一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统
阅读：1031发布：2020-11-26
专利汇可以提供一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种利用红土镍矿提取 氧 化镍的方法及系统。所述方法包括以下步骤：(1)将红土镍矿、还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；(2)将混合球团进行还原、磨矿 磁选 处理，得到镍 铁 粉和尾渣；(3)将镍铁粉进行选择性氧化 焙烧 ，得到焙烧产物；(4)将焙烧产物进行 氨 浸‑蒸氨‑ 煅烧 处理得到氧化镍产品。所述系统包括依次连接的混合造球装置、还原装置、磨矿磁选装置、焙烧装置和氨浸‑蒸氨‑煅烧装置。本发明以低镍矿作为原料，通过在前期的 直接还原 中对镍进行深度还原，得到的镍铁粉再经过选择性氧化焙烧得到氧化铁和单质镍的焙烧产物，焙烧产物采用湿法处理得到高附加值的氧化镍产品，而镍回收率高达90％以上。，下面是一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统专利的具体信息内容。
1.一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将红土镍矿、还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；
(2)将混合球团进行还原、磨矿磁选处理，得到镍铁粉和尾渣；
(3)将镍铁粉进行选择性氧化焙烧，使铁氧化成Fe3O4，得到焙烧产物，焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％；
(4)将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理，得到氧化镍产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红土镍矿中镍含量为0.5～3.0wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述添加剂为选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，红土镍矿：还原剂：添加剂三者的质量比为100：5～25：3～15。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，将还原温度控制在1250℃～
1320℃，还原时间为20～40min，使得所述混合球团经过还原后的铁的金属化率为50％～
60％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，将焙烧温度控制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％。
一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统
技术领域
[0001] 本发明属于有色金属提取领域，尤其涉及一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统。
背景技术
[0002] 近年来，随着高品位硫化镍矿的枯竭及国内不锈钢产业的快速发展，低品位红土镍矿已经成为生产镍铁产品的主要原料。湿法处理红土镍矿始于20世纪40年代，最早采用
的是氨浸工艺，这个工艺是由Caron教授发明，所以又称为Caron工艺。该工艺的基本流程是
还原焙烧-氨浸，还原焙烧的目的是使红土镍矿中硅酸镍和氧化镍最大限度地还原成金属，
同时控制还原的条件，使大部分铁还原成Fe3O4，只有少部分还原成金属铁，焙砂再用NH3及
CO2将金属镍和钴转化为镍氨及钴氨络合物进入溶液，同时，金属铁也会生成铁氨络合物进
入溶液，然后经氧化、水解生成氢氧化铁沉淀与氨浸液分开，氨浸液再经过蒸氨得到碱式碳
酸镍，然后煅烧得到NiO。NiO可以作为产品出售，也可以通过氢还原得到金属镍。该工艺的
缺点是镍回收率低，原因是在还原红土镍矿时，要保证铁尽量少的还原成金属态，由于铁的
还原对镍的聚集与长大有促进作用，所以这一步控制会造成大量镍的损失，导致整条工艺
的镍回收率低(镍回收率一般在75％以下)。到目前为止，全球只有少数几家工厂采用该法
处理红土镍矿，三十多年来很少有新建工厂采用氨浸工艺。
的是氨浸工艺，这个工艺是由Caron教授发明，所以又称为Caron工艺。该工艺的基本流程是
还原焙烧-氨浸，还原焙烧的目的是使红土镍矿中硅酸镍和氧化镍最大限度地还原成金属，
同时控制还原的条件，使大部分铁还原成Fe3O4，只有少部分还原成金属铁，焙砂再用NH3及
CO2将金属镍和钴转化为镍氨及钴氨络合物进入溶液，同时，金属铁也会生成铁氨络合物进
入溶液，然后经氧化、水解生成氢氧化铁沉淀与氨浸液分开，氨浸液再经过蒸氨得到碱式碳
酸镍，然后煅烧得到NiO。NiO可以作为产品出售，也可以通过氢还原得到金属镍。该工艺的
缺点是镍回收率低，原因是在还原红土镍矿时，要保证铁尽量少的还原成金属态，由于铁的
还原对镍的聚集与长大有促进作用，所以这一步控制会造成大量镍的损失，导致整条工艺
的镍回收率低(镍回收率一般在75％以下)。到目前为止，全球只有少数几家工厂采用该法
处理红土镍矿，三十多年来很少有新建工厂采用氨浸工艺。
