低品位鎳紅土礦硫酸浸出及浸出渣綜合利用理論及工藝研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，近年來(lái)鎳消費(fèi)的增長(zhǎng)率達(dá)到年均25％以上，并一躍成為世界第一大鎳消費(fèi)國(guó)，但鎳資源的自給率不足30％，加快開(kāi)發(fā)國(guó)際鎳資源是解決我國(guó)鎳資源不足問(wèn)題的關(guān)鍵所在。同時(shí)，隨著硫化鎳資源的逐步枯竭，國(guó)際上已經(jīng)將鎳資源開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了占全球陸地鎳資源約70％的鎳紅土礦。本論文針對(duì)東南亞某礦區(qū)鎳紅土礦床不同層位低品位鎳紅土礦礦物特性，選擇采用新型濕法冶金工藝進(jìn)行鎳、鈷、鐵等有價(jià)金屬綜合提取的理論和工藝研究，為低品位鎳紅土礦的清潔

2、高效處理提供了可靠的依據(jù)。
　　 首先通過(guò)對(duì)不同層位低品位鎳紅土礦進(jìn)行化學(xué)分析、物相組成分析以及鎳鈷賦存狀態(tài)的試驗(yàn)研究，確定了礦石的主要成分及其物相組成，并在此基礎(chǔ)上選擇相應(yīng)的濕法冶金處理工藝。研究結(jié)果表明低品位褐鐵礦層鎳紅土礦的主要礦物物相為針鐵礦，鎳主要是以晶格取代的形式存在于針鐵礦中，鈷主要是以氧化物的形態(tài)存在于氧化錳顆粒中。該類礦石適宜于選擇采用加壓硫酸浸出工藝進(jìn)行處理；而低品位過(guò)渡層鎳紅土礦的主要礦物物相為蛇紋石和部分

3、針鐵礦，礦物中的鎳主要以非結(jié)晶或弱結(jié)晶以及類質(zhì)同像的形態(tài)存在于硅酸鹽礦物中，鈷則主要存在于氧化錳顆粒中。該類礦石適宜于采用常壓硫酸浸出工藝進(jìn)行處理；低品位腐植土層鎳紅土礦的主要礦物物相為利蛇紋石、鎳綠泥石和蒙脫石。鎳主要以吸附狀態(tài)或類質(zhì)同像形態(tài)存在于鎂或鐵的硅酸鹽礦物中，易于在常壓狀態(tài)下被酸溶液浸出，但是由于鎂的含量很高，浸出過(guò)程中的酸耗將會(huì)很大，該類礦石適宜于作為中和劑用于浸出液中游離酸的中和。
　　 對(duì)低品位過(guò)渡層鎳紅土礦常

4、壓硫酸浸出進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算分析，結(jié)果表明，常壓條件下采用硫酸從過(guò)渡層鎳紅土礦中浸出鎳是可行的。其浸出過(guò)程動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究表明，鎳的浸出反應(yīng)受固膜外擴(kuò)散控制，而鐵的浸出動(dòng)力學(xué)符合液-固反應(yīng)收縮未反應(yīng)核模型，受內(nèi)擴(kuò)散控制。過(guò)渡層鎳紅土礦硫酸常壓浸出試驗(yàn)研究表明，浸出溫度、硫酸加入量、浸出時(shí)間、液固比以及礦石粒度對(duì)浸出效果有較大影響。在最佳浸出條件下，鎳的浸出率可以達(dá)到86％以上，而鐵的浸出率僅為28％左右，說(shuō)明該浸出過(guò)程具有一定的選擇性。采用腐

5、植土中和.高溫水解除鐵新工藝對(duì)常壓浸出液進(jìn)行除雜研究，結(jié)果顯示，常壓浸出液中鐵、鉻、鋁沉淀率分別為96.19％、93.32％和93.99％，鎳的回收率達(dá)到96％以上，水解渣的主要成分為Fe2O3。
　　 針對(duì)褐鐵礦層鎳紅土礦高溫高壓酸浸過(guò)程進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算與分析，結(jié)果表明，針鐵礦水熱生成赤鐵礦的△GT值隨溫度升高而降低，說(shuō)明提高浸出溫度有利于鐵的浸出率的降低和鎳、鈷浸出率的提高。褐鐵礦層鎳紅土礦硫酸加壓浸出試驗(yàn)表明，硫酸加入量和

6、浸出溫度對(duì)浸出效果的影響最大，溫度越高浸出效果越好。最佳條件下鎳和鈷的浸出率可達(dá)95％以上，而鐵的浸出率小于2％，浸出過(guò)程的選擇性較高。探索了加壓浸出液腐植土中和工藝，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在一定條件下，腐植土礦石中鎳的浸出率可達(dá)65％以上，游離酸的中和率達(dá)到90％以上。
　　 研究了石灰石中和除鐵鋁-C272離心萃取分離鈷錳.低含量鎳溶液直接旋流電積金屬鎳的新型浸出液處理工藝，結(jié)果表明該工藝具有流程簡(jiǎn)短、金屬回收率高、能耗低、過(guò)程清潔

7、等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)石灰石中和除鐵鋁，得到的除雜后液中鐵、鋁、鉻的含量均降低到0.02g/L以下，鎳鈷回收率均大于95％。中和后液采用新型萃取劑-C272通過(guò)高效離心萃取器進(jìn)行鎳鈷萃取分離，得到的萃余液中Co2+、Mn2+的濃度均達(dá)到0.002g/L以下，而反萃液中Ni2+的濃度則小于0.05g/L，萃取分離效果良好。同時(shí)C272對(duì)鈣的萃取率很低，從而避免了反萃過(guò)程中硫酸鈣沉淀的產(chǎn)生。所采用的離心萃取器與傳統(tǒng)的萃取設(shè)備相比，則具有通量大、級(jí)效率

8、高、萃取速度快等優(yōu)點(diǎn)。旋流選擇電積技術(shù)是一種新型電解分離提取技術(shù)，能夠直接從低濃度溶液中高效電解提取金屬產(chǎn)品。低濃度鎳萃余液旋流電積試驗(yàn)結(jié)果表明，得到的陰極鎳產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)標(biāo)GB/TNi9990的要求，其陰極電流效率達(dá)到93.8％，鎳的直接回收率達(dá)到93.6％。說(shuō)明旋流選擇電積技術(shù)具有選擇性高、能耗低的優(yōu)點(diǎn)。
　　 探索了浸出渣還原磁化焙燒-磁選鐵精礦綜合回收工藝，研究結(jié)果表明，含鐵較高的水解渣和加壓浸出渣通過(guò)該工藝處理后，可以

9、實(shí)現(xiàn)鐵資源的綜合利用，磁選鐵精礦中鐵的含量達(dá)到64％以上，硫的含量達(dá)到0.2％以下，其化學(xué)成分完全達(dá)到煉鐵行業(yè)對(duì)鐵精礦化學(xué)成分的要求，鐵精礦產(chǎn)率達(dá)到79.5％，鐵的回收率達(dá)到87.6％。
　　 通過(guò)本研究，確定了針對(duì)于低品位鎳紅土礦床不同層位的礦物分別采用硫酸常壓浸出-高溫水解除鐵-石灰石中和除雜-C272高效離心萃取-旋流選擇性電積鎳，以及硫酸加壓浸出-腐植土中和-石灰石中和深度除雜-C272高效離心萃取-旋流選擇性電積鎳的鎳