应用，该方法将红土镍矿干燥去除自由水后，再加入硫化剂一同加热，使得红土镍矿中的镍钴氧化物转化成硫化物，然后采用目前成熟的硫化镍钴浮选技术，使得红土镍矿在一定条件下可以选矿，为下游冶炼工序减少了大量的脉石形成的渣，从而降低了红土镍矿冶炼的能耗问题，具有极大的经济和社会价值。

[0022]

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

[0023]

本发明的目的之一是提供一种红土镍矿的热解硫化选矿方法，包括如下步骤：

[0024]

s1)将红土镍矿任选地干燥后，得到干红土镍矿；

[0025]

s2)将干红土镍矿与硫化剂加热反应脱去部分自由水后，得到硫化混合矿；

[0026]

s3)将所述硫化混合矿破碎研磨后得到粉矿，然后将粉矿送入选矿工序，分离得到金属硫化物和剩余的尾矿。

[0027]

在本发明中，选矿工序采用现有常规浮选药剂和常规的浮选工艺，浮选出金属硫化物即可。尾矿主要组份是氧化镁和二氧化硅，剩余的硅镁尾矿可进一步处理用作建材或水泥添加剂。

[0028]

在本发明中，步骤s1)中的干燥和步骤s2)中的硫化工序可以在同一个设备内，也可以分开在两个设备内进行，主要根据原矿水份来决定，比如在印尼和菲律宾雨季红土镍矿水份在38％以上，则分开两段工艺设备处理；旱季红土镍矿水份在30％左右，则在同一个设备内处理即可；干燥和硫化炉窑设备可以为回转窑、竖窑、隧道窑、箱式炉中的一种或几种，优选的设备是回转窑。

[0029]

优选地，步骤s1)中，红土镍矿选自硅镁型红土镍矿；和/或，

[0030]

红土镍矿干燥前的含水量大于30wt％，优选≤45wt％；

[0031]

干燥后的含水量≤30wt％，优选为23-28wt％；和/或，

[0032]

干燥的温度为200-400℃，干燥的时间为0.5-2小时。

[0033]

优选地，步骤s1)中，红土镍矿的主要包括以下成分：ni≥0.6wt％，co≥0.01wt％，fe≥5.0wt％，mgo≥2wt％，sio2≥5wt％。

[0034]

优选地，在本发明中，步骤s2)中，硫化剂的加入量为干红土镍矿重量的5wt％—12wt％。

[0035]

硫化剂的作用是利用镍钴的亲硫性，使得红土镍矿中的氧化镍钴与硫反应生成硫化镍，其主要反应如下：

[0036]

ni2o3+s

→

nis+o2；

[0037]

ni2o3+fes2→

nis+feo；

[0038]

co2o3+s

→

cos+o2；

[0039]

co2o3+fes2→

cos+feo；在此过程中控制反应条件，使得镍钴金属至少被硫化，可以根据下游冶炼工序的需求来控制红土镍矿中的铁是否需要硫化。

[0040]

比如下游冶炼工序是闪速炉或吹炼炉，则可在硫化工序中尽可能的将红土镍矿中的铁硫化成硫化铁；硫化镍钴和硫化铁一块在浮选工序中被选出，在下游冶炼工序中硫化铁燃烧反应可以补充冶炼工序中需要的热量。

[0041]

如下游工序为湿法工艺，则控制反应条件在硫化工序中尽可能的不要将红土镍矿中的铁硫化，最后将反应完成的物料进行破碎研磨，进入选矿工序。先浮选捕捉硫化镍钴得到镍钴精矿，再对富含氧化铁的尾矿进一步选矿得到铁精矿，铁精矿的选矿可以根据氧化铁的成分采取浮选、磁选、重选中的一种或几种方法，最后将剩余的硅镁型尾渣粉干燥后用作建材或水泥添加剂。

[0042]

优选地，

[0043]

步骤s2)中，所述硫化剂选自硫单质或硫化物中的至少一种。

[0044]

