含镍硫化铜精矿制取铜和镍硫酸盐的试验研究.pdf

2 0 0 1年 7月 第 3 O卷第 4期 有色矿山 No nf e r r o l k q M i ne s J u I _ ． 2 0 01 V。 l 30 N0 4 含镍 硫 化铜 精 矿制 取铜 和镍 硫 酸盐 的试 验研 究 姜 宁 吉 林 锦 业 公 司，吉 林 磐 石 1 3 2 3 1 1 [ 关 蕾 词 ]含镍 锕 精 矿 ；酸 浸 ；浓缩 ；萃 取 ；硫酸 镍 ；硫酸 铜 【 摘要 ]介 绍 了 吉林 镍 业公 司 含 镍硫 化 铜精 矿 的有关 分 析 数据 ． 对 采用 焙 烧 一酸 浸 一浓 缩 一 萃 取 的方法 提 取该 精 矿 中 的铜 、 镍 成份 并 以硫 酸 盐 的形 式 作为 最 终 产 品 的试 验 研 究 进 行 了 系统 的 论 述 ， 提 出 了可行 的生 产过 程 。 [ 中 圈分 类号 ]TF 0 3[ 文 献 标识 码 1 A[ 文 章编 号 ]1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 1 0 4 0 0 2 9 ． 0 4 Expe r i m e nt o f m aki ng c o ppe r a nd ni c k e l s u l pha t e f r o m ni c ke l b e a r i ng c o ppe r s u l phi d e c o nc e nt r a t e J f ANG Ni n g J i t i n Ni c k e l C o r p o r a t i o n ， ． P a n s h i 1 3 2 3 1 1 ，C h i n a Ke y wo r d s n i c ke l b e a r i n g cop p e r c o n c e n t r a t e ；a c i d l e a c h i ng ；c o n c e n t r a t i o n；e x t r a c t i o n；n i c k e l s u l p h a t e ；c o p p e r s u l p h a t e Ab s t r a c t S o me r e l a t e d d a t a o f n i c k e l b e a r i n g c o p p e r s u l p h i d e con c e n t r a t e i n J i l i n Ni c k e l C or p o r a t i o n a r e i n t r o d u c e d． F h e e x p e r i me nt o f ma k i ng cop p e r a n d n i c k e l s u l p h a t e f r o m n i c k e l b e a r i n g c o p p e r s u l p h i d e b y c a l c i n a t i o n a c i d l e a c h i ng c o n c e n t r a t i o n e xt r a c t i o n i s d i s c u s s e d， a n d f e a s i b l e pr o d u c t i o n p r o c e s s i s p u t f o r wa r d 在铜 、 镍分 选过程 中， 产生 的含镍硫 化铜 精 矿需要处 理 ， 就 地 进 一 步加 工 这部 分 铜 精 矿 与直接 外销 相 比其 优 势 非常 明显， 本文 对 这部分 含镍 硫 化铜 精 矿制 取 铜 、 镍 硫 酸 盐 的 试验 研 究进 行 了论 述 。 