[0003] 火法处理红土镍矿是目前的主流工艺，其中还原焙烧-磨矿磁选已经成为研究的热点。以红土镍矿为原料，煤粉为还原剂，采用直接还原设备在高温条件下将矿石中的镍全
部还原成金属镍，铁根据配碳量部分还原成金属铁，再经磁选分离使镍富集到镍铁粉中。目
前对镍铁粉还没有大规模的工业应用，对其研究也仅仅停留在将其压块作为转炉炼钢的原
料或再经过熔分处理得到镍铁粉后作为冶炼不锈钢的原料的层面上，产品的附加值不高。
如果采用氨浸工艺处理镍铁粉提镍，不同于Caron工艺的还原焙砂，镍铁粉中的铁几乎全部
以金属铁的形式存在，浸出过程会消耗大量的氨浸出剂，给镍的浸出带来困难。
部还原成金属镍，铁根据配碳量部分还原成金属铁，再经磁选分离使镍富集到镍铁粉中。目
前对镍铁粉还没有大规模的工业应用，对其研究也仅仅停留在将其压块作为转炉炼钢的原
料或再经过熔分处理得到镍铁粉后作为冶炼不锈钢的原料的层面上，产品的附加值不高。
如果采用氨浸工艺处理镍铁粉提镍，不同于Caron工艺的还原焙砂，镍铁粉中的铁几乎全部
以金属铁的形式存在，浸出过程会消耗大量的氨浸出剂，给镍的浸出带来困难。
[0004] 由此，现有红土镍矿处理技术有待进一步改进。
发明内容
[0005] 为了解决现有技术中湿法氨浸处理红土镍矿中镍回收率低的问题和火法处理红土镍矿工艺产品镍铁粉利用价值低的问题，本发明提出一种处理红土镍矿的方法与系统，
首先将红土镍矿经过直接还原-磨矿磁选处理得到镍铁粉，镍铁粉再经过选择性氧化焙烧，
利用铁对氧的亲和力大于镍，使金属铁氧化成Fe3O4，在选择性氧化焙烧同时金属镍不氧化，
焙烧产物再经过现有成熟的氨浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。
首先将红土镍矿经过直接还原-磨矿磁选处理得到镍铁粉，镍铁粉再经过选择性氧化焙烧，
利用铁对氧的亲和力大于镍，使金属铁氧化成Fe3O4，在选择性氧化焙烧同时金属镍不氧化，
焙烧产物再经过现有成熟的氨浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。
[0006] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法，根据本发明实施例，该方法包括：
[0007] (1)将红土镍矿、还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；
[0008] (2)将混合球团进行还原、磨矿磁选处理，得到镍铁粉和尾渣；
[0009] (3)将镍铁粉进行选择性氧化焙烧，使金属铁氧化成Fe3O4而金属镍不氧化，得到焙烧产物；
[0010] (4)将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理，得到氧化镍产品。
[0011] 由此，根据本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法，可以有效利用红土镍矿通过火湿法结合工艺提取氧化镍，整个操作流程后，镍回收率高达90％以上。
[0012] 另外，根据本发明上述实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0013] 在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述添加剂为选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。
[0014] 在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，红土镍矿：还原剂：添加剂三者的质量比为100：5～25：3～15。
[0015] 在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，将还原温度控制在1250℃～1320℃，还原时间为20～40min，使得所述混合球团经过还原后的铁的金属化率为50％～60％，由此，
一方面可以保证红土镍矿中的镍全部还原为金属态；另一方面可以控制一部分铁以FeO的
形式存在于磨矿磁选尾渣中与镍铁粉分离，减少后续物料处理量。
一方面可以保证红土镍矿中的镍全部还原为金属态；另一方面可以控制一部分铁以FeO的
形式存在于磨矿磁选尾渣中与镍铁粉分离，减少后续物料处理量。
[0016] 在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，将焙烧温度控制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产物中金属铁质量含量小于
5％，金属镍占全镍的比例大于95％。由此，可以保证铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化。
5％，金属镍占全镍的比例大于95％。由此，可以保证铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化。
[0017] 本发明所述的红土镍矿，是指红土镍矿中镍含量为0.5～3.0wt％的低镍矿。
[0018] 在本发明的另一个方面，本发明提出了一种利用红土镍矿提取氧化镍的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：
