權利要求

1.以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，其特征在于，包括以下步驟： S1、鎳鐵合金靜態(tài)溶解：取鎳鐵合金加入一定量水，再加入濃硫酸調節(jié)溶液的酸度，加熱反應，待溶液酸度降低至0.5mol/l以下，過濾，得到未溶解完的鎳鈷渣及含鐵鎳鈷液，未溶解完的鎳鈷渣返回繼續(xù)靜態(tài)溶解，直至全部溶解； S2、含鐵鎳鈷液pH調節(jié)：將步驟S1中所得含鐵鎳鈷液在加熱攪拌下緩慢加入純堿，調整含鐵鎳鈷液的pH值； S3、有壓氧氣氧化除鐵：將步驟S2中所得的調整pH后的含鐵鎳鈷液在加熱、加壓條件下反應，過濾，得到鎳鈷液和氧化鐵渣；所述加壓的壓力由通入的氧氣量控制； S4、氧化鐵渣洗滌：將所述氧化鐵渣洗滌，過濾，得到洗滌后的氧化鐵渣； S5、煅燒：將所述洗滌后的氧化鐵渣進行高溫煅燒，得到煅燒后的氧化鐵渣； S6、水洗：將所述煅燒后的氧化鐵渣加水洗滌，過濾，得到純凈鐵渣； S7、烘干：將所述純凈鐵渣烘干，得到高品位氧化鐵。

2.根據(jù)權利要求1所述的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，其特征在于， 步驟S1中， 所述的鎳鐵合金還包括鈷元素，優(yōu)選各元素的含量為：鈷：0.1—20wt％、鎳：1.0—20wt％、鐵：50—90wt％； 濃硫酸調節(jié)溶液的酸度為1.0—10.0mol/l； 加熱反應溫度為50—110℃。 

3.根據(jù)權利要求1所述的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，其特征在于， 步驟S2中， 加熱的溫度為30—90℃； 調整含鐵鎳鈷液的pH值至1.0—5.5。 

4.根據(jù)權利要求1所述的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，其特征在于， 步驟S3中， 加熱溫度為110—200℃； 加壓壓力為0.3—1.8MPa； 保溫時間為1—8h。 

5.根據(jù)權利要求1所述的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，其特征在于， 步驟S4中， 洗滌采用加水洗滌； 優(yōu)選為加水時，控制液固質量比為2—5：1，洗滌溫度為20—80℃，洗滌時間為1—3h，洗滌為1—3次。 6.根據(jù)權利要求1所述的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，其特征在于， 步驟S5中， 高溫煅燒的溫度為400—800℃，時間為1—5h。 7.根據(jù)權利要求1所述的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，其特征在于， 步驟S6中， 加水洗滌的條件為：加水時，控制液固質量比為2—5：1，洗滌溫度為20—80℃，洗滌時間為1—3h，洗滌為1—2次。 

8.根據(jù)權利要求1所述的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，其特征在于， 步驟S7中， 烘干溫度為90—200℃，時間為2—12h。 

9.根據(jù)權利要求1所述的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，其特征在于，所述以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，還包括以下步驟： 對步驟S3中所得的鎳鈷液加入萃取劑除雜，得到純凈的硫酸鎳鈷溶液。 

10.根據(jù)權利要求9所述的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，其特征在于， 所述萃取劑為磷酸二辛酯。

說明書

以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法

技術領域

本發(fā)明屬于冶金化工技術領域，涉及以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法。

背景技術

鈷鎳金屬具有優(yōu)異的儲能、防腐、耐磨、耐高溫和高強度等特殊性能，是不銹鋼、充電電池、電鍍、汽車配件、關鍵工具、軍工器件等行業(yè)的關鍵原料，是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略物資。

鎳是銀白色金屬，鎳及其合金具有許多良好的物理、化學、力學性能，如高的強度和韌性、優(yōu)良的抗腐蝕性能、良好的電真空性能、具有鐵磁性等，鎳的主要用途為以下六方面：不銹鋼、合金鋼、特種鋼、鎳基合金、電鍍和非合金領域。

鈷為銀灰色金屬，鈷與其他金屬的合金具有高溫強度高、耐熱性好、耐腐蝕性高且與其他金屬的浸潤性好等特點。鈷是一種重要的戰(zhàn)略金屬，鈷及其合金廣泛應用于電機、機械、化工、航空航天、硬質合金、粉末冶金、催化劑、皂化劑、干燥劑等領域。鈷75％—80％用于制造合金，20％—25％以各種化合物形態(tài)用于化工、電子等行業(yè)。

