紅土鎳礦有機(jī)酸浸提取鎳鈷的研究.pdf

1、隨著世界鎳需求的不斷上升和硫化鎳礦資源的逐漸枯竭，對(duì)于紅土鎳礦的研究要求迫切。國(guó)內(nèi)對(duì)于紅土鎳礦處理工藝的研究，還處于起步階段。本文針對(duì)低品位褐鐵礦型紅土鎳礦研究了有機(jī)酸直接浸出新工藝及其機(jī)理。對(duì)紅土鎳礦工藝礦物學(xué)、浸出反應(yīng)理論基礎(chǔ)和熱力學(xué)、浸出體系的選擇、浸出過(guò)程各工藝參數(shù)的優(yōu)化選擇、鎳、鈷浸出動(dòng)力學(xué)以及有機(jī)酸再生循環(huán)利用等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和闡述。 原礦工藝礦物特性研究表明：紅土鎳礦主要礦物成分為針鐵礦和三水鋁石。69.92

2、％的鎳賦存在針鐵礦中，另外有13.53％存在于錳礦中。鎳主要以類質(zhì)同象形式點(diǎn)狀分布于針鐵礦中，與鐵、鋁等金屬的賦存礦物緊密相連。43.08％的鈷主要以氧化物形式存在，并有29.23％賦存于高價(jià)態(tài)的錳礦物中。 有機(jī)酸浸出理論研究結(jié)果表明：檸檬酸－氟化氫銨聯(lián)合浸出體系基于兩者之間的協(xié)同浸出效用。氟化氫銨的水溶液呈酸性，破壞粘土礦物的層狀硅酸鹽骨架。檸檬酸具有較強(qiáng)的酸性和還原性，它能溶解部分針鐵礦與碳酸鹽，并可還原高價(jià)錳礦物，使束縛在

3、里面的鎳、鈷等的氧化物裸露或游離出來(lái)。此外，檸檬酸具有較強(qiáng)螯合能力，反應(yīng)時(shí)檸檬酸離解出來(lái)的酸根配位體能迅速與從礦物晶格中游離出來(lái)的Ni2+、Co2+反應(yīng)，生成穩(wěn)定的鎳、鈷檸檬酸配合物，使鎳、鈷轉(zhuǎn)移到溶液中。金屬-H2O體系Eh-pH圖表明：FeOOH在堿性條件下是比較穩(wěn)定的，只有pH≤6.51，Eh=-0.4402～0.7708V時(shí)，才開(kāi)始溶解，轉(zhuǎn)化為Fe2+；當(dāng)pH≤6.233時(shí)NiO在水溶液中轉(zhuǎn)變?yōu)镹i2+：CoO在pH=7.51時(shí)

4、開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)镃o2+。酸性條件下，鎳、鈷在水溶液中均能以二價(jià)金屬離子形態(tài)穩(wěn)定存在，使檸檬酸根配位體能進(jìn)一步絡(luò)合游離的Ni2+、Co2+形成較穩(wěn)定的配合物轉(zhuǎn)入溶液。 浸出體系的選擇研究表明：常規(guī)的無(wú)機(jī)酸（鹽酸和硫酸）浸出體系并不能實(shí)現(xiàn)鎳、鈷的選擇性浸出。由于紅土鎳礦中的鐵含量很大，采用高濃度無(wú)機(jī)酸進(jìn)行浸出，雖然可以大幅度地提高鎳、鈷的浸出率，但也伴隨著鐵離子的大量溶出。對(duì)于水楊酸、草酸、醋酸和檸檬酸以及相應(yīng)的與氟化氫銨聯(lián)合體系而言，

5、檸檬酸與氟化氫銨聯(lián)合體系對(duì)鎳、鈷的浸出效果最好，鐵溶出少，較好地實(shí)現(xiàn)了選擇性浸出。 通過(guò)優(yōu)化浸出過(guò)程的各工藝參數(shù)，試驗(yàn)研究得到了浸出過(guò)程的優(yōu)化條件。即對(duì)于檸檬酸－氟化氫銨浸出體系而言，合適的檸檬酸濃度為30g/L、氟化氫銨濃度為10g/L、浸出時(shí)間2h、浸出溫度30℃、反應(yīng)釜轉(zhuǎn)速23r/min，液固比1/10。鎳、鈷的浸出率可達(dá)49.56％和89.91％。 對(duì)優(yōu)化條件下鎳、鈷浸出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究結(jié)果表明：鎳浸出過(guò)程符合內(nèi)