從硫酸錳溶液凈化廢渣中浸出鈷鎳的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、鈷和鎳都是重要的戰(zhàn)略資源,它們被廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械制造、電氣儀表及化工等工業(yè)部門(mén)。我國(guó)鈷鎳資源缺乏,且鈷鎳產(chǎn)品大多是通過(guò)火法冶煉礦物獲得,而適合火法冶煉的鈷鎳礦物資源已逐漸枯竭。因此,對(duì)鈷鎳二次資源的濕法回收利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文利用錳礦浸出液凈化過(guò)程中產(chǎn)生的硫化渣,分別以硝酸和硝酸鈉作氧化劑,研究了在硫酸介質(zhì)中浸出渣中鈷鎳的工藝,并對(duì)渣中鈷的浸出動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。主要包括以下幾方面的內(nèi)容:
   在使用硝酸-硫酸

2、混酸體系氧化浸出硫化渣中鈷鎳的工藝研究中,采用單因素實(shí)驗(yàn)方法,考察了硝酸濃度,浸出溫度,硫酸濃度和浸出時(shí)間等因素對(duì)鈷鎳浸出率的影響,獲得了較佳的工藝條件:硝酸濃度1.16 mol·L-1,硫酸濃度1.47 mol·L-1,浸出溫度45℃,浸出時(shí)間30 min,鈷鎳的浸出率分別達(dá)到98.0%和95.0%以上;在浸出過(guò)程中,鎳的浸出速率快于鈷。以單因素實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),以鈷的浸出率為響應(yīng)值,設(shè)計(jì)硝酸-硫酸混酸體系的中心組合設(shè)計(jì)的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),擬合了

3、二次多項(xiàng)式模型,其中硝酸濃度、硫酸濃度、浸出溫度和浸出時(shí)間的一次項(xiàng)、二次項(xiàng)對(duì)鈷的浸出率均有顯著影響;硝酸濃度和硫酸濃度,硝酸濃度和浸出溫度,硫酸濃度和浸出溫度均有著顯著的交互作用;以鈷的浸出率達(dá)到98.0%為目標(biāo),得到優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件:硝酸濃度1.36 mol·L-1,硫酸濃度1.31 mol·L-1,浸出溫度44.2℃,浸出時(shí)間26.8 min。
   采用上述相同的研究方法,得出硝酸鈉-硫酸體系下氧化浸出硫化渣中鈷鎳的最優(yōu)工藝條

4、件為:硝酸鈉濃度0.41 mol·L-1,硫酸濃度1.84 mol·L-1,浸出溫度50℃,浸出時(shí)間3h,鈷鎳的浸出率分別達(dá)到96.0%和94.0%以上;鎳在浸出過(guò)程中先于鈷浸出。以單因素實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),以鈷的浸出率為響應(yīng)值,設(shè)計(jì)硝酸鈉-硫酸體系的中心組合設(shè)計(jì)的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),擬合了二次多項(xiàng)式模型,其中硝酸鈉濃度、硫酸濃度、浸出溫度和浸出時(shí)間的一次項(xiàng)、二次項(xiàng)對(duì)鈷的浸出率均有顯著影響;硫酸濃度分別和硝酸鈉濃度,浸出溫度有著顯著的交互作用;以鈷的浸

5、出率達(dá)到96.0%為目標(biāo),得到優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件:硝酸鈉濃度0.46 mol·L-1,硫酸濃度1.81 mol·L-1,浸出溫度51.2℃,浸出時(shí)間2.5 h。
   在硝酸鈉-硫酸體系中對(duì)硫酸錳溶液凈化廢渣中鈷的浸出動(dòng)力學(xué)研究表明,硫化渣鈷浸出的動(dòng)力學(xué)方程滿(mǎn)足n=1的Avrami方程,控制步驟為化學(xué)反應(yīng)控制,表觀活化能為117.5 kJ·mol-1,硝酸鈉和硫酸的表觀反應(yīng)級(jí)數(shù)分別為1.69和2.08。由動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)擬合獲得的宏觀動(dòng)力學(xué)

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