高新技術領域對鈷、鎳的需求繼續(xù)增加，因此鈷鎳工業(yè)都有非常廣闊的發(fā)展前景，同時對鈷鎳生產(chǎn)技術的要求也越來越高，引發(fā)國內(nèi)鈷金屬行業(yè)生產(chǎn)工藝的進一步發(fā)展和革新。用于鎳氫電池生產(chǎn)的鎳鈷，有關企業(yè)和客商在產(chǎn)品質量和性能方面都提出了很高的要求。除對硫、磷、碳及重金屬雜質含量上有很高要求外，對產(chǎn)品的物理性能，包括粉末粒度、粒度分布及顆粒形狀及表面性能都提出了十分苛刻的要求。

我國鐵礦資源豐富，就其儲量而言僅次于俄羅斯、加拿大、澳大利亞和巴西等國家，且礦床類型多，但大部分鐵礦資源屬于含鐵品位較低、雜質含量高、嵌布粒度細的赤鐵礦石類型。

氧化鐵溶于鹽酸，為紅棕色粉末，其紅棕色粉末為一種低級顏料，工業(yè)上稱氧化鐵紅，用于油漆、油墨、橡膠等工業(yè)中，可做催化劑，玻璃、寶石、金屬的拋光劑，可用作煉鐵原料。

氧化鐵最大的應用是作為顏料來使用。按顏色分為氧化鐵紅、氧化鐵黃、氧化鐵黑，氧化鐵棕由氧化鐵紅、氧化鐵黑(和氧化鐵黃)混合而成，氧化鐵橙是由氧化鐵紅和氧化鐵黃混合而成，氧化鐵綠是由藍色的酞菁蘭和氧化鐵黃混合而成。

現(xiàn)有制備氧化鐵的方法之一是將鎳鐵合金中的金屬離子浸出，得到含鐵鎳鈷的浸出液，然后在浸出液中采用化學沉淀法除鐵，除鐵渣一般為氫氧化鐵，氫氧化鐵在沉淀過程中會夾帶鎳鈷金屬離子，氫氧化鐵純度不高，鐵的品位較低；而且現(xiàn)有方法中，鐵鎳鈷金屬的回收率較低。

因此，需要開發(fā)一種從鎳鐵合金制備鐵高品位的氧化鐵以及提高鐵鎳鈷金屬的回收率的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術問題是現(xiàn)有技術中所存在的含鐵鎳鈷液除鐵渣中氧化鐵品位低，除鐵工藝操作較繁雜，耗時較長，除鐵渣難處理等不足，本發(fā)明提出了一種以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法。本發(fā)明以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，將含鐵鎳鈷液進行有壓氧氣氧化除鐵，可將含鐵鎳鈷液中的鐵去除95％以上，使金屬鐵可與鎳鈷有效分離，實現(xiàn)對有價金屬資源的充分回收利用。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：

本發(fā)明的第一方面是提供一種以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，包括以下步驟：

S1、鎳鐵合金靜態(tài)溶解：取鎳鐵合金加入一定量水，再加入濃硫酸調節(jié)溶液的酸度，并加熱控制一定的反應溫度，使鎳鐵合金中鐵鎳鈷等金屬溶解出來，待溶液酸度降低至0.5mol/l以下，通過過濾，得未溶解完的鎳鈷渣及含鐵鎳鈷液，未溶解完的鎳鈷渣返回繼續(xù)靜態(tài)溶解，直至全部溶解；

S2、含鐵鎳鈷液pH調節(jié)：將步驟S1中所得含鐵鎳鈷液在加熱攪拌下緩慢加入純堿，調整含鐵鎳鈷液的pH值；

S3、有壓氧氣氧化除鐵：將步驟S2中所得的調整pH后的含鐵鎳鈷液在加熱、加壓條件下反應，過濾，得到鎳鈷液和氧化鐵渣；所述加壓的壓力由通入的氧氣量控制；

S4、氧化鐵渣洗滌：將所述氧化鐵渣洗滌，過濾，得到洗滌后的氧化鐵渣；

S5、煅燒：將所述洗滌后的氧化鐵渣進行高溫煅燒，得到煅燒后的氧化鐵渣；

S6、水洗：將所述煅燒后的氧化鐵渣加水洗滌，過濾，得到純凈鐵渣；

S7、烘干：將所述純凈鐵渣烘干，得到高品位氧化鐵。

優(yōu)選地，

步驟S1中，

本發(fā)明中鎳鐵合金為現(xiàn)有常用的鎳鐵合金，優(yōu)選所述的鎳鐵合金還包括鈷元素，更優(yōu)選各元素的含量為：鈷：0.1—20wt％、鎳：1.0—20wt％、鐵：50—90wt％；