更优选地，步骤s2)中，所述硫化物选自黄铁矿；和/或，

[0045]

加热反应的温度为500-700℃，加热反应的时间为1-3小时；

[0046]

优选步骤s1)和步骤s2)的加热热源干燥和硫化工序的热源可以是电热器、燃料燃烧器提供，也可以是下游冶炼工序或其余就近工厂的尾气或余热来提供，优选的热源为下游冶炼工序的炉窑尾气和余热。

[0047]

优选地，步骤s3)中，所述金属硫化物至少包括硫化镍钴；

[0048]

所述选矿工序至少包括浮选选矿工序；

[0049]

优选所述金属硫化物还包括硫化铁；

[0050]

优选所述选矿工序还包括重力选矿和/或磁选选矿工序。

[0051]

本发明的目的之二是提供本发明的目的之一所述的红土镍矿的热解硫化选矿方法制备的金属硫化物，其特征在于，所述金属硫化物至少包括硫化镍钴，优选所述金属硫化物还包括硫化铁。

[0052]

优选地，所述金属硫化物中，nis的含量≥9.8wt％；cos的含量≥0.38wt％；

[0053]

优选所述金属硫化物中，nis的含量≥16.6wt％；cos的含量≥1.18wt％。

[0054]

本发明的目的之三是提供本发明的目的之二所述的金属硫化物在制备含镍和/或钴的化合物中的应用。

[0055]

本发明实施例提供的上述技术方案，至少具有如下有益效果：

[0056]

(1)本发明利用镍钴与硫的亲和力大于与氧的亲和力原理，将红土镍矿中的镍钴使用硫磺或黄铁矿硫化，使得红土镍矿中的镍以硫化物形式单独浮选出来，因为硫化镍钴目前选矿技术和药剂成熟，且经济性很好，这样就使得红土镍矿后续冶炼渣量大幅减少，降低了综合能耗。本发明解决了长期以来红土镍矿无法选矿的根本问题，节约了冶炼工序能源。

[0057]

本发明的干燥步骤或硫化步骤中所用的温度低，相对于现有火法冶炼工艺，能耗更小；同时本发明的工艺设备，适合和红土镍矿冶炼工厂建设在一个厂区，利于使用冶炼炉窑的尾气和余热来对红土镍矿进行干燥和硫化，进一步降低了能耗，因为冶炼炉窑余热往往大于800℃，其输送到本发明所述的干燥和硫化设备内，刚刚好满足工艺温度需求，进一步提高了能源综合利用效率，更加节约了能源。本发明可以在红土镍矿选冶行业大力推广，具有显著的经济效益及社会效益。

附图说明

[0058]

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于

本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0059]

图1为本发明的红土镍矿的热解硫化选矿方法的工艺流程图；

[0060]

图2为现有的采用回转窑+矿热电炉的rkef火法冶炼工艺示意图；

[0061]

图3为本发明实施例2技改后工艺设备图。

[0062]

附图标记说明：

[0063]

1-干燥窑，2-焙烧窑，3-矿热电炉，4-重选设备水力旋流器和5-浮选机。

具体实施方式

[0064]

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

[0065]

实施例1

[0066]

如图1所示，为本发明的红土镍矿的热解硫化选矿方法的工艺流程图；本发明的红土镍矿的热解硫化选矿方法的详细步骤如下：

[0067]

某冶炼项目为采矿、冶炼一体化项目，冶炼工厂建设在红土镍矿矿区内。其冶炼工艺采用60000kva镍铁冶炼rkef工艺(回转窑+电炉)且已建成(如图2)，包括干燥窑1，焙烧窑2和矿热电炉3，目前拟改造工艺，利用本发明降低渣量，精矿加入电炉冶炼。

[0068]

