对低品位镍红土矿常压浸出的初步探讨.pdf

文章编号1007 - 967X200705 - 0028 - 03 对低品位镍红土矿常压浸出的初步探讨 Ξ 刘 瑶1,丛自范1,王德全2 1. 沈阳有色金属研究院,辽宁 沈阳110141;2.东北大学,辽宁 沈阳110004 摘 要出于对低品位镍氧化矿资源经济利用的考虑,本研究探求处理低含量镍红土矿全湿法工 艺。实验采用常压浸出技术,在浸出温度95℃ 和酸料比0. 85∶1条件下,镍浸出率达到 85 左右。采用Na2S作中和剂,镍回收率可达80 以上。 关键词镍红土矿;常压浸出;物料粒度;酸料比 中图分类号TF111.31 文献标识码A 1 前 言 镍在地球上是储量丰富的一种金属,世界陆地 镍储量约为4. 7亿t[1],其中60 属于红土型镍矿 床,40 属于岩浆型铜镍硫化物矿床[2]。目前世界 镍工业生产的镍,主要来自硫化镍矿资源,约占总产 量的60 ～65 ,其余来自氧化镍矿[3]。然而,随 着地球上硫化镍矿的日趋枯竭,从氧化镍矿生产镍 的比例在迅速提高。据估计,到2010年从氧化镍矿 中生产镍的产量会超过从硫化镍矿生产的镍[4]。在 当前镍市场需求强劲和可利用的硫化矿资源有限的 情况下,如何有效地开发利用占总镍资源2/ 3的氧 化矿这个十分重要的问题已经被提上议事日程。镍 红土矿的镍含量在0. 8 ～3. 5 ,目前尚未找到有 效的选矿工艺使镍得到富集。通过冶金方法直接处 理镍红土矿有火法和湿法之分。火法冶金包括电炉 还原炼镍铁合金和硫化熔炼产出低冰镍两种工艺; 湿法冶金包括加压酸浸和还原-氨浸两种工艺。目 前,电炉还原炼镍铁合金和加压酸浸PAL两种处 理镍红土矿工艺在工业上应用较为广泛。需要指出 的是,上述几种工艺均存在着投资大,操作成本 高,只适合处理镍含量较高的红土矿含镍 ≥ 1.5 。然而4.7亿t陆地镍储量中镍含量在 1 左右的储量为1.3亿t[2],占总储量的28 ,因此开 发处理低含镍量红土矿技术是非常必要的。 本研究采用常压浸出AAL技术处理低含镍量 红土矿含镍在1.5 以下。常压浸出方法因其工 艺简单,能耗低和不使用高压釜而投资费用少等优 点越来越受到人们的重视。图1为常压浸出的工艺 流程。 图1 常压浸出工艺流程图 2 实 验 2.1 实验原料 实验中使用的原料为印度尼西亚Manuran岛红 土镍矿。原料主要化学成分分析见表1。 表1 腐泥层镍红土矿化学成分分析 wt NiCoFeMnSiO2MgOAl2O3Cr2O3 1.450.0297.920.1037.9520.041.610.23 2.2 实验方法 对镍红土矿先进行磨矿和分级处理,将磨细后 的矿浆与洗涤液和硫酸按一定的比例在加热的条件 下反应,将矿石中的镍浸出进入溶液,再采用碳酸钙 进行中和处理,过滤进行液固分离,得到的浸出液直 接进入镍沉淀工序。 2.3 实验试剂 实验中使用试剂有硫酸、 碳酸钙、 氧化钙、 硫化 钠,均为分析纯试剂。 2.4 实验设备 实验中使用的设备振动磨样机、 混料器、 反应 第23卷第5期 2007年10月 有 色 矿 冶 NON- FERROUS MINING AND METALLURG Y Vol.23. №5 October 2007 Ξ收稿日期2007 - 03 - 14 作者简介刘 瑶1969 , 女,工程师。 器、 搅拌器、 加料器、 烘箱、 真空抽滤机、 温控系统、 pH计和球磨机。 3 实验结果与分析 3.1 浸 出 3.1.1 物料粒度对浸出率的影响 反应条件物料质量100 g、 酸料比0. 9∶1、 浸出 温度90℃ 、 液固比4∶1。 分别称取粒度为0 . 154mm 即- 100目、 0.125 mm - 120目、0. 110 mm - 140目、0. 098 mm - 160目、0. 090 mm - 180目、0. 074 mm - 200目物料100 g ,按上述条件配比,浸出反应后,所 得镍浸出率如下。 图2 物料粒度对镍浸出率的影响 由图2可知物料粒度对镍浸出率的影响显著, 红土矿的粒度越细浸出效果越好,兼顾磨矿成本,以 后的试验都采用0.074mm - 200目矿石。 3.1.2 反应温度对浸出率的影响 反应条件物料质量100 g、 物料粒度0.074 mm、 酸料比0.9∶1、 液固比4∶1。 分别以80℃、85℃、90℃、95℃、100℃ 的温度 进行浸出实验。 图3 浸出温度对镍浸出率的影响 以上数据表明反应温度越高,浸出效果越好。 但100℃ 时,操作不好控制,故采用95℃ 开展以下 实验。 3.1.3 反应酸料比对浸出率的影响 反应条件物料质量100 g、 物料粒度0.074 mm、 浸出温度95℃、 液固比4∶1。 取物料各100 g ,分别加入硫酸60 g、70 g、80 g、 85 g、90 g、100 g ,进行浸出反应,得到如下曲线。 图4 酸料比对镍浸出率的影响 由图4可得并非加酸量越大,镍浸出率越高。 因为酸度越高,浸出后部碳酸钙中和时渣量越大,渣 带走的镍也多。根据实验数据,选择酸料比0. 85∶1 适宜。 