常压硫酸焙烧法提取镍磷铁中的镍.pdf

2 0 1 3 年7 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y Lb g r i m m ．c n 1 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s Ⅱ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．0 7 ．0 0 4 常压硫酸焙烧法提取镍磷铁中的镍 周骏宏1 ，韦灏1 ，陆大面1 ，尤彩霞2 1 ．黔南民族师范学院化学与化工系，贵州都匀5 5 8 0 0 0 ；2 。河北化工医药职业技术学校，石家庄0 5 0 0 2 6 摘要采用硫酸化焙烧再水浸的方法从钙镁磷肥的副产物镍磷铁中提取镍，重点研究了提镍过程中相关 因素对镍浸出率的影响。结果表明，在酸料比O ．5 、焙烧温度3 0 0 ℃t 焙烧时间3h 、水浸液固比7 1 、水 浸温度7 0 ℃、水浸时间2 ．5h 的条件下，浸出效果最好，浸出液中镍浸出率达到7 3 ．4 3 ％。 关键词镍磷铁；硫酸化焙烧；镍；浸出 中图分类号T F 8 1 5文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 0 7 0 0 1 7 一0 2 N i c k e lE x t r a c t i o nf r O m S u l f a t i n g N i c k e lF e r r O p h o s p h O r u sw i t h R o a s t i n ga n dW a t e rL e a c h i n g A t m o s p h e r i cP r e s s u r e P r O c e s s Z H O UJ u n - h o n 9 1 ，W E IH a 0 1 ，L UD a m i a n l ，Y O UC a i x i a 2 1 ．D e p a r t m e n to fC h e m i s t r ya n dC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，Q i a n n a nN o r m a lC o l l e g ef o rN a t i o n a I i t i e s ，D u y u n5 5 8 0 0 0 ，G u i z h o u ，C h i n a ； 2 ．H e b e iC h e m i c a l ＆P h a m a c e u t i c a lC 0 1 l e g e ，S h 的i a z h u 8 n g0 5 0 0 2 6 ，C h i n a A b s t r a c t N i c k e lw a se x t r a c t e df r o mn i c k e lf e r r o p h o s p h o r u s ，b y - p r o d u c to fc a l c i u m m a g n e s i u mp h o s p h a t e f e r t i l i z e r ，w i t ha t m o s p h e r i cp r e s s u r es u l f a t i n gr o a s t i n ga n dw a t e r1 e a c h i n gp r o c e s s ．T h ee f f e c t so ft e c h n i c a lp a r a m e t e r so nn i c k e l1 e a c h i n gr a t ew e r ee m p h a t i c a l l yi n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h en i c k e le x t r a c t i o nr a t ei s7 3 ．4 3 ％u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d i n gr a t i oo fa c i dt om a t e r i a lo fO ．5 ，r o a s t i n g t e m p e r a t u r eo f3 0 0 ℃，r o a s t i n gt i m eo f3h ，r a t i oo fs o l i dt o1 i q u i do f7 1 ，l e a c h i n gt e m p e r a t u r eo f7 0 ℃， a n dl e a c h i n gt i m eo f2 ．5h ． K e yw o r d s n i c k e lf e r r o p h o s p h o r u s ；s u l f a t i n gr o a s t i n g ；n i c k e l ；1 e a c h i n g 在钙镁磷肥生产中，当以蛇纹石做熔剂时，会副 产一种含镍的磷铁 本文称镍磷铁 。