[0019] 混合造球装置，所述混合造球装置具有红土镍矿入口、碳质还原剂入口、添加剂入口和混合球团出口，且适于将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行混合造球，以便得到混合
球团；
球团；
[0020] 直接还原-磨矿磁选装置，所述直接还原-磨矿磁选装置具有混合球团入口、镍铁粉出口和尾渣出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连，且适于将所述混合球团
进行直接还原-磨矿磁选处理，以便得到镍铁粉和尾渣；
进行直接还原-磨矿磁选处理，以便得到镍铁粉和尾渣；
[0021] 选择性氧化焙烧装置，所述选择性氧化焙烧装置具有镍铁粉入口、氧化性气体入口和焙烧产物出口，所述镍铁粉入口和所述镍铁粉出口，且适于将所述镍铁粉进行选择性
氧化焙烧，以便得到焙烧产物；
氧化焙烧，以便得到焙烧产物；
[0022] 氨浸-蒸氨-煅烧装置，所述氨浸-蒸氨-煅烧装置具有焙烧产物入口和氧化镍出口，所述焙烧产物入口和所述焙烧产物出口相连，且适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和
煅烧处理，以便得到氧化镍产品。
煅烧处理，以便得到氧化镍产品。
[0024] 本发明通过在前期的还原中对镍进行深度还原，磨选后得到的镍铁粉末，再经过选择性氧化焙烧得到氧化铁和单质镍的焙烧产物，焙烧产物采用湿法处理得到高附加值的
氧化镍产品，而镍回收率高达90％以上；同时，本发明以低品位红土镍矿作为原料，可以制
备得到高纯度的镍，从而在拓宽镍生产原料来源的同时显著降低原料成本；本发明使用碱
金属化合物或碱土金属氧化物作为添加剂，可降低最低还原温度，使得红土镍矿的还原条
件大为改善，提高镍的还原。
氧化镍产品，而镍回收率高达90％以上；同时，本发明以低品位红土镍矿作为原料，可以制
备得到高纯度的镍，从而在拓宽镍生产原料来源的同时显著降低原料成本；本发明使用碱
金属化合物或碱土金属氧化物作为添加剂，可降低最低还原温度，使得红土镍矿的还原条
件大为改善，提高镍的还原。
[0026] 图1是根据本发明一个实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法流程示意图；
[0027] 图2是根据本发明一个实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的系统结构示意图。
具体实施方式
[0028] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0029] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0030] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
[0031] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0033] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
[0034] (1)将红土镍矿、还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；
[0035] (2)将混合球团进行还原、磨矿磁选处理，得到镍铁粉和尾渣；
[0036] (3)将镍铁粉进行选择性氧化焙烧，得到焙烧产物；
[0037] (4)将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品。
[0038] 发明人发现，首先将红土镍矿首先进行直接还原-磨矿磁选处理得到镍铁粉，由于镍铁粉中的铁主要以金属态存在，后续不适合直接进行氨浸；然后，将镍铁粉选择性氧化后
将铁选择性氧化成Fe3O4，镍不氧化，从而得到焙烧产物；最后将焙烧产物利用现有成熟的氨
浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。与现有技术相比，一方面将红土镍矿通过湿法处理得
到高附加值的氧化镍产品。另一方面整个流程镍回收率高，能达到90％以上，而现有技术对
红土镍矿还原焙烧-氨浸工艺的镍回收率在75％以下，其技术创新点在于本发明中可以在
前期的直接还原中对镍进行深度还原。
将铁选择性氧化成Fe3O4，镍不氧化，从而得到焙烧产物；最后将焙烧产物利用现有成熟的氨
浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。与现有技术相比，一方面将红土镍矿通过湿法处理得
到高附加值的氧化镍产品。另一方面整个流程镍回收率高，能达到90％以上，而现有技术对
红土镍矿还原焙烧-氨浸工艺的镍回收率在75％以下，其技术创新点在于本发明中可以在
前期的直接还原中对镍进行深度还原。
[0039] 下面参考图1对本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
[0040] S100：将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行混合造球。
[0041] 根据本发明的实施例，将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行混合造球，从而可以得到混合球团。