加入濃硫酸調節(jié)溶液的酸度為1.0—5.0mol/l；

加熱反應溫度為50—110℃。

優(yōu)選地，

步驟S2中，

加熱的溫度為30—90℃；

調整含鐵鎳鈷液的pH值至1.0—5.5。

優(yōu)選地，

步驟S3中，

加熱溫度為110—200℃；

加壓壓力為0.3—1.8MPa；

保溫時間為1—8h。

優(yōu)選地，

步驟S4中，

洗滌采用加水洗滌；

優(yōu)選為加水時，控制液固質量比為2—5：1，洗滌溫度為20—80℃，洗滌時間為1—3h，洗滌為1—3次。

優(yōu)選地，

步驟S5中，

高溫煅燒的溫度為400—800℃，時間為1—5h。

優(yōu)選地，

步驟S6中，

加水洗滌的條件為：加水時，控制液固質量比為2—5：1，洗滌溫度為20—80℃，洗滌時間為1—3h，洗滌為1—2次。

優(yōu)選地，

步驟S7中，

烘干溫度為90—200℃，時間為2—12h。

優(yōu)選地，

所述從含鐵鎳鈷液中制備高品位氧化鐵的方法，還包括以下步驟：

對步驟S3中所得的鎳鈷液加入萃取劑除雜，得到純凈的硫酸鎳鈷溶液。

優(yōu)選地，

所述萃取劑為磷酸二辛酯。

本發(fā)明的第二方面是提供本發(fā)明第一方面的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法。

本發(fā)明實施例提供的上述技術方案，至少具有如下有益效果：

1、依據(jù)本發(fā)明所述方法，將含鐵鎳鈷液進行有壓氧氣氧化除鐵，可將含鐵鎳鈷液中的鐵去除95％以上。

2、依據(jù)本發(fā)明所述方案，將含鐵鎳鈷液進行有壓氧氣氧化除鐵后，金屬鐵可與鎳鈷有效分離，實現(xiàn)對有價金屬資源的充分回收利用。

3、依據(jù)本發(fā)明所述方案，含鐵鎳鈷液中鎳鈷的總回收率可以達到>98％，有價金屬基本全回收。

4、依據(jù)本發(fā)明所述方案，將含鐵鎳鈷液高壓除鐵渣洗滌、煅燒、水洗、烘干后，高品位氧化鐵中鐵元素的重量百分比含量為60％以上。

5、現(xiàn)有含鐵鎳鈷液一般采用化學沉淀法除鐵，除鐵渣一般為氫氧化鐵，氫氧化鐵在沉淀過程中會夾帶鎳鈷金屬離子，氫氧化鐵純度不高，鐵的品位較低；本發(fā)明的重點是采用氧氣有壓氧化除鐵，得到純度較高的氧化鐵沉淀，利用煅燒工藝，將氧化鐵沉淀中雜質金屬所形成的金屬鍵打開，通過洗滌的方式去除氧化鐵中的雜質金屬，并烘干得到高品位的氧化鐵。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

實施例1

如圖1所示為本發(fā)明的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法的工藝流程圖，包括以下步驟：取鎳鐵合金，以2kg為例，經(jīng)檢測該鎳鐵合金中：Co的含量為0.3wt％，Ni的含量為11.2wt％，F(xiàn)e的含量為73.8wt％；將上述鎳鐵合金進行如下處理：

鎳鐵合金靜態(tài)溶解：取2kg鎳鐵合金，加入1.5L水，加入濃硫酸調節(jié)溶液的酸度為1.5mol/l，并加熱控制反應溫度為50℃，反應過程中監(jiān)測溶液的酸度值，溶液中酸度降低至0.5mol/l以下后，通過過濾，得未溶解完的鎳鈷渣及含鐵鎳鈷液，未溶解完的鎳鈷渣返回繼續(xù)靜態(tài)溶解，直至全部溶解。

含鐵鎳鈷液pH調節(jié)：將上述所得含鐵鎳鈷液通過加熱在30℃下攪拌，攪拌過程中緩慢加入純堿，調整溶液的pH值為1.5。

有壓氧氣氧化除鐵：將上述所得調pH后含鐵鎳鈷液加進高壓釜中，通過加熱控制反應溫度在120℃，并通入氧氣控制反應壓力在0.6MPa，維持該反應溫度、壓力保溫3h，反應結束后，通過過濾，得鎳鈷液、氧化鐵渣。

