湿法炼锌工艺镍钴渣氧化酸浸工艺研究_李勇.pdf

湿法炼锌工艺镍钴渣氧化酸浸工艺研究 李勇 1 刘安荣 2 刘洪波 2 彭伟 2 王振杰 2 （1. 贵州省新材料研究开发基地， 贵州 贵阳 550002； 2. 贵州省冶金化工研究所， 贵州 贵阳 550002） 摘要镍钴渣是湿法炼锌过程产生的废渣， 含有锌、 镍、 钴等有价金属元素， 具有较大的综合回收价值。以 贵州某湿法炼锌企业产生的Zn、 Cu、 Cd、 Co、 Ni金属含量分别为45.81、 4.17、 2.34、 0.46、 0.38的镍钴渣为研 究对象， 采用氧化酸浸法进行了浸出工艺条件研究。结果表明， 在磨矿细度为-0.074 mm占75， 双氧水用量为 7.5， 液固比为4， 硫酸浓度为30， 浸出温度为80 ℃， 浸出时间为4 h条件下， 可使镍钴渣中有价金属Zn、 Ni、 Co的 浸出率分别达到98.23、 95.78、 90.89。试验结果可为此类工业废渣的综合回收提供参考。 关键词湿法炼锌镍钴渣氧化酸浸浸出率 中图分类号TD926文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -06-109-04 DOI10.19614/ki.jsks.201906021 Process Study on Oxidation and Acid Leaching of Ni-Co Slag from Wet Zinc Smelting Process Li Yong1Liu Anrong2Liu Hongbo2Peng Wei2Wang Zhenjie22 （1. Guizhou Research and Development Base of New Materials， Guiyang 550002， China； 2. Guizhou Institute of Metallurgical and Chemical Engineering， Guiyang 550002， China） AbstractNickel-cobalt slag is a waste residue produced by the wet zinc smelting process， containing valuable metal el- ements such as zinc，nickel and cobalt，and has a large comprehensive recovery value. The nickel-cobalt slag with 45.81， 4.17， 2.34， 0.46 and 0.38 of Zn， Cu， Cd， Co and Ni metals produced by a zinc hydrometallurgical enterprise in Gui- zhou was taken as the research object. The leaching process conditions were studied by oxidative acid leaching . The re- sults show that the grinding fineness -0.074 mm content is 75， the dosage of hydrogen peroxide was 7.5， the liquid-solid ratio is 4， the sulfuric acid concentration is 30， the leaching temperature is 80 ℃， and the leaching time is 4 h， the leach- ing rates of the valuable metals Zn， Ni and Co in the nickel-cobalt slag can reach 98.23， 95.78 and 90.89， respective- ly. The test results can provide reference for the comprehensive recovery of such industrial waste residue. KeywordsZinc hydrometallurgy， Nickel-cobalt slag， Oxidative acid leaching， Leaching rate 收稿日期2019-04-10 基金项目贵州省科技计划项目 （编号 黔科合成果 ［2019］ 4410号） ， 贵州科学院青年基金项目 （编号 黔科院J字 ［2018］ 02号） ， 省市科技合作项目 （编号 52020-2016-04-04） ， 六盘水市科技合作项目 （编号 52020-2017） 。 