铜镍氧硫混合矿硫酸铵焙烧提取有价组元的研究

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作者贾志良
来源东北大学
出版年2015
摘要
镍是一种宝贵的有色金属,在国民经济和军工制造业有重要作用,自1823年德国首次开采至今,镍矿的开发强度逐年递增。铜镍氧硫混合镍矿中的有价组元综合提取研究,论文以硫酸铵作为酸化剂,在竖炉中恒压条件下进行,设计了闭路循环工艺流程,以减少氨损失。取得以下研究结果:1.对原矿的成分和物相分析表明:铜、镍品位较高,铁含量高、镁含量低属于高铁低镁型矿物,矿物组成以硫化矿物为主,镍没有独立物相,以类质同象取代部分铁晶格存在。2.硫酸铵低温焙烧-水浸单因素实验表明:当适宜温度为450℃,恒温时间2h,摩尔铵矿比 2.2:1 时,Ni、Cu、Fe 浸出率分别为 82.02%、80.77、79.41%。在单因素实验基础上进行了正交实验对实验条件进行优化,得出了最佳工艺条件为:温度450℃,恒温时间2h,摩尔铵矿比2.2:1,此时Ni、Cu、Fe浸出率分别为 88.99%、98.76%、83.15%。3.对硫酸铵混料热重及不同温度、不同配料比的熟料XRD物相分析,得到原矿各物相的化学反应,经热力学计算得到各组元的热力学反应优先顺序为:铁>铜>镍。浸出渣物相表明铁损失的基本形式为黄铁矾。4.添加硫酸钠条件下硫酸铵低温焙烧-水浸单因素实验表明:当适宜硫酸钠加入量为4g,温度选为450℃,恒温时间2h,摩尔铵矿比2.2:1,粒度为-80μm时,Ni、Cu、Fe浸出率分别为96.45%、99.95%、80.83%。在单因素实验基础上进行了正交实验进行优化,得出最佳工艺条件为:硫酸钠加入量为6g,温度475℃,恒温时间3h,摩尔铵矿比2.2:1,粒度为80μm,此时Ni、Cu、Fe浸出率分别为 98.78%、99.15%、90.12%。5.对存在添加剂混料热重分析得到:硫酸钠的加入,拓宽了硫酸化温度区间,并且延缓了硫酸铁铵及硫酸铁的分解,对各组元的浸出率提供了有利条件。添加剂焙烧熟料的XRD物相表明:硫酸钠加入使得衍射峰变得更尖锐,硫酸钠晶型结构被破坏转化为非晶态,硫酸钠发生了烧结变化。通过添加剂焙烧和熟料和浸出渣的物相和微观形貌分析得到硫酸钠的作用机理为:1.大量单质硫产物促进了产物的晶型生成和聚集长大;2.为体系提供了碱金属离子,与A1203和SiO2酸性脉石反应破坏了矿物结构,促进了硫酸化过程并生成了硅铝酸钠物相。3.破坏了硫酸盐膜结构,促进了传质。物相分析表明铁损失的主要形式为黄铵铁矾和黄铁矾。

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