其方案如下：经化验，红土镍矿原矿平均含镍1.78wt％、含钴0.03wt％、含铁19wt％、水分含量38％。首先在干燥窑内在300℃温度下将湿矿干燥到水份25％，然后将干矿加入焙烧窑，在焙烧窑内持续喷入红土镍矿干矿重量的8％的热融硫磺，焙烧窑温度控制在600℃，控制窑体转速使得焙烧时间控制在1.5小时。其干燥窑利用焙烧窑尾气余热干燥湿矿，其焙烧窑利用rkef工艺的电炉高温热烟气提供热量。硫化焙砂经冷却研磨成200目》80％的矿粉，加入浮选机，加入1

×

10-4

mol/l的浮选剂戊黄药，先捕捉硫化镍钴得到镍钴精矿，中间尾矿经过回转窑干燥，然后通过磁选进一步选矿得到铁精矿，最终尾矿处理后作为建材原料。

[0069]

经实验，硫化镍钴精矿的综合收得率为79％，硫化镍钴精矿成分如下表3：

[0070]

表3

[0071]

组份niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％19.60.3813.9836184.12

[0072]

选矿后剩余的硅镁尾矿的渣量为硫化镍钴精矿的12.9倍。

[0073]

本发明制备的硫化镍钴精矿粉经压滤，干燥，造球，加入电炉冶炼，得到镍钴合金。相比较其原矿其入炉品位由1.8％不到，经硫化选矿，入炉镍含量提高到干基[ni]》18wt％以上，也就是原本13吨原矿要加入电炉冶炼，经过本发明处理后只需加入1吨左右的镍钴精矿进入电炉冶炼即可，其冶炼电耗大幅下降到原来使用红土镍矿全矿冶炼rkef工艺的1/13左右。相比增加的选矿设备工序等损耗，虽然收得率较低，但是目前红土镍矿价格便宜，其综合经济性还是很好的，是可以实施工业化的。

[0074]

实施例2

[0075]

某冶炼项目为采矿、冶炼一体化项目，冶炼工厂建设在红土镍矿矿区内。其冶炼工艺采用33000kva镍铁冶炼rkef工艺且已建成(如图2)，包括干燥窑1，焙烧窑2和矿热电炉3。

目前拟改造工艺，先重选再浮选后得到镍钴精矿，将镍钴精矿加入电炉冶炼，从而降低电炉冶炼渣量。技改后工艺设备图如图3，主要增加的设备是重选设备水力旋流器4和浮选机5。主要工艺细节改进如下：将干燥窑原来窑头温度600-800℃降低到300-500℃；将原回转窑窑头温度1100-1300℃降低到500-750℃；将原来回转窑的还原剂兰炭和无烟煤改成硫化剂。

[0076]

其方案如下：经化验，红土镍矿原矿平均含镍1.95wt％、含钴0.05wt％、含铁13wt％、水分含量29％。首先在干燥窑1内在350℃温度下将湿矿干燥到水份25％，然后将干矿加入焙烧窑2，在焙烧窑内持续喷入红土镍矿干矿重量的5％的热融硫磺，焙烧窑温度控制在650℃，控制窑体转速使得焙烧时间控制在2小时。其干燥窑利用焙烧窑尾气余热干燥湿矿，其焙烧窑利用rkef工艺的电炉高温热烟气提供热量。硫化焙砂经冷却研磨成200目》50％的矿粉，进入水力旋流器4，将密度较小的氧化镁和部分二氧化硅脉石洗出，经水力旋流器重选后的中间精矿进一步研磨成200目》70％的矿浆进入浮选机，加入黄药(丁黄药与乙黄药按2:1混合)15g/t,松油35g/t，捕捉硫化镍钴得到镍钴精矿，浮选后的尾矿经过回转窑干燥，然后通过磁选进一步选矿得到铁精矿，最终尾矿处理后作为建材原料。

[0077]

经实验，硫化镍钴精矿中镍钴综合收得率为81％，硫化镍钴精矿成分如下表3：

[0078]

表3

[0079]

组份(干基)niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％36.61.028.66.529126.28

[0080]

选矿后剩余的硅镁尾矿的渣量为硫化镍钴精矿的15倍。

[0081]

