澳大利亚某红土镍矿堆浸实验研究

1 澳大利亚某红土镍矿堆浸实验研究澳大利亚某红土镍矿堆浸实验研究 昆明贵金属研究所 稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室 昆明 650106 摘要摘要 红土镍矿中所含的镍资源占世界镍储量的 70 以上 红土镍 矿的开发将是未来镍资源的主要来源 本文采用两段逆流浸出工艺 对澳大利亚红土镍矿进行堆浸 考察了浸出过程中几个因素对镍元 素浸出率的影响 实验结果表明使用粒度为 8 2mm 的矿样 一段 浸出使用二段的浸出液浸出新的镍矿 堆浸时间为 20 天 二段浸出 使用新配置的酸液浸一段浸出渣 酸液酸度为 22 堆浸时间为 60 70 天 整个流程镍元素浸出率为 80 28 关键词 关键词 镍 红土镍矿 常压浸出 堆浸 1 1 前言 前言 镍是一种用途广泛的金属 大量的镍被用在各种类型的不锈钢 软磁合金和合金结构钢的生产上 这些合金在石油工业 化学工业 及机械制造工业等方面被广泛应用 镍可以与铜 铬 钴 铝等元 素组成非铁基合金 镍基合金和镍铬基合金是一种耐高温 抗氧化 材料 用于喷气涡轮 电热元件 电阻和高温设备结构件等方面 镍钴铝合金是一种良好的磁性材料 可用作电工器材 镍粉则是化 学反应的加氢催化剂 镍的镀层具有防锈性能和好的光泽 据估计 2 镍在地壳中的平均含量为 0 01 而红土镍矿则占了世界镍储量的 70 1 因此 红土镍矿将会成为未来镍资源的主要来源 红土镍矿是由铁和镍的氧化物组成的次生共生矿 其特点是硬 度小 易泥化 含水高 30 45 H2O 难于用一般选矿方法富集 品位约1 3 2 目前 红土镍矿的冶炼方法分为火法和湿法两大 类 火法处理红土镍矿的方法主要有还原熔炼生产镍铁工艺 3 还 原硫化熔炼生产镍锍工艺 4 5 湿法处理红土镍矿的方法主要为还 原焙烧氨浸工艺 6 7 加压硫酸浸出工艺 6 8 常压硫酸浸出 9 10 其中 常压硫酸浸出法具有工艺简单 能耗低 不使用高压釜 投 资费用少 操作条件易于控制等优点 越来越受到人们的关注 常压 硫酸浸出又分为常压堆浸和常压搅拌浸出 本文采用常压硫酸浸出 中的堆浸法处理澳大利亚红土镍矿 主要考察不同工艺条件下矿样 中镍元素的浸出规律及酸耗 2 2 实验 实验 2 12 1 实验原料实验原料 本次红土镍矿实验用的是澳大利亚 GME 公司的矿样 矿样经晾 晒 自然干燥 破碎后筛分为 2mm 8 2mm 15 2mm 和 25 2mm 四 个粒级 各粒级的化学成分见表 1 表 1 澳大利亚红土镍矿各粒级化学成分 2mm 2mm 8 2mm 8 2mm 15 2mm 15 2mm 25 2mm 25 2mm NiNi1 141 041 061 15 粒 度 元 素 3 CoCo0 130 120 100 13 FeFe21 0920 8319 8720 16 Mg2 622 402 502 67 由表 1 可知 各粒级矿样的化学组成非常相近 使用任何一个 粒级进行试验都可以代表全粒级的情况 2 22 2 实验设备与实验试剂 实验设备与实验试剂 实验中使用的设备主要为浸取柱 15 个 3 个 0 47 1 5m 3 个 0 47 2 2m 3 个 0 47 3m 6 个 0 20 1 5m 实验 中使用的试剂有工业硫酸 自来水 2 32 3 实验方法实验方法 实验采用两段逆流浸出的堆浸流程 实验流程见图 1 将红土 镍矿晾晒干燥 破碎后筛分为 2mm 8 2mm 15 2mm 和 25 2mm 四 个粒级 由于 2mm 渗透性差 实验选用 8 2mm 15 2mm 和 25 2mm 三个粒级进行实验 堆浸过程采用连续喷淋 自循环的喷淋方法 喷淋强度定为 90L m2 h 一段浸出使用二段浸出产生的浸出液浸新 的红土镍矿 主要考察浸出时间对镍浸出率及酸耗的影响 二段浸 出使用新配置的酸液浸一段浸出的浸出渣 主要考察酸度 粒度和 堆高对镍进出率及酸耗的影响 4 红土镍矿 干燥 破碎 筛分 一段浸出 二段浸出 浸出液浸出渣 镍矿浸出液浸出渣 新酸 图 1 澳大利亚红土镍矿堆浸流程图 回收镍钴 堆存 2 32 3 二段浸出实验结果与讨论二段浸出实验结果与讨论 先写一段 再写二段 先写一段 再写二段 主要进行了酸度 粒度和堆高试验 由于实验室酸液量较少 喷淋速度非常难控制 所以本次实验喷淋强度为 90L m2 h 为左右 4 2 14 2 1 酸度对浸出率的影响酸度对浸出率的影响 固定其他条件为 连续喷淋 自循环 喷淋强度 90L m2 