3.1.4 反应液固比对浸出率的影响 反应条件物料质量100 g、 物料粒度0.074 mm、 酸料比0.85∶1、 浸出温度95℃。 以液固比3∶1、4∶1、5∶1分别与物料进行配比, 浸出反应数据如图。 图5 液固比对镍浸出率的影响 图5曲线显示液固比越大,镍浸出率越好。考 虑设备容量及投资,选取液固比4∶1为宜。 3.1.5 反应时间对浸出率的影响 反应条件物料质量100 g、 物料粒度0.074 mm、 酸料比0.85∶1、 浸出温度95℃、 液固比4∶1。 考察反应时间1 h、2 h、3 h对镍浸出率的影响。 图6 浸出时间对镍浸出率的影响 从图6可得反应时间越长,浸出效果越好,但 2 h后,浸出率提高不大。考虑时间效益,选取浸出 时间为2 h。 3.2 沉 镍 3.2.1 用CaO作沉淀剂 1一段沉镍法 92第5期 刘 瑶等对低品位镍红土矿常压浸出的初步探讨 沉镍温度60℃ 沉镍时间1 h 沉镍终点pH值8.0～8.5 结果镍回收率78 ,中间产品镍含量5 ～ 8 。 2二段沉镍法 第一段 温度60℃ 时间30 min 终点pH值6.0～6.5 第二段 温度60℃ 时间30 min 终点pH值8.0～8.5 结果镍回收率79 ,中间产品镍含量6 ～ 10 。 3.2.2 Na2S沉镍 溶液pH值6.5 温度60℃ 时间1 h Na2S用量理论量的1.5倍 结果镍回收率81 ,中间产品镍含量18 ～ 21 。 3.3 讨 论 研究结果表明,采用常压浸出技术处理低品位 镍红土矿,在最佳工艺条件下,镍浸出率可达85 左右,镍回收率可达80 ,实验效果较好。不足之 处是浸出沉铁工序的液固分离困难。因为沉铁生成 的铁渣含有大量的氢氧化铁胶体。这种铁渣不但渣 量大,过滤性能差,而且渣含镍量高达0. 4 左右。 故此方法还不具备工业可行性。 4 结 论 根据常压浸出技术处理含镍在1. 5 以下镍红 土矿的实验结果,可得出以下结论 1采用全湿法常压浸出工艺处理低含量镍红 土矿,磨矿粒度要求80 在0.074 mm - 200目 , 在 浸出温度95℃ 和酸料比0. 85∶1条件下,镍浸出率 为85 左右。 2浸出后液可通过氢氧化镍沉淀、 碳酸镍沉 淀和硫化镍沉淀等多种方法回收镍。其中采用硫化 钠沉淀,镍沉淀物中含镍量可达20 以上,镍回收 率可达80 以上。 如何针对实验中浸出沉铁渣过滤性能差、 渣量 大且渣含镍高达0. 4 的问题,改进常压浸出工艺 技术,改善液固分离速度,从而提高镍浸出率,使之 能够早日适用于工业化大生产,将有待进一步研究。 参考文献 [1] 李建华,程 威,肖志海.红土镍矿处理工艺综述[J ].湿法冶 金,2004.234 191～194. [2] 曹异生.国内外镍工业现状及前景展望[J ].世界有色金属, 2005. 10∶67～71. [3] 何焕华.世界镍工业现状及发展趋势[J ].有色冶炼,2001. 12. 6∶1～3. [4] 卢生康,赵万双.镍工业发展趋势研究[J ].兰州工业高等专科 学校学报,2004.114∶55～58. Primary Probe into Normal Atmospheric Leaching of Low- nickel Laterites LIU Yao1,CONG Zi2fan1,WANGDe2quan2 1. Shenyang Research Institute of Nonferrous Metal , Shenyang110141, China; 2. Northeastern University , Shenyang110004, China Abstract Proceed from the consideration the economic exploitation of the oxidize mineral resources to the low - nickel la2 terites , this research investigate a kind of handle the mineral whole wet process of the low content nickel Lat2 erites. The experiment adoption Normal Atmospheric Leaching technique , under the condition at leaching 95℃of a tem2 perature and acid materiel ratio 0.85∶1 , the nickel leaching rate reach to 85 or so. Adopt the Na2S makes to neutrali2 sation , the nickel recovery rate can reach to 80 above. Key words nickel laterite ;normal atmosphere leaching;materiel granularity;acid materiel ratio 03有 色 矿 冶 第23卷