镍磷铁的含镍 量甚至比红土镍矿的还高，因此镍磷铁实际上可以 作为一种很好的含镍矿物加以使用。并且，镍磷铁 中还含有大量的铁和磷，在提取镍磷铁中镍的同时， 还可以回收磷和铁。本文采用硫酸化焙烧再水浸的 方法从镍磷铁中提取镍。 1 试验部分 1 ．1 试验原料 磷铁是一种带有金属光泽的银灰色固体 含镍 磷铁偏黄 ，较坚硬且偏脆性，有一定的铁磁性。化 学元素分析结果见表1 。 表1 镍磷铁的元素分析结果 T a b l elE l e m e n t a la n a l y s i so fn i c k e lf e r r o p h o s p h o r u s ／％ 收稿日期2 0 1 2 1 2 1 8 基金项目贵州省教育厅自然科学研究项目 2 0 0 9 0 0 4 9 作者简介周骏宏 1 9 7 0 一 ，男，贵州人，教授． 万方数据 1 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y Lb g r i m m ．c n 2 0 1 3 年7 期 虽然磷铁中含有大量的铁和磷元素，但其化学 性质异常稳定，磷铁可以在空气中长期稳定存在。 对镍磷铁样品粉碎后进行X 射线衍射分析，结果见 图1 。图1 表明，镍磷铁中铁和磷以F e P 约8 8 ％ 和F e 。P 约1 1 ％ 两种物相存在。 ●I - F e ．P ◆F e 3 P ● 。L l 矗I I盥 2 02 5 F i g ．1 3 03 S4 04 5S OS 5 6 0 6 57 07 5 踟 2 例 。 图1含镍磷铁的x R D 谱 X R Dp a t t e r no fn i c k e lf e r r o p h o s p h o r u s 1 ．2 试剂和仪器 主要试剂质量浓度9 8 ％的浓硫酸，酒石酸溶 液 2 5 ％ ，丁二酮肟乙醇溶液 1 ％ ，摩尔浓度为 O ．0 1m o l ／L 的E D T A 标准溶液，摩尔浓度为o ．0 1 m 0 1 ／L 的硫酸铜标准溶液，P A N 指示剂 2g ／L 。 主要仪器箱式电阻炉，循环水多用真空泵， D W 一1 增力无极恒速搅拌器，酸式滴定管等。 采用滴定法测定滤液中的镍含量。 2 试验结果与分析 2 ．1 硫酸用量对镍浸出率的影响 试验条件粒度一o ．0 7 4m m 的矿样1 0 ．Og ，浓 硫酸加入量分别为3 、4 、5 、6 、7m L 即酸料比分别为 o ．3 、o ．4 、o ．5 、o ．6 、o ．7 ，焙烧温度2 5 0 ℃，焙烧时间 3 ．oh ，按液固比8 1 在6 0 ℃加水搅拌浸出2h ，过 滤后，测定滤液中的镍含量并计算镍浸出率 液计， 下同 。当酸料比分别为0 ．3 、O ．4 、0 ．5 、0 ．6 、O ．7 时， 镍浸出率分别为4 6 ．0 8 ％、5 0 ．3 9 ％、6 5 ．4 9 ％、 6 8 ．4 3 ％和6 8 ．8 2 ％。 可以看出，镍浸出率随硫酸用量的增大而增大， 但当酸料比大于o ．6 后，镍浸出率变化不大，而且考 虑硫酸的成本，所以选择酸料比o ．5 较合适。 2 ．2 焙烧温度对镍浸出率的影响 试验条件矿样1 0 ．O og 、酸料比o ．5 ，焙烧时间 3 ．oh ，按液固比8 1 在6 0 ℃加水搅拌浸出2h 。 当焙烧温度分别为1 5 0 、2 0 0 、2 5 0 、3 0 0 和3 5 0 ℃时， 镍浸出率分别为3 8 ．8 2 ％、5 0 ．7 8 ％、6 5 ．4 9 ％、 6 9 ．6 1 ％和7 0 ．9 8 ％。可见，焙烧温度对镍浸出率影 响极大，当焙烧温度大于3 0 0 ℃后，镍浸出率提升不 大，而且从节能角度考虑，焙烧温度选择3 0 0 ℃。 2 ．3 焙烧时间对镍浸出率的影响 试验条件酸料比O ．5 ，焙烧温度3 0 0 ℃，按液固 比8 1 在6 0 ℃加水搅拌浸出2h 。当焙烧时间分别 为2 ．o 、2 ．5 、3 ．o 、3 ．5 、和4 ．oh 时，镍浸出率分别为 6 0 ．0 0 ％、6 6 ．0 8 ％、6 9 ．6 1 ％、7 0 ．2 0 ％和7 0 ．5 9 ％。 结果表明，镍浸出率随焙烧时间的延长而增加， 当焙烧时间大于3 ．Oh 后，对浸出率提高已不明显， 因此选择焙烧时间为3 ．0h 。 2 ．4 水浸液固比对镍浸出率的影响 试验条件酸料比o ．5 ，焙烧温度3 0 0 ℃，焙烧 时间3 ．Oh ，水浸温度6 0 ℃，搅拌水浸时间2 ．Oh 。 当水浸液固比分别为5 1 ，6 1 ，7 1 ，8 1 ，9 1 时，镍浸出率分别为6 0 ．7 8 ％、6 7 ．2 5 ％、6 9 ．2 2 ％、 6 9 ．6 1 ％和7 0 ．2 0 ％。 可以看出，水浸液固比对镍浸出率的影响不是很明 显，但从节约用水的角度考虑，取水浸液固比为7 1 。 2 ．5 水浸温度对镍浸出率的影响 试验条件酸料比o ．5 ，焙烧温度3 0 0 ℃，焙烧 时间3 ．