本发明制备的硫化镍钴精矿粉经压滤，干燥，造球，加入电炉冶炼，得到镍钴合金。相比较其原矿其入炉品位由1.95wt％，经硫化选矿，入炉镍含量提高到干基[ni]》23wt％以上，也就是原本16吨原矿要加入电炉冶炼，经过本发明处理后只需加入1吨左右的镍钴精矿进入电炉冶炼即可，其冶炼电耗大幅下降到原来使用红土镍矿全矿冶炼rkef工艺的1/16左右。相比增加的选矿设备工序等损耗和投资，目前红土镍矿价格便宜，其综合经济性还是很好的，是可以推广的。

[0082]

实施例3

[0083]

某冶炼项目为采矿、冶炼一体化项目，冶炼工厂拟建设在红土镍矿矿区内，经化验，红土镍矿平均含镍1.65wt％，含钴0.05wt％、含铁26wt％、水分含量38％。其选矿工艺采用本发明工艺技术，硫化镍钴冶炼工艺采用闪速炉。主要设备包括干燥窑、硫化焙烧窑、浮选机、压滤机、粉矿烘干机、布袋收矿器、气力输送系统、闪速炉等。其主要工艺流程采用硫化粉矿经干燥收尘后喷入闪速炉内造锍熔炼。

[0084]

其工艺如下：在干燥的温度为200℃，干燥的时间为0.5小时下，在干燥窑干燥到水份25％，然后将干矿加入焙烧窑，在焙烧窑内持续喷入红土镍矿干矿重量的8％的黄铁矿和2％的热融硫磺，焙烧窑温度控制在680℃，控制窑体转速使得焙烧时间控制在2.5小时。硫化焙砂经冷却研磨成200目》80％的矿粉，加入浮选机，按原矿重量300g/t加入浮选剂15号黑药，浮选捕捉含有硫化镍钴和硫化铁的混合精矿，尾矿进一步处理用作建材原料。

[0085]

经化验，混合精矿种镍钴的综合收得率为78％，混合精矿成分如下表4：

[0086]

表4

[0087]

组份(干基)niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余

含量wt％16.60.659.9123618.56.35

[0088]

选矿后剩余的硅镁尾矿的渣量为硫化精矿精矿量的8倍。

[0089]

混合精矿粉经压滤，干燥，收尘，喷入闪速炉内冶炼，得到镍锍。镍锍进一步冶炼得到电解镍和钴产品。由于其为硫化镍钴矿，且为粉末，加上黄铁矿，进入闪速炉冶炼不必再使用外部能源，且闪速炉尾气余热均可用来干燥和硫化等工序，其高温冶炼综合能耗约为常规rkef工艺冶炼的1/20不到，能耗大幅下降。

[0090]

原本不能在闪速炉内冶炼的红土镍矿，经过本发明的工艺，可以将红土镍矿处理成硫化物精矿，在闪速炉内冶炼；浮选后9吨左右的原矿高温冶炼，目前只需利用精矿自热反应高温冶炼1吨硫化镍钴和硫化铁的混合精矿即可。

[0091]

实施例4

[0092]

某冶炼项目为冶炼单一项目，冶炼工厂不能建设在红土镍矿矿区内。经研究决定，使用本发明的方法硫化选矿，为了有效利用冶炼尾气和余热，其浮选工艺和设备建设在冶炼厂内部，红土镍矿矿石从矿山运输到工厂后再浮选。

[0093]

经化验，红土镍矿平均含镍2.6wt％、含钴0.12wt％、含铁16wt％、由于时处旱季其水分含量30％。其选矿工艺采用本发明工艺技术，暂不使用干燥窑，冶炼工艺采用闪速炉技术。全厂主要设备包括硫化焙烧窑、浮选机、压滤机、粉矿烘干机、布袋收矿器、气力输送系统、闪速炉等。其主要工艺流程采用硫化粉矿经干燥收尘后喷入闪速炉内造锍熔炼。