1 工艺方案的确定 对 含镍 硫 化铜 精 矿， 可用下述 方法 处理 。 1 火法 处理 。火法 处理虽 然可 以取得 较 好的技 术经 济 指 标 ， 但 由于 这 部分 原料 量 较 少， 使得 生产 规模 较 小 ， 将 造 成 投 资 大 、 能 [ 收稿 日期】2 0 0 1 - 0 4 ． 0 9 [ 作者简介 ]姜 宁 1 9 6 1一 ． 男， 黑龙江 卉齐 哈 尔 市 人 ． 化工 工 程师 ． 从 事 化工 科 研工 怍。 耗高 、 环境 污染等 问题 。 2 湿法 冶炼 。对 于硫 化铜 精 矿 而 言 ， 采 用湿 法 冶炼 较为 成熟 的工 艺是焙 烧 一浸出 一 电积 ， 虽 然采用该 工 艺具 有规 模可大 可小， 投 资小 ， 能 克 服 烟 害等 优 点 ， 但 生 产 实 践证 明 ， 其技术 经济 指 标 ， 不 如 火 法 ， 电解 废 液 处 理 费用高 。对浸 出渣和废 电解液 的利 用 尚存 在 困 难 3 提 取 铜 、 镍 硫 酸 盐 。经 过 焙烧 一酸 浸 一浓缩 结 晶 胆矾 一萃 取 分离 铜 、 镍 工 艺 铜 镍 以硫 酸盐 产 品形 态 产 出 ， 该 工 艺优 于现 有 的其它湿 法工 艺 。 以 3 的工 艺方 案 ， 首 先确 定试 验 工 艺 ， 进 行小型 试验 考 查 和选 择 技 术条 件 ， 而后 在 小试 的基础上扩 大规 模 、 系统试验 ， 考 查工艺 维普资讯 有色矿山 2 0 0 1电 妻 妻 堂 要 蔓 原 料 标 ，并对 全流 程 作 出金 属 、 物料 及 液 量 平 衡 。 ⋯⋯ 对生产工 艺的 可 行性 进 行 技 术 上的 评 估 ， 亦 原料 成份 的分 析 见表 1 ， 精 矿 物 相 分 析 可作 为_ [艺设 计 的依据 。 见表 2 。 表 I 精 矿全 分 析 表 2精矿 物 相分 析 3制 取 硫酸 铜 的 工 艺 过 程 分 析 3 ． 1焙饶 焙烧过 程是 使精矿 中铜镍 等金属 的硫化 物转 变成硫 酸 盐 或 氧化 物， 使之 被稀 硫 酸 溶 解 进 入溶 液 ， 以便 从溶 液 中提取这 些金属 ， 同 时， 要 使铁 尽可 能转 变 为 F 2 03 ， 使之 不被 稀 硫 酸浸 出， 留在 浸 渣 中， 达 到 与铜 、 镍 分 离 的 目的 。 焙烧 在过剩 空气 为 2 0 ％ 、 添加剂 芒硝 加 自变 量 为 人 炉 料 量 的 3 ％， 焙 烧 温 度 为 6 3 0 “ C时， 铜 的酸 溶率最 高。 3 ． 2浸出 选用 稀疏 酸 使 暗烧 矿 中的铜 、 镍 等 有 价 金属最大 限度 地 溶 解， 同 时 使氧 化铁 和 二 氧 化硅等化台物不溶解． 从而达到富集和分离 的 目的 。 浸 出速度 受物料 粒度 、 溶剂粒 度 、 搅 拌强 度及矿 浆牯度等 多种 因素影响 。浸 出条件 试 验 主要对浸 矿 剂 酸度 液 固 比、 浸 出温 度 及 浸 出时间采 用 正交设 计 方 法 多 次试 验 表 明， 浸 矿剂 酸度对铜 浸 出率 影 响 最 为 显著 ， 其 次是 液固 比， 浸 出时间 ， 温度 的影 响甚微 。采用初 酸 4 0 ～4 5 g ／ L； 液 固 比 2 ． 2 mL ／ g ， 温 度 9 O ℃ 。 浸 出时 间为 6 O分钟 比较适宜 ， 其浸 出技 术指 标 见表 3 表 3浸出 技 术 指标 3 ． 3浓缩结 晶硫酸铜 锕主 要是 经 浓 缩 结 晶转 为 产 品 胆 矾 的， 与此 同时 ， 浸液 中的镍 相 应 得 到 富 集 ， 为 下一 步提 取镍 提 供了有 利条件 。