[0042] 根据本发明的一个实施例，红土镍矿、碳质还原剂和添加剂的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，红土镍
矿、碳质还原剂和添加剂可以按照质量比为100:5～25:3～15进行混合。其中，碳质还原剂
的添加量不宜低于5％重量份，若低于此值，会影响镍的还原效果，降低镍的回收率。碳质还
原剂的添加量不宜高于25％重量份，高于此值一方面不能提高镍的技术经济指标，且会造
成煤资源浪费，提高生产成本；另一方面还会使过量的铁还原进入镍铁粉中，为后续镍铁粉
的选择性氧化带来负担。添加剂的用量旨在辅助红土镍矿中镍的还原，试验中发现过高或
过低的用量都会降低镍的还原效果。具体的，在将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂混合之
前，预先对红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行粉碎。
矿、碳质还原剂和添加剂可以按照质量比为100:5～25:3～15进行混合。其中，碳质还原剂
的添加量不宜低于5％重量份，若低于此值，会影响镍的还原效果，降低镍的回收率。碳质还
原剂的添加量不宜高于25％重量份，高于此值一方面不能提高镍的技术经济指标，且会造
成煤资源浪费，提高生产成本；另一方面还会使过量的铁还原进入镍铁粉中，为后续镍铁粉
的选择性氧化带来负担。添加剂的用量旨在辅助红土镍矿中镍的还原，试验中发现过高或
过低的用量都会降低镍的还原效果。具体的，在将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂混合之
前，预先对红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行粉碎。
[0043] 根据本发明的再一个实施例，红土镍矿中镍含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，红土镍矿中镍含量为0.5～
3.0wt％。由此，现有合成工艺中为了得到高纯度的镍，通常需要采用含镍含量较高的镍矿，
导致原料生产成本较高，不易采购，而本发明对中镍矿中镍品位要求门槛较低，采用镍含量
仅为0.5～3.0wt％的红土镍矿作为制备镍的原料，可以制备得到高纯度的镍，从而在拓宽
镍生产原料来源的同时显著降低原料成本。
3.0wt％。由此，现有合成工艺中为了得到高纯度的镍，通常需要采用含镍含量较高的镍矿，
导致原料生产成本较高，不易采购，而本发明对中镍矿中镍品位要求门槛较低，采用镍含量
仅为0.5～3.0wt％的红土镍矿作为制备镍的原料，可以制备得到高纯度的镍，从而在拓宽
镍生产原料来源的同时显著降低原料成本。
[0044] 根据本发明的又一个实施例，添加剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，添加剂可以为选自碱金属氧化
物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。添加剂中的碱金属或碱土金属
氧化物能从镁橄榄石或铁橄榄石中置换出NiO，以提高NiO的活度，降低最低还原温度，使得
红土镍矿的还原条件大为改善，提高镍的还原。
物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。添加剂中的碱金属或碱土金属
氧化物能从镁橄榄石或铁橄榄石中置换出NiO，以提高NiO的活度，降低最低还原温度，使得
红土镍矿的还原条件大为改善，提高镍的还原。
[0045] S200：将混合球团进行直接还原-磨矿磁选处理。
[0046] 根据本发明的实施例，将混合球团进行直接还原-磨矿磁选处理，从而可以得到镍铁粉和尾渣。
[0047] 根据本发明的一个实施例，将混合球团的直接还原-磨矿磁选处理可以采用直接还原装置和磨矿磁选装置的联用装置进行的，根据本发明的具体实施例，还原装置可以为
选自转底炉、回转窑、车底炉和隧道窑中的任一种。需要说明的是，本领域技术人员可以根
据实际需要对直接还原和磨矿磁选处理的条件进行选择。
选自转底炉、回转窑、车底炉和隧道窑中的任一种。需要说明的是，本领域技术人员可以根
据实际需要对直接还原和磨矿磁选处理的条件进行选择。
[0048] 根据本发明的一个实施例，所述混合球团经过直接还原后的铁的金属化率在50％～60％之间，由此，一方面可以保证红土镍矿中的镍全部还原为金属态；另一方面可以控制
一部分铁以FeO的形式存在于磨矿磁选尾渣中与镍铁粉分离，减少后续物料处理量。
一部分铁以FeO的形式存在于磨矿磁选尾渣中与镍铁粉分离，减少后续物料处理量。
[0049] S300：将镍铁粉进行选择性氧化焙烧。
[0050] 根据本发明的实施例，将镍铁粉进行选择性氧化焙烧，从而可以得到焙烧产物。发明人发现，利用铁和镍对氧的亲和力不同，对镍铁粉进行选择性氧化焙烧可以使铁氧化成
Fe3O4，而镍不被氧化，在后续的氨浸过程中，Fe3O4不和氨反应，这样就大幅减少氨的消耗。
需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对选择性氧化焙烧条件进行选择。根据
本发明的实施例，所述焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于