經(jīng)檢測：所得氧化鐵渣中鐵元素的重量百分比含量為32％。

氧化鐵渣洗滌：將上述所得氧化鐵渣，通過加水對其進行洗滌，加水控制液固質量比為3：1，洗滌溫度30℃，洗滌時間1h，洗滌1次，過濾，得洗滌后的氧化鐵渣。

煅燒：將上述所得洗滌后的氧化鐵渣進行高溫煅燒，通過回轉窯控制煅燒溫度為500℃，煅燒時間2h。

水洗：將上述所得煅燒后鐵渣加水對其進行水洗，加水控制液固質量比為2：1，水洗溫度40℃，水洗時間1h，水洗1次，過濾，得水洗后的純凈鐵渣。

烘干：將上述所得水洗后的純凈鐵渣進行烘干，烘干溫度控制在100℃，烘干時間12h，得到高品位氧化鐵，用于煉鋼鐵或顏料。

經(jīng)檢測：所得高品位氧化鐵中，鐵元素的重量百分比含量為60.5％。從上述結果可以看出，從氧化鐵渣到高品位氧化鐵，鐵元素的含量大大提高，該提高主要靠煅燒過程，利用煅燒工藝，將氧化鐵沉淀中雜質金屬所形成的金屬鍵打開，通過洗滌的方式可去除氧化鐵中的雜質金屬，并烘干得到高品位的氧化鐵。

上述有壓氧氣氧化除鐵所得鎳鈷液，通過P204萃取劑(磷酸二辛酯)對其進行鈣、鎂、鐵的深度除雜，得到純凈的硫酸鎳鈷溶液，用于生產(chǎn)高純硫酸鎳鈷鹽，或用于三元前驅體的合成。

整個處理工藝處理后，經(jīng)分析計算，含鐵鎳鈷液中的鐵去除率為99.1％，含鐵鎳鈷液中鎳鈷的總回收率可以達到98.1％，含鐵鎳鈷液有壓氧氣氧化鐵渣洗滌、煅燒、水洗、烘干后，高品位氧化鐵中鐵元素的重量百分比含量為60.5％。

實施例2

本發(fā)明的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，包括以下步驟：取鎳鐵合金，以2kg為例，經(jīng)檢測該鎳鐵合金中：Co的含量為1.5wt％，Ni的含量為10.6wt％，F(xiàn)e的含量為75.2wt％；將上述鎳鐵合金進行如下處理：

鎳鐵合金靜態(tài)溶解：取2kg鎳鐵合金，加入1.5L水，加入濃硫酸調節(jié)溶液的酸度為2.2mol/l，并加熱控制反應溫度為95℃，反應過程中監(jiān)測溶液的酸度值，溶液中酸度降低至0.5mol/l以下后，通過過濾，得未溶解完的鎳鈷渣及含鐵鎳鈷液，未溶解完的鎳鈷渣返回繼續(xù)靜態(tài)溶解，直至全部溶解。

含鐵鎳鈷液pH調節(jié)：將上述所得含鐵鎳鈷液通過加熱在60℃下攪拌，攪拌過程中緩慢加入純堿，調整溶液的pH值為3.5。

有壓氧氣氧化除鐵：將上述所得調pH后含鐵鎳鈷液加進高壓釜中，通過加熱控制反應溫度在150℃，并通入氧氣控制反應壓力在1.2MPa，維持該反應溫度、壓力保溫4h，反應結束后，通過過濾，得鎳鈷液、氧化鐵渣。

經(jīng)檢測：所得氧化鐵渣中鐵元素的重量百分比含量為36％。

氧化鐵渣洗滌：將上述所得氧化鐵渣，通過加水對其進行洗滌，加水控制液固質量比為4：1，洗滌溫度50℃，洗滌時間2h，洗滌2次，過濾，得洗滌后的氧化鐵渣。

煅燒：將上述所得洗滌后的氧化鐵渣進行高溫煅燒，通過回轉窯控制煅燒溫度為600℃，煅燒時間3h。

水洗：將上述所得煅燒后鐵渣加水對其進行水洗，加水控制液固質量比為3：1，水洗溫度60℃，水洗時間2h，水洗2次，過濾，得水洗后的純凈鐵渣。

烘干：將上述所得水洗后的純凈鐵渣進行烘干，烘干溫度控制在120℃，烘干時間8h，得到高品位氧化鐵，用于煉鋼鐵或顏料。

經(jīng)檢測：所得高品位氧化鐵中，鐵元素的重量百分比含量為62.8％。

上述有壓氧氣氧化除鐵所得鎳鈷液，通過P204萃取劑對其進行鈣、鎂、鐵的深度除雜，得到純凈的硫酸鎳鈷溶液，用于生產(chǎn)高純硫酸鎳鈷鹽，或用于三元前驅體的合成。