为 了减少结 晶母 液的数 量， 减轻萃 取铜 的负荷 ， 采用 二次 结晶法 ， 第 一次 结 晶母 液 缩 减 率 为 7 O％， 产 出成 品硫 酸铜 ， 二 次浓 缩结 晶是 将 一 次结 晶 母液 再经 蒸发 浓 缩， 再结 晶产出硫酸 铜， 因杂 质超 标返 回一 次 蒸发 浓 缩 ， 二 次 结 晶母 液 缩 减率 为 6 6 ％， 二 次 结 晶 母 液 经 调 整 后 ， 进 行 萃取 分离铜 。 一 次 结 晶胆 矾质量 指标 见表 4 。 表 4 一 次结 晶 胆矾 硫 酸 铜 及杂 质 含 量 指标名称 含量／ ％ CuS O 4 ‘ 5H2 0 水 不 溶物 簖 离 硫 酸 铣 F e 】 9 8． 7 13 1 3 0． 25 0． 2 6 维普资讯 第 4期 姜 宁 舍镍 硫 化铜 精 矿 制取 钳 和 镍 硫 口 室 盐 的 试 验 研 究 3 1 3 ． 4溶 剂萃取 铜 经过 比较认 为 采用 L i x 9 8 4作 为萃 取 铜 的萃取剂 较 为适 宜， 因硫 酸铜 结 晶母 液 铜 浓 度都 较高 ， 该 萃 取剂 的特点 是铜 容量较 大， 而 且在有铁 存 在 的情 况 下 可 优 先萃 取 铜 ， 苹 取 Cu ／ D e 2 0 0 0 ， 可 避 免 除 铁 过 程 造 成 铜 的 损 失， 对 提高铜 的 回收率有 利 。 3 4． I 温度对 萃取 率 的影响 试验 表 明 温 度 对 萃 取 率 的 影 响 最 为 显 著， 见图 1 。 簪 抖 ， 圉 1温 度对 铜 萃 取 率 的影 响 3 ． 4 ． 2三级逆 流萃取 铜 温 度高 ， 萃 取剂浓 度大 对铜 的萃取 有利 ， 但考虑 到过 程在常 温条件 下进 行即方 便 又经 济 ， 宜进行 三级逆 流萃取 。 3 ． 4 ． 3反 萃取铜 试验结果显示 ， 反萃液含 为 1 6 ． 2 g ／ I ， N i O为 l 4 L ， 铜 、 镍 反 萃 率 均 为 1 0 0％， 由于 铜有机相 中镍 含量仅 为 0 ． 0 7 g ／ I ， 因此 免去 洗 段， 使镍 与铜 一 并反 萃入反 萃 液， 反 萃液 含酸 较高 ， 将 其返到浸 出和浓缩结 晶工序。 制取 硫酸铜 的工艺 流 程见 图 2 。 4制取硫酸镍 的工艺过程 分析 4 ． 1 除 铁 萃取分 离铜 的 萃 余 液 中 ， 主要 有 价 元 素 是镍 ， 主 要 杂 质 是 铁 ， 为 确 保 镍 的 产 品 质 量 ， 必 须将 铁分 离 除 去， 采用 中和 沉 淀 法 ， 用 碳 酸钙 乳液 作 中和 剂 ， 使 铁 生成 钙铁 复 合 渣 沉 淀 ， 从溶剂 中分离 出去 。 在机械搅 拌 槽 中，体 系温度 9 0 r ．2，加 入 碳酸 钙乳 液至 p H值 为 2左右 。维 持2 小 时， r 三 u x 一 9 8 4 品 l _ _ _ - I 葡 离I ’ t t ’ l l 沉镍I 铁渣反革藏 有机相 f 圉 2 含镍硫化铜精矿制取硫酸铜试验工艺流程 使大部 分铁 形 成铁 矾 复 合 渣 沉 淀 ， 加 入 硫 酸 钠 氧 化剂 ， 再 加 入 碳 酸钙 乳液 将 p H 值 调 至 4 ． 5左 右 ， 搅拌 1小 时， 过 滤后将 滤饼洗 至 无色 ， 除铣 结 果见表 5 。 表 5除铁 有 关 数 据 萃铜泉渡l g l t 除铁后棱／ g ／ L Fe Ni 4 ． 2沉镍 及 酸溶 沉镍 是 用 碳酸钠 将除铁 后液 中的重 金属 杂质与 镍， 同 时形 成 碳 酸盐 或 碱 式 碳 酸盐 沉 淀与溶液 中 的钠 离 子分 离 ， 再 用 硫酸 将 沉 淀 物溶 解 ， 这 样可 以使其 中的杂 质得到 富集 。 以 便深 度净 化 脱 除 ， 同 时也 减 少 了 浓缩 结 晶硫 酸镍 的液 鳍 。 