95％，由此，可以保证铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化。
Fe3O4，而镍不被氧化，在后续的氨浸过程中，Fe3O4不和氨反应，这样就大幅减少氨的消耗。
需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对选择性氧化焙烧条件进行选择。根据
本发明的实施例，所述焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于
95％，由此，可以保证铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化。
[0051] S400：将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理
[0052] 根据本发明的实施例，将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理，从而可以得到氧化镍产品和磁性尾渣。该步骤中，具体的，首先将焙烧产物再氨-碳酸铵溶液中浸出，同时向溶
2+
液中吹入氧化性气体，使焙烧产物中的镍与氨发生络合反应生成镍氨络合物Ni(NH3)6 而
进入溶液，铁和脉石则留在磁性浸出渣中，浸出结束后进行蒸氨操作，产出碱式碳酸镍Ni
(OH)2·NiCO3，最后经过煅烧得到氧化镍NiO产品。需要说明的是，本领域技术人员可以根据
实际需要对氨浸-蒸氨-煅烧条件进行选择。
2+
液中吹入氧化性气体，使焙烧产物中的镍与氨发生络合反应生成镍氨络合物Ni(NH3)6 而
进入溶液，铁和脉石则留在磁性浸出渣中，浸出结束后进行蒸氨操作，产出碱式碳酸镍Ni
(OH)2·NiCO3，最后经过煅烧得到氧化镍NiO产品。需要说明的是，本领域技术人员可以根据
实际需要对氨浸-蒸氨-煅烧条件进行选择。
[0053] 由此，根据本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法可以有效利用红土镍矿通过火湿法结合工艺提取氧化镍，整个流程的镍回收率高(>90％)。
[0054] 在本发明的另一个方面，本发明提出了一种利用红土镍矿提取氧化镍的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：混合造球装置，所述混合造球装置具有红土镍矿入口、碳
质还原剂入口、添加剂入口和混合球团出口，且适于将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行
混合造球，以便得到混合球团；直接还原-磨矿磁选装置，所述直接还原-磨矿磁选装置具有
混合球团入口、镍铁粉出口和尾渣出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连，且适
于将所述混合球团进行直接还原-磨矿磁选处理，以便得到镍铁粉和尾渣；选择性氧化焙烧
装置，所述选择性氧化焙烧装置具有镍铁粉入口、氧化性气体入口和焙烧产物出口，所述镍
铁粉入口和所述镍铁粉出口相连，且适于将所述镍铁粉进行选择性氧化焙烧，以便得到焙
烧产物；氨浸-蒸氨-煅烧装置，所述氨浸-蒸氨-煅烧装置具有焙烧产物入口和氧化镍出口，
所述焙烧产物入口和所述焙烧产物出口相连，且适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和煅
烧处理，以便得到氧化镍产品。
质还原剂入口、添加剂入口和混合球团出口，且适于将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行
混合造球，以便得到混合球团；直接还原-磨矿磁选装置，所述直接还原-磨矿磁选装置具有
混合球团入口、镍铁粉出口和尾渣出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连，且适
于将所述混合球团进行直接还原-磨矿磁选处理，以便得到镍铁粉和尾渣；选择性氧化焙烧
装置，所述选择性氧化焙烧装置具有镍铁粉入口、氧化性气体入口和焙烧产物出口，所述镍
铁粉入口和所述镍铁粉出口相连，且适于将所述镍铁粉进行选择性氧化焙烧，以便得到焙
烧产物；氨浸-蒸氨-煅烧装置，所述氨浸-蒸氨-煅烧装置具有焙烧产物入口和氧化镍出口，
所述焙烧产物入口和所述焙烧产物出口相连，且适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和煅
烧处理，以便得到氧化镍产品。
[0055] 发明人发现，首先将红土镍矿首先进行直接还原-磨矿磁选处理得到镍铁粉，由于镍铁粉中的铁主要以金属态存在，后续不适合直接进行氨浸；然后，将镍铁粉选择性氧化后
将铁选择性氧化成Fe3O4，镍不氧化，从而得到焙烧产物；最后将焙烧产物利用现有成熟的氨
浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。与现有技术相比，一方面将镍铁粉通过湿法处理得到
高附加值的氧化镍产品，而现有技术仅仅是对镍铁粉直接压块处理或继续熔分成镍铁粉作
为继续冶炼不锈钢的原料。另一方面整个流程镍回收率高，能达到90％以上，而现有技术对
红土镍矿还原焙烧-氨浸工艺的镍回收率在75％以下，其技术创新点在于本发明中可以在
前期的直接还原中对镍进行深度还原。
将铁选择性氧化成Fe3O4，镍不氧化，从而得到焙烧产物；最后将焙烧产物利用现有成熟的氨
浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。与现有技术相比，一方面将镍铁粉通过湿法处理得到
高附加值的氧化镍产品，而现有技术仅仅是对镍铁粉直接压块处理或继续熔分成镍铁粉作
为继续冶炼不锈钢的原料。另一方面整个流程镍回收率高，能达到90％以上，而现有技术对
红土镍矿还原焙烧-氨浸工艺的镍回收率在75％以下，其技术创新点在于本发明中可以在
前期的直接还原中对镍进行深度还原。
[0056] 下面参考图2对本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该系统包括：
[0057] 混合造球装置100：根据本发明的实施例，混合造球装置100具有红土镍矿入口101、碳质还原剂入口102、添加剂入口103和混合球团出口104，且适于从而可以得到混合球
团。
团。
[0058] 根据本发明的一个实施例，红土镍矿、碳质还原剂和添加剂的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，红土镍
矿、碳质还原剂和添加剂可以按照质量比为100:5～25:3～15进行混合。其中，碳质还原剂
的添加量不宜低于5％重量份，若低于此值，会影响镍的还原效果，降低镍的回收率。碳质还
原剂的添加量不宜高于25％重量份，高于此值一方面不能提高镍的技术经济指标，且会造
成煤资源浪费，提高生产成本；另一方面还会使过量的铁还原进入镍铁粉中，为后续镍铁粉
的选择性氧化带来负担。添加剂的用量旨在辅助红土镍矿中镍的还原，试验中发现过高或
过低的用量都会降低镍的还原效果。具体的，在将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂混合之
前，预先对红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行粉碎。
矿、碳质还原剂和添加剂可以按照质量比为100:5～25:3～15进行混合。其中，碳质还原剂
的添加量不宜低于5％重量份，若低于此值，会影响镍的还原效果，降低镍的回收率。碳质还
原剂的添加量不宜高于25％重量份，高于此值一方面不能提高镍的技术经济指标，且会造
成煤资源浪费，提高生产成本；另一方面还会使过量的铁还原进入镍铁粉中，为后续镍铁粉
的选择性氧化带来负担。添加剂的用量旨在辅助红土镍矿中镍的还原，试验中发现过高或
过低的用量都会降低镍的还原效果。具体的，在将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂混合之
前，预先对红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行粉碎。
[0059] 根据本发明的再一个实施例，红土镍矿中镍含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，红土镍矿中镍含量为0.5～
3.0wt％。由此，现有合成工艺中为了得到高纯度的镍，通常需要采用含镍含量较高的镍矿，
导致原料生产成本较高，不易采购，而本发明对中镍矿中镍品位要求门槛较低，采用镍含量
仅为0.5～3.0wt％的红土镍矿作为制备镍的原料，可以制备得到高纯度的镍，从而在拓宽
镍生产原料来源的同时显著降低原料成本。
3.0wt％。由此，现有合成工艺中为了得到高纯度的镍，通常需要采用含镍含量较高的镍矿，
导致原料生产成本较高，不易采购，而本发明对中镍矿中镍品位要求门槛较低，采用镍含量
仅为0.5～3.0wt％的红土镍矿作为制备镍的原料，可以制备得到高纯度的镍，从而在拓宽
镍生产原料来源的同时显著降低原料成本。
[0060] 根据本发明的又一个实施例，添加剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，添加剂可以为选自碱金属氧化
物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。添加剂中的碱金属或碱土金属
氧化物能从镁橄榄石或铁橄榄石中置换出NiO，以提高NiO的活度，降低最低还原温度，使得
红土镍矿的还原条件大为改善，提高镍的还原。
物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。添加剂中的碱金属或碱土金属
氧化物能从镁橄榄石或铁橄榄石中置换出NiO，以提高NiO的活度，降低最低还原温度，使得
红土镍矿的还原条件大为改善，提高镍的还原。
[0061] 直接还原-磨矿磁选装置200：根据本发明的实施例，直接还原-磨矿磁选装置200具有混合球团入口201、镍铁粉出口202和尾渣出口203，混合球团入口201和混合球团出口
104相连，且适于将混合球团进行直接还原-磨矿磁选处理，从而可以得到镍铁粉和尾渣。
104相连，且适于将混合球团进行直接还原-磨矿磁选处理，从而可以得到镍铁粉和尾渣。
[0062] 根据本发明的一个实施例，将混合球团的直接还原-磨矿磁选处理可以采用直接还原装置和磨矿磁选装置的联用装置进行的，即还原装置的还原产物出口直接联通磨矿磁
选装置还原产物入口。根据本发明的具体实施例，还原装置可以为选自转底炉、回转窑、车
底炉和隧道窑中的任一种。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对直接还原
和磨矿磁选处理的条件进行选择。上述直接还原装置和磨矿磁选装置的联用装置，仅为本