整個處理工藝處理后，經(jīng)分析計算，含鐵鎳鈷液中的鐵去除率為99.4％，含鐵鎳鈷液中鎳鈷的總回收率可以達到99％，含鐵鎳鈷液氧化鐵渣洗滌、煅燒、水洗、烘干后，高品位氧化鐵中鐵元素的重量百分比含量為62.8％。

實施例3

本發(fā)明的以鎳鐵合金為原料制備高品位氧化鐵的方法，包括以下步驟：取鎳鐵合金，以2kg為例，經(jīng)檢測該鎳鐵合金中：Co的含量為2.0wt％，Ni的含量為13.1wt％，F(xiàn)e的含量為79.3wt％；將上述鎳鐵合金進行如下處理：

鎳鐵合金靜態(tài)溶解：取2kg鎳鐵合金，加入1.5L水，加入濃硫酸調節(jié)溶液的酸度為9mol/l，并加熱控制反應溫度為110℃，反應過程中監(jiān)測溶液的酸度值，溶液中酸度降低至0.5mol/l以下后，通過過濾，得未溶解完的鎳鈷渣及含鐵鎳鈷液，未溶解完的鎳鈷渣返回繼續(xù)靜態(tài)溶解，直至全部溶解。

含鐵鎳鈷液pH調節(jié)：將上述所得含鐵鎳鈷液通過加熱在85℃下攪拌，攪拌過程中緩慢加入純堿，調整溶液的pH值為5.0。

有壓氧氣氧化除鐵：將上述所得調pH后含鐵鎳鈷液加進高壓釜中，通過加熱控制反應溫度在190℃，并通入氧氣控制反應壓力在1.0MPa，維持該反應溫度、壓力保溫8h，反應結束后，通過過濾，得鎳鈷液、氧化鐵渣。

經(jīng)檢測：所得氧化鐵渣中鐵元素的重量百分比含量為41％。

氧化鐵渣洗滌：將上述所得氧化鐵渣，通過加水對其進行洗滌，加水控制液固質量比為5：1，洗滌溫度70℃，洗滌時間3h，洗滌2次，過濾，得洗滌后的氧化鐵渣。

煅燒：將上述所得洗滌后的氧化鐵渣進行高溫煅燒，通過高溫電爐控制煅燒溫度為700℃，煅燒時間4h。

水洗：將上述所得煅燒后鐵渣加水對其進行水洗，加水控制液固質量比為4：1，水洗溫度70℃，水洗時間3h，水洗3次，過濾，得水洗后的純凈鐵渣。

烘干：將上述所得水洗后的純凈鐵渣進行烘干，烘干溫度控制在150℃，烘干時間5h，得到高品位氧化鐵，用于煉鋼鐵或顏料。

經(jīng)檢測：所得高品位氧化鐵中，鐵元素的重量百分比含量為63.5％。

上述有壓氧氣氧化除鐵所得鎳鈷液，通過P204萃取劑對其進行鈣、鎂、鐵的深度除雜，得到純凈的硫酸鎳鈷溶液，用于生產(chǎn)高純硫酸鎳鈷鹽，或用于三元前驅體的合成。

整個處理工藝處理后，經(jīng)分析計算，含鐵鎳鈷液中的鐵去除率為99.3％，，含鐵鎳鈷液中鎳鈷的總回收率可以達到98.5％，含鐵鎳鈷液氧化鐵渣洗滌、煅燒、水洗、烘干后，高品位氧化鐵中鐵元素的重量百分比含量為63.5％。

本發(fā)明的工藝方法中，通過對所述含鐵鎳鈷液加入純堿調節(jié)合適的pH值，在一定反應溫度、壓力下進行有壓氧氣氧化除鐵，溶液中的鐵轉化為沉淀進入渣中，將氧化鐵渣洗滌后進行煅燒，煅燒后氧化鐵渣再進行水洗及烘干，得到高品位氧化鐵，用于煉鋼鐵或顏料。其中，通過P204萃取劑對有壓氧氣氧化除鐵后鎳鈷液進行鈣、鎂、鐵的深度除雜，得到純凈的硫酸鎳鈷溶液，用于生產(chǎn)高純硫酸鎳鈷鹽，或用于三元前驅體的合成。實現(xiàn)了對有價金屬資源的充分回收利用，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。