在 8 0 “C条 件 下 ， 用 Na 2 C O 3溶 液 将 除 铁 后液 中和至 p H值 9左右， 沉淀后过滤， 洗净 Na 2 S O4 ， 滤 饼 用 1 l的 9 8 ％Hi s 。 4溶 解 ， 制 得含 镍 6 2． 3 g ／ L的 硫酸 镍 溶液 。 4 ． 3硫酸 镍溶 液 的净 化 为 了得 到符 合 质 量 标 准 的硫 酸 镍 溶 液， 维普资讯 有色矿山 2 0 0 1矩 需要对 酸溶后 的硫酸镍 溶液进 行 度 净化。 1 深 度 除 铁 在 9 O ℃ 条 件 下 鼓 风 将 氧 化 成 F e ， 用 Ni C 浆 液 中 和 ， 使 F e ” 生成 F e OH 1沉淀 2 除铜 降温 至 8 0 ℃， 用碳酸 镍调 整 p H 值 为 4 ． 5左右， 铜 以碱式碳酸铜形式 沉淀 出来。 3 除铅 锌 降温 至 6 0 ℃， 搅拌 加入 5 ％ H P O4 和 低 浓 度 碳 酸 乳 液 ， 使 p H 值 稳 定 在 4 _ 8 5 ． 1 ， 磷 酸加 完后再 将 p H 值 调 至 5 ． 1 ～ 5 ． 3 ． 铅 锌沉淀过 滤 ， 滤液返 至浸 出 段。 4除 钙 镁 前 部 精 制 过 程 中 产 生 的 C a 、 Mg呈 Ca HS O4 2 和 Mg HS 4 2 形式 存 在。 除锌后 液 用 H2 S O4滴 p H 值 至 3～3 ． 5 防止镍 盐 水 解 ， 升 温 至 8 0 ℃ ～ 9 0 ℃， 使 c a 、 R i g形 成 CaS O4 2 H 2 O 和 Mg S O,- 2 H2 O 析 出 ， 使 溶液 比重达 到 1 ． 2～1 ． 3 ， p H 值 稳 定后 过滤制 得纯 净的 硫酸镍溶液 。 4． 4 浓缩 结昌硫酸 镍 将纯净 的硫 酸溶 液蒸 发浓 缩， 使 浓 缩液 比重 达 到 1 ． 3～1 ． 4 ， 在 ≥ 3 2 1 2条 件 下 结 晶 后 ， 经 固液分 离得 到硫酸镍 产 品， 浓缩母液 返 回浓 缩 液 ， 工 艺过 程 见 图 3 。 产 品 杂质 及 质 量见表 6 。 囝 3 制取硫酸镰试验工艺流程 衰 6 硫酸镰中镍爰杂质量 s 主 要技 术经 济指标 主要经 济指 标见表 7 。 衰 7主 要经 济 指 标 项 目 指 标 材 料篇 培烧镰收率 9 9 ． 8 8 ％ 芒硝 3 0 培烧烟气 s 0 2 雏度5 ． 8 ％ 氧酸钠 1 2 4 8 铜攫出率 9 5 5 7 ％ 硫酸 9 8 ％ 5 0 镩 澧 出率 7 2 3％ Li x 9 8 4 0 ． 7 1 铜 萃 取事 9 9％ 2 0 0 溶 剂袖 0 ． 6 6 除 铁率 9 8 、 9％ 碳 酸钙 9 0 ％ 3 2 铜 总 回收 率 9 5 5％ 纯 碱 工 业 6 2． 9 硫 酸铜 产 辜 7 3 6 k g ／ t 矿 磷 醮0 5 镰 总 回收 辜 7 2 ． 3％ 6 结论 试验研 究 结果 表 明 。 采 用 该 工 艺 处理 含 镍硫 化铜 精 矿， 胆 矾 产 率 ， 回 收 率 均 相 当理 想， 质 量 符 台 国标 GB 4 3 7 6 4 一 级 品 规 定 ， 产出的硫酸镍 产品符合 部颁标准 YB - 7 5 0 - 7 0 一 级 品 的 规 定 ， 但 镍 的 回 收 率 偏 低 。 仅 为 7 2 ． 2％， 其 原因是 受 小型焙 烧 设备 限 制， 不能 按 预 计 加入 添加 剂 ， 若 炉 料 中 芒硝 量 为 4％ ～ 5 ％， 镍 回收 率 可 达 8 7％。这 已被 工业 实 践 所证实 。 另外 ， 废 水 、 废 渣 的排 放 量 较 少 ， 且不会 因此 而造 成 污 染 ， 因此 其 生 产工 艺是 可行 的。 维普资讯