发明的一个优选实施例，本领域技术人员也可以从转底炉、回转窑、车底炉和隧道窑中任选
一种作为还原装置，该还原装置具有混合球团入口和还原产物出口，混合球团入口和所述
混合球团出口相连。磨矿磁选装置具有还原产物入口、镍铁粉出口和尾渣出口，其中还原产
物入口和还原装置的还原产物出口相连。本发明不以此为限。
选装置还原产物入口。根据本发明的具体实施例，还原装置可以为选自转底炉、回转窑、车
底炉和隧道窑中的任一种。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对直接还原
和磨矿磁选处理的条件进行选择。上述直接还原装置和磨矿磁选装置的联用装置，仅为本
发明的一个优选实施例，本领域技术人员也可以从转底炉、回转窑、车底炉和隧道窑中任选
一种作为还原装置，该还原装置具有混合球团入口和还原产物出口，混合球团入口和所述
混合球团出口相连。磨矿磁选装置具有还原产物入口、镍铁粉出口和尾渣出口，其中还原产
物入口和还原装置的还原产物出口相连。本发明不以此为限。
[0063] 根据本发明的一个实施例，将还原温度控制在1250℃～1320℃，还原时间为20～40min，使得混合球团经过直接还原后的铁的金属化率在50％～60％之间，由此，一方面可
以保证红土镍矿中的镍全部还原为金属态；另一方面可以控制一部分铁以FeO的形式存在
于磨矿磁选尾渣中与镍铁粉分离，减少后续物料处理量。
以保证红土镍矿中的镍全部还原为金属态；另一方面可以控制一部分铁以FeO的形式存在
于磨矿磁选尾渣中与镍铁粉分离，减少后续物料处理量。
[0064] 选择性氧化焙烧装置300，所述选择性氧化焙烧装置300具有镍铁粉入口301、氧化性气体入口302和焙烧产物出口303，所述镍铁粉入口301和所述镍铁粉出口202相连，且适
于将所述镍铁粉进行选择性氧化焙烧，以便得到焙烧产物。发明人发现，利用铁和镍对氧的
亲和力不同，对镍铁粉进行选择性氧化焙烧可以使铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化，在后续的
氨浸过程中，Fe3O4不和氨反应，这样就大幅减少氨的消耗。需要说明的是，本领域技术人员
可以根据实际需要对选择性氧化焙烧条件进行选择。根据本发明的实施例，将焙烧温度控
制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产
物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％，由此，可以保证铁氧化成
Fe3O4，而镍不被氧化。
于将所述镍铁粉进行选择性氧化焙烧，以便得到焙烧产物。发明人发现，利用铁和镍对氧的
亲和力不同，对镍铁粉进行选择性氧化焙烧可以使铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化，在后续的
氨浸过程中，Fe3O4不和氨反应，这样就大幅减少氨的消耗。需要说明的是，本领域技术人员
可以根据实际需要对选择性氧化焙烧条件进行选择。根据本发明的实施例，将焙烧温度控
制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产
物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％，由此，可以保证铁氧化成
Fe3O4，而镍不被氧化。
[0065] 氨浸-蒸氨-煅烧装置400，所述氨浸-蒸氨-煅烧装置400具有焙烧产物入口401、氧化镍出口402和磁性尾渣出口403，所述焙烧产物入口401和所述焙烧产物出口303相连，且
适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和煅烧处理，以便得到氧化镍产品。该步骤中，具体的，
首先将焙烧产物再氨-碳酸铵溶液中浸出，同时向溶液中吹入氧化性气体，使焙烧产物中的
镍与氨发生络合反应生成镍氨络合物Ni(NH3)62+而进入溶液，铁和脉石则留在磁性浸出渣
中，浸出结束后进行蒸氨操作，产出碱式碳酸镍Ni(OH)2·NiCO3，最后经过煅烧得到氧化镍
NiO产品。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对氨浸-蒸氨-煅烧条件进行选
择。
适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和煅烧处理，以便得到氧化镍产品。该步骤中，具体的，
首先将焙烧产物再氨-碳酸铵溶液中浸出，同时向溶液中吹入氧化性气体，使焙烧产物中的
镍与氨发生络合反应生成镍氨络合物Ni(NH3)62+而进入溶液，铁和脉石则留在磁性浸出渣
中，浸出结束后进行蒸氨操作，产出碱式碳酸镍Ni(OH)2·NiCO3，最后经过煅烧得到氧化镍
NiO产品。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对氨浸-蒸氨-煅烧条件进行选
择。
[0066] 由此，根据本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的系统可以有效利用可以有效利用红土镍矿通过火湿法结合工艺提取氧化镍，整个流程的镍回收率高(>90％)。
[0067] 下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
[0068] 实施例1