[0094]

其工艺如下：破碎原矿到20mm以下，加入焙烧窑，在焙烧窑内持续喷入红土镍矿干矿重量的12％的黄铁矿，焙烧窑温度控制在580℃，控制窑体转速使得焙烧时间控制在2小时。硫化焙砂经冷却研磨成200目》80％的矿粉，加入浮选机，加入原矿重量380g/的浮选剂丁氨黑药，浮选捕捉硫化镍钴和硫化铁得到混合精矿，然后将混合精矿送入闪速炉，尾矿处理后作为建材原料。

[0095]

经实验测量混合精矿中镍的收率为78.5％，钴的收得率为76％，精矿成分如下表5：

[0096]

表5

[0097]

组份niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％25.31.111.29.52917.96

[0098]

选矿后剩余的硅镁尾矿的渣量为混合精矿7.6倍。

[0099]

精矿粉经压滤，干燥，收尘，喷入闪速炉内冶炼，得到镍锍。镍锍进一步冶炼得到电解镍和钴产品。由于其为硫化镍钴矿，且为粉末，加上黄铁矿，进入闪速炉冶炼不必再使用外部能源，且闪速炉尾气余热均可用来干燥和硫化等工序，其高温冶炼综合能耗约为常规rkef工艺冶炼的1/10不到。原本不能在闪速炉内冶炼的红土镍矿，经过本发明的工艺，可以将红土镍矿处理成硫化物精矿，在闪速炉内冶炼；浮选后8吨左右的原矿高温冶炼，目前只需利用精矿自然高温冶炼1吨硫化镍钴和硫化铁的混合精矿即可。

[0100]

实施例5

[0101]

某冶炼工厂不能建设在红土镍矿矿区内。经研究决定，使用本发明的方法硫化选矿，为了有效利用冶炼尾气和余热，其浮选工艺和设备建设在冶炼厂内部，红土镍矿矿石从矿山运输到工厂后再浮选。

[0102]

经化验，红土镍矿主要成分含镍1.05wt％、含钴0.2wt％、含铁36wt％，时处旱季其

水分含量30％，暂时不适用干燥窑。其选矿工艺采用本发明工艺技术，后续冶炼工艺拟采用侧吹炉和高炉冶炼，主要设备包括硫化焙烧窑、浮选机、压滤机、粉矿烘干机、布袋收矿器、气力输送系统、侧吹炉、高炉等。其主要工艺流程采用红土镍矿硫化后硫化镍钴使用侧吹炉冶炼，铁精矿采用高炉冶炼。

[0103]

其工艺如下：破碎原矿到20mm以下，加入焙烧窑，在焙烧窑内持续喷入红土镍矿干矿重量的5％的热融硫磺，焙烧窑温度控制在550℃，控制窑体转速使得焙烧时间控制在2.5小时，硫化过程尽量不要让矿物中的铁硫化。硫化焙砂经冷却研磨成200目》80％的矿粉，加入浮选机，加入原矿重量300g/t的浮选剂p407药剂，先捕捉硫化镍钴得到镍钴精矿，中间尾矿干燥磁选选矿得到铁精矿，最终尾矿处理后作为建材原料。

[0104]

硫化镍钴的综合收得率为80％，硫化镍钴精矿成分如下表6：

[0105]

表6

[0106]

组份niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％9.81.7822.516.528.616.93.92

[0107]

选矿后剩余的硅镁尾矿的渣量为硫化镍钴精矿量的7.5倍。

[0108]

硫化镍钴精矿粉经压滤、干燥，加入侧吹炉内冶炼，得到镍锍，镍锍进一步冶炼得到电解镍和钴产品。侧吹炉渣中的氧化铁进一步回收到高炉中冶炼。

[0109]