h 浸出 液调出条件 Ni 3 5g L 矿石粒度为 8 2mm 堆高为 1 4m 考查不 同酸度在 7 天内对镍浸出率及酸耗的影响 结果见图 2 5 图 2 二段酸度对镍浸出率及酸耗的影响 图中 24 处要修改 由图 2 可知 当酸度为 22 时 经过 7 天的浸出镍浸出率最高 为 22 57 酸耗为 59 45 吨酸 吨镍 所以确定二段浸出酸度为 22 4 2 24 2 2 粒度对浸出率的影响粒度对浸出率的影响 固定其他条件为 连续喷淋 自循环 喷淋强度 90L m2 h 浸出 液调出条件 Ni 3 5g L 酸度为 22 堆高为 1 4m 考查粒度对 镍浸出率及酸耗的影响 结果见图 3 图 4 6 图 3 粒度对镍浸出率的影响 由图 3 可知 浸出率随时间的增长而增大 相同的浸出时间 粒度越大镍浸出率越低 当粒度为 8 2mm 经过 50 多天的浸出 镍 浸出大于 70 图 4 粒度对酸耗的的影响 由图 4 可知 酸耗随时间的增长而降低 相同的浸出时间 粒 度越大酸耗越高 粒度为 8 2mm 的矿石 经过 60 天左右的浸出 7 酸耗可降低到 70 吨酸 吨镍左右 4 2 34 2 3 堆高对浸出率的影响堆高对浸出率的影响 固定其他条件固定其他条件为 连续喷淋 自循环 喷淋强度 90L m2 h 浸出液调出条件 Ni 3 5g L 酸度为 22 粒度为 8 2mm 考查堆高对镍浸出率及酸耗的影响 结果见图 5 图 6 图 5 堆高对镍浸出率的影响 8 图 6 堆高对酸耗的的影响 由图 5 图 6 可知 镍浸出率随浸出时间的增加而增加 酸耗 随浸出时间的增加而降低 镍浸出率在 70 天达到 65 左右 酸耗在 60 天达到 70 吨酸 吨镍左右 而且堆高对浸出率及酸耗的影响不大 从上述堆浸的试验结果可以看出 二段所确定的最佳条件为 酸度为 22 粒度为 8 2mm 堆浸时间为 60 70 天 镍浸出率为 74 酸耗在 70 吨酸 吨镍左右 4 34 3 一段浸出一段浸出 固定其他条件为 新矿 连续喷淋 自循环 喷淋强度 90L m2 h 粒度为 8 2mm 酸度为二段浸出液的酸度在 6 8 考查 浸出时间对两段总镍浸出率及酸耗的影响 结果见图 7 图 7 浸出时间对两段总镍浸出率及酸耗的影响 由图 7 可知 镍浸出率随浸出时间的增加而增加 酸耗随浸出 9 时间的增加而降低 两段总镍浸出率在 16 天达到 80 左右 酸耗在 20 天达到 61 吨酸 吨镍左右 5 5 结论结论 1 1 两段逆流浸出的优越性 两段逆流浸出的优越性 2 2 工艺参数 工艺参数 3 3 实验结果 实验结果 1 该红土镍矿中 Ni Co Mg Fe 含量分别为 1 26 0 12 2 38 19 18 属于高铁低镁红土镍矿 2 矿石最佳粒度为 8 2mm 粒度为 2mm 时易泥化 渗透性差 浸出率低 粒度为 8mm 时浸出率随粒度的增加而降低 3 一段浸出使用二段的浸出液浸出新的镍矿 堆浸时间为 20 天 二段浸出使用新配置的酸液浸一段浸出渣 酸液酸度为 22 堆浸 时间为 60 70 天 镍 钴的总浸出率分别为 80 28 15 00 铁 镁浸出率分别为 40 和 65 浸出液中镍离子浓度为 4 5g L 左右 浸出液残酸浓度小于 1 由于铁 镁的浸出酸耗较大 4 堆浸法有工艺简单 设备少 投资少 见效快 生产成本低 易于工业化的优点 参考文献 1 周晓文 张建春 罗仙平 从红土镍矿中提取镍的技术研究现状 及展望 四川有色金属 2008 3 18 21 2 任鸿九 有色金属清洁冶金 M 中南大学出版社 2006 163 164 3 李小明 唐琳 刘仕良 红土镍矿处理工艺探讨 J 铁合金 10 2007 38 4 24 28 4 何焕华 氧化镍矿处理工艺评述 J 中国有色冶金 2004 6 12 15 5 J R 小博尔德 镍提取冶金 M 金川有色公司译 北京 冶 金工业出版社 1977 180 181 6 任鸿九 王立川 1 有色金属提取冶金手册 M 北京 冶金工业出版 社 2000 7 肖安雄 1 美国金属杂质对世界有色冶炼的调查 1 第三部分 镍红 土矿 J 1 中国有色冶金 2008 4 1 8 Roorda H J H ermans J M A Energy Const ra ins in the extraction ofN ickel from Oxides ores J Erzmeta l 1981 34 3 882 887 9 李建华 金川低品位氧化镍矿的酸法制粒堆浸工艺研究 J 铀