作者简介李勇 （1970） ， 男， 助理研究员。通讯作者刘安荣 （1983） ， 男， 高级工程师。 总第 516 期 2019 年第 6 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 516 June 2019 镍、 钴是重要的战略金属， 广泛应用于航空航 天、 军工、 化工及电子领域。随着高新技术的不断发 展， 镍、 钴在新材料应用上的需求量越来越大， 但是 世界镍、 钴矿产资源日渐贫乏， 因此， 综合开发利用 各种含镍、 钴的镍钴渣具有十分重要的意义。镍钴 渣是湿法炼锌净化过程中产生的一种多金属泥渣， 一般锌含量为30～60、 镍含量为0.3～0.5、 钴含 量为 0.3～0.5、 镉含量为 2～3、 铜含量为 4～ 5， 镍钴渣资源综合利用的前景广阔 ［1-5］。目前， 从 镍钴渣中回收镍、 钴时常采用酸浸法、 碱浸法、 氧化 酸浸法和选择性浸出法， 其中， 氧化酸浸法是最有 效、 低能耗、 高浸出率的冶炼方法 ［6-11］。因此， 以贵州 某湿法炼锌企业产出的镍钴渣为研究对象， 进行了 氧化酸浸工艺条件研究， 考察了磨矿细度、 双氧水用 量、 硫酸浓度、 浸出温度、 液固比、 浸出时间等因素对 镍钴渣浸出效果的影响并确定最佳的浸出工艺条 件， 为工业处理镍钴渣提供参考。 1试验原料及试验方法 1. 1试验原料 试验原料来自贵州某湿法炼锌厂净化系统除 镍、 钴工序产出的镍钴渣， 矿样主要化学成分分析结 果见表1。 109 ChaoXing 金属矿山2019年第6期总第516期 从表1可以看出 镍钴渣中主要有价金属元素有 Zn、 Cu、 Cd、 Co、 Ni， 金属含量分别为45.81、 4.17、 2.34、 0.46、 0.38， 该镍钴渣具有较高的回收价 值。 1. 2试验方法 将一定磨矿细度的镍钴渣与浸出剂硫酸按一定 比例调浆后放入烧杯内， 加入氧化剂双氧水， 搅拌、 加热。浸出结束后， 对浸出矿浆进行固液分离， 量取 滤液体积， 称量滤渣湿重和干重， 取样分析， 计算金 属元素的浸出率， 2试验结果与讨论 2. 1磨矿细度对镍钴渣浸出效果的影响 粒度是影响镍钴渣中锌、 镍、 钴浸出率的关键因 素。镍钴渣粒度越小， 其比表面积越大， 与浸出剂接 触越充分， 有利于提高酸溶速率， 浸出剂也越容易将 金属矿物溶解， 浸出效率增大。为了得到最佳的磨 矿细度， 使得浸出效果达到最好， 在硫酸浓度为30、 液固质量比为 4、 双氧水用量为 7、 浸出温度为 80 ℃、 浸出时间为5 h条件下， 考察磨矿细度对镍钴 渣浸出效果的影响， 结果如图1所示。 从图 1 可看出 随着矿样-0.074 mm 粒级含量 的增加， Zn、 Co、 Ni的浸出率均呈逐渐上升的趋势， 当-0.074 mm粒级含量达到75时， 各金属元素的浸 出率达到最大值， 继续增大-0.074 mm粒级含量， 矿样 因过磨产生泥化， 使得浸出率有所降低。因此， 综合 考虑磨矿成本和浸出指标， 确定磨矿细度为-0.074 mm占75。 2. 2浸出温度对镍钴渣浸出效果的影响 浸出温度是影响浸出快慢的重要因素之一， 提 高温度可以增强浸出剂活性， 从而提高浸出效率。 在磨矿细度为-0.074 mm占75、 硫酸浓度为30、 液固质量比为4、 双氧水用量为7、 浸出时间为5 h 条件下， 考察浸出温度对镍钴渣浸出效果的影响， 结 果如图2所示。 从图2可以看出 随着浸出温度的升高， Zn、 Co、 Ni的浸出率先增大后降低； 当浸出温度小于80 ℃时， 各离子浸出率均随浸出温度升高逐渐增强； 当浸出 温度超过80 ℃时， 浸出率随浸出温度升高而降低。 综合考虑， 选择浸出温度为80 ℃。 2. 3双氧水用量对镍钴渣浸出效果的影响 双氧水是一种清洁氧化剂， 其在发生氧化还原反 应之后生成水和氧气， 不会对体系带来新的杂质及污 染。因此， 以双氧水为氧化剂， 在磨矿细度为-0.074 mm占75、 硫酸浓度为30、 液固质量比为4、 浸出 温度为80 ℃、 浸出时间为5 h条件下， 考察双氧水用 量 （以双氧水占镍钴渣质量的百分比表示） 对镍钴渣 浸出效果的影响， 结果如图3所示。 