传统硫化镍矿资源随开采日益较少,从复杂难处理红土镍矿中提取镍钴逐渐成为研究热点。目前我国众多企业掌控了海外约百亿吨的红土镍矿资源,且大多为褐铁型红土镍矿。本论文针对从褐铁型红土镍矿中提取镍钴的机理尚需系统研究、工艺尚待改进的问题而提出,采用硫酸熟化-水浸工艺处理褐铁型红土镍矿。课题对褐铁型红土镍矿工艺矿物学、硫酸熟化反应热力学、低温硫酸熟化过程各因素对镍、钴、铁浸出率影响、硫酸熟化矿相转变规律以及硫酸熟化过程动力学进行了研究。褐铁型红土镍矿工艺矿物学分析表明:矿物中镍含量为1.1%,铁含量为47.3%,氧化镁含量为1.0%,该矿物是典型的褐铁型红土镍矿,镍主要赋存于铁的矿物中,钴大部分赋存在铁的矿物中,少部分赋存在脉石等矿物。原矿主要矿物有针铁矿、赤铁矿、铬铁矿以及石英等。硫酸熟化过程热力学结果表明:矿物与浓硫酸的反应属自发放热反应;氟化钠对针铁矿与浓硫酸的反应有促进作用,有利于矿料的熟化;在氟化钠作用下,温度升高促进了氧化镍与浓硫酸反应,有利于镍氧化物转变为硫酸盐;在实验温度(低于500℃)范围内,硫酸镍、硫酸钴不会分解,水浸时溶解,有利于镍和钴浸出。硫酸熟化过程中温度、硫酸量、时间、加水量对镍、钴浸出率的影响结果表明:升高温度、加大硫酸量、延长熟化时间均有利于镍、钴浸出,控制加水量有利镍和钴浸出。最佳工艺条件为:熟化温度450℃、98wt.%浓硫酸50%、熟化时间60min、加水量20%。在该条件下,镍和钻的浸出率可达到78.1%和91.1%,Fe的浸出率为12.5%。硫酸熟化过程的热重分析结果表明:328℃对应较大的吸热峰,针铁矿经脱羟基作用转变为赤铁矿,矿物失重4.8%。200℃时的熟化料物相以针铁矿为主,表明该温度下矿相未被完全破坏;350℃的熟化料物相以赤铁矿为主,且矿物在硫酸熟化过程发生分层现象,综观各层中Ni元素的分布,可见Ni元素随矿物分层发生了迁移,逐渐由矿物颗粒内层往外层迁移;浸出渣物相分析表明,矿物中有少量镍和钴转变为不溶性的铁酸镍(NiFe2O4)、铁酸钴(CoFe2O4),水浸时进入渣相,造成镍和钴浸出率下降。褐铁型红土镍矿硫酸熟化过程的动力学研究结果表明:250~450℃范围内Ni、Co熟化动力学曲线符合多相液固区域反应动力学曲线特征;反应级数n<1,初期反应速率较快,随反应进行速率减小。镍、钴反应速率常数的温度系数在1.0~1.6之间,硫酸熟化过程受固膜内扩散控制。