氧化铁精矿，经球团、烧结后进入高炉冶炼。硫化镍钴矿进入侧吹炉冶炼不必再使用外部能源；高炉需使用焦炭冶炼，侧吹炉余热和高炉尾气均可用来干燥和硫化等工序，富余热量可以供给别的工序或发电，此实例适用用大型镍铁和钢铁综合工业园，其高温冶炼红土镍矿的能源综合需求约为全矿冶炼rkef工艺的1/15，其节能效果显著。

[0110]

实施例6

[0111]

某冶炼项目为采矿、冶炼一体化项目，冶炼工厂拟建设在红土镍矿矿区内，经化验，红土镍矿成分平均含镍1.55wt％、含钴0.23wt％、含铁20wt％、水分含量38％。其选矿工艺采用本发明工艺技术，硫化镍钴冶炼工艺采用加压酸浸工艺。主要设备包括干燥窑、硫化焙烧窑、浮选机、压滤机、粉矿烘干机、布袋收矿器、气力输送系统、酸浸反应釜等。

[0112]

其工艺如下：在干燥的温度为400℃，干燥的时间为2小时下，在干燥窑干燥到水份20％，然后将干矿加入焙烧窑，在焙烧窑内持续喷入红土镍矿干矿重量的5.5％的硫磺，焙烧窑温度控制在650℃，控制窑体转速使得焙烧时间控制在1.5小时。硫化焙砂经冷却研磨成200目》78％的矿粉，加入浮选机，加入300g/t的丁基黄药，浮选捕捉硫化镍钴得到镍钴精矿，然后送入下游酸浸冶炼工序，尾矿处理后作为建材原料。

[0113]

经化验，硫化镍钴精矿的镍钴综合收得率为80％，硫化镍钴精矿成分如下表7：

[0114]

表7

[0115]

组份niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％11.61.655.9836288.85

[0116]

选矿后剩余的硅镁尾矿的渣量为镍钴精矿量的8.3倍。

[0117]

硫化镍钴精矿粉经酸浸得到硫化镍和硫化钴产品。硫化镍和硫化钴进一步处理得到三元正极材料，用作新能源电池原料。

[0118]

实施例7

[0119]

某冶炼项目为采矿、冶炼一体化项目，冶炼工厂拟建设在红土镍矿矿区内，经化

验，红土镍矿成分平均含镍3.0wt％、含钴0.3wt％、含铁7.6wt％、水分含量35％。其选矿工艺采用本发明工艺技术，硫化镍钴冶炼工艺采用常压氨浸工艺。主要设备包括干燥窑、硫化焙烧窑、浮选机、压滤机、粉矿烘干机、布袋收矿器、气力输送系统、氨浸反应釜等。

[0120]

其工艺如下：在干燥的温度为300℃，干燥的时间为1小时下，在干燥窑干燥到水份23％，然后将干矿加入焙烧窑，在焙烧窑内持续喷入红土镍矿干矿重量的8.5％的硫磺，焙烧窑温度控制在650℃，控制窑体转速使得焙烧时间控制在1小时。硫化焙砂经冷却研磨成200目》78％的矿粉，加入浮选机，加入原矿重量300g/t的浮选剂p407药剂，浮选捕捉硫化镍钴得到镍钴精矿，然后送入下游氨浸工序，尾矿处理后作为建材原料。

[0121]

经化验，硫化镍钴精矿中镍钴综合收得率为81％，硫化镍钴精矿成分如下表8：

[0122]

表8

[0123]

组份niscosfe2o3+feofes2sio2mgo其余含量wt％26.62.655.9836137.85

[0124]

选矿后剩余的硅镁尾矿的渣量为金属量的10倍。

[0125]

硫化镍钴精矿粉经氨浸得到氢氧化镍和氢氧化钴产品。氢氧化镍和氢氧化钴进一步处理得到三元正极材料，用作新能源电池原料。

[0126]

原本需要全矿处理11吨红土镍矿，按照300kg/t浸出剂使用量来计算，11吨红土镍矿需要约3吨浸出剂。经过本发明的工艺技术，目前11吨原矿只需处理1吨精矿即可，其浸出药剂缩减到原来的1/10，不但大幅减少了浸出成本，药剂的减少也对环境的负担更轻了。以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，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。技术特征：