[0069] 将红土镍矿(含Ni 3.0％)、碳质还原剂和石灰按质量比100:15:10进行混合造球得到混合球团，将混合球团在隧道窑中，1320℃下加热40min,还原焙烧得到金属化球团(球
团金属化率60.00％)，接着，对金属化球团进行磨矿磁选，得到镍铁粉(含5.72％TFe
64.83％)，然后将镍铁粉在350℃，氧气浓度按体积百分比计为1％下选择性氧化焙烧，焙烧
时间为20min,得到的焙烧产物中金属铁含量2.38％，金属镍占全镍的比例97.06％，最后将
焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为
炼铁原料，整条流程镍回收率92.67％。
团金属化率60.00％)，接着，对金属化球团进行磨矿磁选，得到镍铁粉(含5.72％TFe
64.83％)，然后将镍铁粉在350℃，氧气浓度按体积百分比计为1％下选择性氧化焙烧，焙烧
时间为20min,得到的焙烧产物中金属铁含量2.38％，金属镍占全镍的比例97.06％，最后将
焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为
炼铁原料，整条流程镍回收率92.67％。
[0070] 实施例2
[0071] 将红土镍矿(含Ni 1.12％)、碳质还原剂和碳酸钠按质量比100:5:5进行混合造球得到混合球团，将混合球团在转底炉中,1300℃下加热20min,还原焙烧得到金属化球团(球
团金属化率50.00％)，接着，对金属化球团进行磨矿磁选，得到镍铁粉(含Ni 3.83％TFe
75.83％)，然后将镍铁粉在300℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％下选择性氧化焙烧，焙
烧时间为15min,得到的焙烧产物中金属铁含量4.13％，金属镍占全镍的比例95.08％，最后
将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作
为炼铁原料，整条流程镍回收率91.52％。
团金属化率50.00％)，接着，对金属化球团进行磨矿磁选，得到镍铁粉(含Ni 3.83％TFe
75.83％)，然后将镍铁粉在300℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％下选择性氧化焙烧，焙
烧时间为15min,得到的焙烧产物中金属铁含量4.13％，金属镍占全镍的比例95.08％，最后
将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作
为炼铁原料，整条流程镍回收率91.52％。
[0072] 实施例3
[0073] 将红土镍矿(含Ni 0.5％)、碳质还原剂和石灰石按质量比100:10:15进行混合造球得到混合球团，将混合球团在回转窑中,1280℃下加热30min,还原焙烧得到金属化球团
(球团金属化率53.33％)，接着，对金属化球团进行磨矿磁选，得到镍铁粉(含Ni 2.83％TFe
85.83％)，然后将镍铁粉在450℃，氧气浓度按体积百分比计为2％下选择性氧化焙烧，焙烧
时间为10min,得到的焙烧产物中金属铁含量3.28％，金属镍占全镍的比例96.18％，最后将
焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为
炼铁原料，整条流程镍回收率94.11％。
(球团金属化率53.33％)，接着，对金属化球团进行磨矿磁选，得到镍铁粉(含Ni 2.83％TFe
85.83％)，然后将镍铁粉在450℃，氧气浓度按体积百分比计为2％下选择性氧化焙烧，焙烧
时间为10min,得到的焙烧产物中金属铁含量3.28％，金属镍占全镍的比例96.18％，最后将
焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为
炼铁原料，整条流程镍回收率94.11％。
[0074] 实施例4
[0075] 将红土镍矿(含Ni 1.82％)、碳质还原剂和氧化钡按质量比100:25:3进行混合造球得到混合球团，将混合球团在车底炉中,1250℃下加热30min,还原焙烧得到金属化球团
(球团金属化率56.79％)，接着，对金属化球团进行磨矿磁选，得到镍铁粉(含6.82％TFe
65.64％)，然后将镍铁粉在500℃，氧气浓度按体积百分比计为1.5％下选择性氧化焙烧，焙
烧时间为5min,得到的焙烧产物中金属铁含量3.99％，金属镍占全镍的比例95.19％，最后
将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作
为炼铁原料，整条流程镍回收率93.62％。
(球团金属化率56.79％)，接着，对金属化球团进行磨矿磁选，得到镍铁粉(含6.82％TFe
65.64％)，然后将镍铁粉在500℃，氧气浓度按体积百分比计为1.5％下选择性氧化焙烧，焙
烧时间为5min,得到的焙烧产物中金属铁含量3.99％，金属镍占全镍的比例95.19％，最后
将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作
为炼铁原料，整条流程镍回收率93.62％。
[0076] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
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