oh ，水浸液固比7 1 ，分别在2 0 、4 0 、6 0 、7 0 和8 0 ℃搅拌水浸2 ．Oh 后，镍浸出率分别为 4 7 ．6 5 ％、5 5 ．4 9 ％、6 9 ．2 2 ％、7 0 ．9 8 ％和7 1 ．3 7 ％。 结果表明，镍浸出率随着温度的升高而逐渐提 高，特别当水浸温度达到6 0 ℃后，镍浸出率快速增 加，继续提高水浸温度，浸出率的提升幅度不大，因 此采用水浸温度为7 0 ℃。 2 ．6 水浸时间对浸出率的影响 试验条件酸料比0 ．5 ，焙烧温度3 0 0 ℃，焙烧时 间3 ．0h ，水浸液固比7 1 ，水浸温度7 0 ℃，当水浸时 间分别为1 ．o 、1 ．5 、2 ．o 、2 ．5 和3 ．oh 时，镍浸出率分 别为5 8 ．8 2 ％、6 4 ．3 1 ％、7 0 ．9 8 ％、7 3 ．3 3 ％和7 3 ．9 2 ％。 可以看出，随着水浸时间的增加，镍浸出率也逐步增 加，当水浸时间达到2 ．5h 以后，镍浸出率趋于稳定， 考虑能源及生产的周期，将水浸时间定为2 ．5h 。 2 ．7 重复试验 根据单因素试验结果，确定最佳试验条件为酸 料比O ．5 ，焙烧温度3 0 0 ℃，焙烧时间3 ．0h ，水浸液 固比7 1 ，水浸温度7 0 ℃，水浸时间2 ．5h 。在此 条件下进行3 次重复试验，镍浸出率分别为 7 3 ．1 4 ％、7 3 ．5 3 ％和7 3 ．7 3 ％。结果表明，通过条件 试验确定的最优工艺参数是可靠的，浸出的各项指 标也比较稳定。 下转第2 2 页 万方数据 2 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年7 期 施以及庞大的渣浮选投资。设备关键部件为水冷铜 水套，耐高温、腐蚀和冲刷，炉寿命长，检修维护成本 低。本装置为装配组合型炉子，安装施工方便； 5 综合能耗低。吹炼渣层，所需一次风压低，动 力消耗少。富氧浓度高，烟气带走热量小，燃料消耗 低。烟气S O 的浓度高，制酸系统可实现三转三 吸，提高硫回收率。 6 生产负荷及冰铜品位可调范围大。根据生产 需要，通过开关一定数量的一次风口，生产负荷可在 大范围内调整。通过调整风料比以及燃料率，冰铜 品位可在4 8 ％～6 5 ％之间快速调节。 4结论 通过一年多的生产实践，富邦炉的主要技术经 济指标氧气浓度6 6 ％，烟气中S O 。浓度2 5 ％～ 2 8 ％，渣含铜0 ．4 7 ％，F e ／S i 0 。一1 ．1 ～1 ．2 ，燃料率 3 ．5 ％～4 ．o ％，烟尘率1 ．O ％～1 ．5 ％，床能力7 4 ．6 t ／ m 2 d 。 参考文献 [ 1 ] 任鸿九．有色金属熔池熔炼[ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 0 1 2 4 1 2 4 3 ． [ 2 ] 朱祖泽，何家齐．现代铜冶金学[ M ] ．北京科学出版 社，2 0 0 3 ． [ 3 ] 李洪桂。冶金原理[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 5 6 7 ． [ 4 ] 韦其晋，袁朝新．侧吹熔炼铜渣的直流电贫化研究[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 1 1 1 9 2 2 ． [ 5 ] 葛晓鸣，王举良．铜富氧侧吹熔池熔炼的生产实践[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 8 1 3 1 6 ． [ 6 ] 姜元顺，王举良．富氧侧吹熔池熔炼炉炼铜烟气中单体 硫的产生及处理[ J ] ．中国有色冶金，2 0 1 1 ，4 0 2 1 7 1 9 ． 上接第1 8 页 3结论 对钙镁磷肥的副产物镍磷铁，首先按酸料比 0 ．5 在3 0 0 ℃进行硫酸化焙烧3 ．Oh ，然后按液固比 7 l 在7 0 ℃搅拌水浸2 ．5h 后，平均镍浸出率可以 达到7 3 ．4 3 ％。 参考文献 [ 1 ] 车小奎，邱沙，罗仙平．常压酸浸法从硅镍矿中提取镍的 研究[ J ] ．稀有金属，2 0 0 9 ，3 3 4 5 8 2 ． [ 2 ] 张锡贵，李志诚．丁二酮肟重量法测定镍[ 刀．大连特殊 钢，1 9 9 5 3 3 2 3 7 ． [ 3 ] 唐华应，方艳．E D T A 滴定法直接测定镍磷铁中镍量 [ J ] ．理化检验化学分册，2 0 0 8 ，4 4 1 0 1 0 0 7 ． [ 4 ] 钟枝绸，查华珍．钙镁磷肥副产镍磷铁的回收和提炼 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，1 9 9 6 3 1 3 1 5 ，2 1 ． [ 5 ] 杨泽彪，王齐光，王云舟，等．偶氮胂K 光度法测定磷铁 中镍[ J ] ．光谱实验室，2 0 0 1 ，1 8 5 6 4 0 一6 4 3 ． [ 6 ] 陈善继．黄磷副产磷铁的综合利用[ J ] ．磷肥与复肥， 2 0 1 0 ，Z 5 6 6 2 6 4 ． 万方数据