1.一种红土镍矿的热解硫化选矿方法，其特征在于，包括如下步骤：s1)将红土镍矿任选地干燥后，得到干红土镍矿；s2)将干红土镍矿与硫化剂加热反应后，得到硫化混合矿；s3)将所述硫化混合矿破碎研磨后得到粉矿，然后将粉矿送入选矿工序，分离得到金属硫化物和剩余的尾矿。2.根据权利要求1所述的红土镍矿的热解硫化选矿方法，其特征在于，步骤s1)中，红土镍矿选自硅镁型红土镍矿；红土镍矿干燥前的含水量大于30wt％，优选≤45wt％；和/或，干燥后的含水量≤30wt％，优选为23-28wt％；和/或，干燥的温度为200-400℃，干燥的时间为0.5-2小时。3.根据权利要求1所述的红土镍矿的热解硫化选矿方法，其特征在于，步骤s1)中，红土镍矿的主要包括以下成分：ni≥0.6wt％，co≥0.01wt％，fe≥5.0wt％，mgo≥2wt％，sio2≥5wt％。4.根据权利要求1所述的红土镍矿的热解硫化选矿方法，其特征在于，步骤s2)中，硫化剂的加入量为干红土镍矿重量的5wt％—12wt％。5.根据权利要求1所述的红土镍矿的热解硫化选矿方法，其特征在于，步骤s2)中，所述硫化剂选自硫单质或硫化物中的至少一种。6.根据权利要求5所述的红土镍矿的热解硫化选矿方法，其特征在于，步骤s2)中，所述硫化物选自黄铁矿；和/或，加热反应的温度为500-750℃，加热反应的时间为1-3小时；优选步骤s1)和步骤s2)的加热热源为下游冶炼工序工厂余热和/或尾气。7.根据权利要求1所述的红土镍矿的热解硫化选矿方法，其特征在于，步骤s3)中，所述金属硫化物至少包括硫化镍钴；所述选矿工序至少包括浮选选矿工序；优选所述金属硫化物还包括硫化铁；优选所述选矿工序还包括重力选矿和/或磁选选矿工序。8.根据权利要求1-7任一所述的红土镍矿的热解硫化选矿方法制备的金属硫化物，其特征在于，所述金属硫化物至少包括硫化镍钴，优选所述金属硫化物还包括硫化铁。9.根据权利要求8所述的红土镍矿的热解硫化选矿方法制备的金属硫化物，其特征在于，所述金属硫化物中，nis的含量≥9.8wt％；cos的含量≥0.38wt％；优选所述金属硫化物中，nis的含量≥16.6wt％；cos的含量≥1.18wt％。10.根据权利要求8-9任一所述的金属硫化物在制备含镍和/或钴的化合物中的应用。

技术总结

本发明实施例公开一种红土镍矿的热解硫化选矿方法及金属硫化物和应用，属于有色金属矿石选矿技术领域。本发明的方法包括如下步骤：S1)将红土镍矿任选地干燥后，得到干红土镍矿；S2)将干红土镍矿与硫化剂加热反应后，得到硫化混合矿；S3)将所述硫化混合矿破碎研磨后得到粉矿，然后将粉矿送入选矿工序，分离得到金属硫化物和剩余的尾矿。本发明开发的该方法将红土镍矿干燥去除自由水后，再加入硫化剂一同加热，使得红土镍矿中的镍钴氧化物转化成硫化物，然后采用目前成熟的硫化镍钴浮选技术，使得红土镍矿在一定条件下可以选矿，为下游冶炼工序减少了大量的脉石形成的渣，从而降低了红土镍矿冶炼的能耗问题，具有极大的经济和社会价值。会价值。会价值。

技术研发人员：陈崇学 王瑾

受保护的技术使用者：陈崇学

技术研发日：2022.02.08

技术公布日：2022/5/31