从图3可得 双氧水对镍钴渣中Zn、 Co、 Ni具有 较强的氧化作用， 对Zn、 Co、 Ni浸出率的影响显著； 在 未添加双氧水时， 各金属的浸出率较低， 随着双氧水 用量的增加， 各金属的浸出率显著增大， 当双氧水用 量达到7.5时， 各金属的浸出率均达到平衡值。综 合考虑， 选择双氧水用量为7.5。 2. 4浸出时间对镍钴渣浸出效果的影响 在磨矿细度为-0.074 mm 占 75、 硫酸浓度为 30、 液固质量比为4、 浸出温度为80 ℃、 双氧水用量 为7.5条件下， 考察浸出时间对镍钴渣浸出效果的 110 ChaoXing 李勇等 湿法炼锌工艺镍钴渣氧化酸浸工艺研究2019年第6期 影响， 结果如图4所示。 从图4可以看出 随着浸出时间的延长， 镍钴渣 中Zn、 Co、 Ni的浸出率不断增大； 浸出时间小于4 h 时， 各金属离子的浸出率随浸出时间延长提高较为 明显； 浸出时间大于4 h时， 各金属离子的浸出率趋 于平衡。综合考虑， 确定浸出时间为4 h。 2. 5硫酸浓度对镍钴渣浸出效果的影响 硫酸为氧化酸， 可用于处理含大量还原性组分 的矿物原料， 可将大部分硫化矿物转变为相应的硫 酸盐， 且硫酸价廉易得， 设备防腐蚀问题容易解决， 所以硫酸常被用作金属浸出剂， 硫酸浓度不同对浸 出的影响效果也不同。在磨矿细度为-0.074 mm占 75、 浸出时间为4 h、 液固质量比为4、 浸出温度为 80 ℃、 双氧水用量为7.5条件下， 考察硫酸浓度对镍 钴渣浸出效果的影响， 结果如图5所示。 从图5可以看出 随着硫酸浓度的增大， Zn、 Co、 Ni的浸出率先增大后趋缓； 当硫酸浓度从10增加 到30时， Zn、 Co、 Ni的浸出率随硫酸浓度增加明显 提高； 当硫酸浓度大于30时， Zn、 Co、 Ni的浸出率随 硫酸浓度增加增长趋缓。综合考虑， 确定硫酸浓度 为30。 2. 6液固比对镍钴渣浸出效果的影响 液固比是指矿浆中溶剂质量与固体矿物质量的 比值， 是湿法冶金过程的重要参数。液固比大小影 响浸出液中有价金属离子浓度和矿浆的黏稠度， 液 固比不同液固相之间的传质速度不同， 进而影响浸 出率。在磨矿细度为-0.074 mm占75、 浸出时间为 4 h、 硫酸浓度为30、 浸出温度为80 ℃、 双氧水用量 为7.5条件下， 考察液固比对镍钴渣浸出效果的影 响， 结果如图6所示。 从图6可以看出 随着液固比的增大， 镍钴渣中 Zn、 Co、 Ni的浸出率逐渐增加， 当液固比小于4时， 矿 浆的黏稠度较大， 大部分的金属未溶解， 使得各金属 元素的浸出率较小； 当液固比为4时， 硫酸的用量足 以溶解镍钴渣中的有价金属， 浸出率较高； 继续增大 液固比， 各金属的浸出率趋于平衡； 综合考虑， 确定 液固比为4。 2. 7优化条件重复试验 由各条件试验得出镍钴渣的浸出工艺条件为 镍钴渣磨矿细度为-0.074 mm占75、 液固比为4、 硫 酸浓度为 30、 双氧水用量为 7.5、 浸出温度为 80 ℃、 浸出时间为4 h， 在此条件下各金属的浸出率 均能得到较为理想的指标。为了验证该指标是否具 有稳定性， 按照此条件进行了重复试验， 结果如表2 所示。 从表2可得 采用氧化硫酸浸出工艺处理镍钴 渣， 经过3次重复试验， 镍钴渣中Zn、 Ni、 Co的浸出率 平均值分别达到98.23、 95.78、 90.89， 指标较为 稳定。 3结论 贵州某湿法炼锌厂镍钴渣主要有价金属元素有 Zn、 Cu、 Cd、 Co、 Ni， 含 量 分 别 为 45.81 、 4.17 、 2.34、 0.46、 0.38。以硫酸为浸出剂进行Zn、 Ni、 Co 浸出试验。在镍钴渣磨矿细度为-0.074 mm 占 75、 液固比为4 ∶ 1、 硫酸浓度为30、 双氧水用量为 111 ChaoXing 7.5、 浸出温度为80 ℃、 浸出时间为4 h， 在此条件 下， 可使镍钴渣中 Zn、 Ni、 Co 的浸出率分别达到 98.23、 95.78、 90.89， 指标较为理想且稳定。 参 考 文 献 李德磊， 张昱琛.湿法炼锌净化镍钴渣综合利用生产实践 ［J］ .中 国有色金属， 2015 （2） 53-55. 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