镍钼矿加压酸浸新工艺研究.pdf

1 0 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 12 年1 1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．1 1 ．0 0 3 镍钼矿加压酸浸新工艺研究 张邦胜L 2 ，蒋开喜1 ，王海北1 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．东北大学材料与冶金学院，沈阳11 0 0 0 4 摘要提出一种加压酸浸处理镍钼矿的新工艺，考察温度、氧分压、液固比、时间等对镍钼转化率和浸出 率的影响。结果表明，在液固比为5 ，氧分压为o ．4M P a ，1 5 0 ℃反应2h 的条件下，钼转化率可以达到 9 8 ．3 ％以上，镍浸出率达到9 8 。7 ％。 关键词加压浸出；镍钼矿；浸出；钼；镍 中图分类号T F 8 4 1 ．2 ；T F l l l ．3 1文献标识码A文章编号1 0 0 77 5 4 5 2 0 1 2 1 l 一0 0 1 00 3 S t u d yo nN e w T e c h n o l o g yo fA c i dP r e s s u r eL e a c h i n g o nNi M oo r e Z H A N G B a n g s h e n 9 1 ～，J I A N GK a ix i l ，W A N GH a i _ b e j l 1 ．B e ⋯n gG e n e r a lR e s e a r c h1 n s t l t u t co fM i n l n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n gl 0 0 16 0 ，C h i n 8 ； 2 ．S c h o 。lo fM a t e r i a la n dM e t a l I u r g y ，N 。r t h c a s t e r nU n i v e r s i t y ，S h e n y a n g1 1 0 0 0 4 ，C h l n a A b s t r a c t An e wt e c h n o l o g yo fa c i dp r e s s u r eI e a c h i n gw a sd e v e I o p e dt o t r e a tN i M o 。r e ．T h ee f f e c t so f t e m p e r a t u r e ，p a r t i a lp r e s s u r eo fo x y g e n ，r a t i oo f1 i q u i dt os 0 1 i d L ／S ，a n dr e a c t i o nt i m eo no x i d a t i o nr a t e a n dl e a c h i n gr a t eo fn i c k e la n dm 0 1 y b d e n u mw e r es t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eo x i d a t i o nr a t eo fm D ～ 1 y b d e n u mi so v e r9 8 ．3 ％a n dt h eI e a c h i n gr a t eo fn i c k e Ii s9 8 ．7 ％，u n d e rt h eo p t i m u m c o n d i t i o n si n c l u d i n g L ／S 一5 ，p a r t i a lp r e s s u r eo fo x y g e no f0 ．4M P a ，t e m p e r a t u r eo f1 5 0 ℃，a n dr e a c t i o nt i m eo f2 h ． K e yw o r d s p r e s s u r el e a c h i n g ；N iM oo r e ；l e a c h i n g ；m o l y b d e n u m ；n i c k e l 我国有丰富的黑色岩系型镍钼矿，钼品位平均 大于1 ％，有的高达8 ％～1 0 ％。但由于矿石含碳量 达到8 ％～1 2 ％，难以通过选矿的方法进行有效富 集，使得这些资源一直没有得到大规模开发。 目前，工业上比较成熟的镍钼矿处理工艺主要 有焙烧法。1 ] 和常压氧化浸出法L 2 _ 5 ] 。由于焙烧法生 产过程中产生的低浓度二氧化硫难以回收，环境污 染严重，且伴生金属镍等未能回收，现已被列为国家 淘汰工艺。常压氧化浸出法采用在强氧化气氛下分 解镍钼矿，浸出液经离子交换净化富集后生产钼酸 铵。该方法生产成本高，只有在钼酸铵达到3 0 万 元／t 情况下才能实现盈利。本文采用加压氧化法 处理镍钼矿邸J ，探讨温度、氧分压、液固比、时间等对 收稿日期2 0 1 2 一0 71 5 作者简介张邦胜 10 7 3 ，男，河南信阳人，高级工程师，博士生 浸出的影响。 1研究方法 1 ．1 原料性质 试验所用镍钼矿由张家界市天泰钼业有限公司 提供，主要化学成分 ％ M o1 ．5 6 、N i1 ．1 4 、V O ．2 6 、A sO ．5 5 、F e5 ．9 0 、T iO ．1 7 、A 12 ．3 0 、C a4 ．9 0 、 M go ．3 6 、B ao 。4 6 、Ko ．8 7 。X 射线衍射分析表明 图1 ，该原料的主要矿物绢成为钼一硫炭质 非晶 相 、硫砷镍矿、方硫镍矿、黄铁矿和闪锌矿，主要脉 石为云母、石英、高岭石、磷灰石。钼主要和炭质有 关，镍主要和硫化物或硫砷化物有关，钒则主要与云 母类矿物有关。 万方数据 2 0 1 2 年1 1 期 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 { 4 }5 16 7 8 9 2 洲f 。1 图1矿样的x R D 谱 F i g ．1 X R D p a t t e r no fN i M oo r e 1 ．2 试验原理 在高温和氧压条件下，镍钼矿中钼的硫化物几 乎全被氧化成氧化物，其中7 0 ％左右的钼以 H 。M 0 0 。或M o 。形式留在固相，其余的钼则以 M o O 。 S O 。 或M o 。O ； S O 。 形式进入溶液，绝大部 分镍以硫酸镍形式进入酸浸液，主要反应如下 M o S 2 3 H 2 0 9 ／2 0 2 一H 2 M 叭 4 2 H 2 S 0 4 N i S 2 0 。一N i S O 。 1 ．3 试验装置与方法 浸出试验在G S A 型2L 立式衬钛加压釜中进 行。将镍钼矿精矿、硝酸、添加剂、水按比例加入釜 中，加盖密闭后升温至设定值，调整氧分压至试验 值。反应结束后冷却、过滤分离，浸出渣烘干后和溶 液一起送分析。根据浸出液中镍、钼的浓度和浸出 液体积计算镍、钼的浸出率，根据浸出液和渣中钼的 总和计算钼的转化率。试验使用的硝酸、硫酸均为 分析纯试剂，氧气为工业纯氧。 2试验结果与讨论 2 ．1 硝酸浓度对镍、钼浸出和转化率的影响 固定条件镍钼矿1 0 0g 、浸出温度1 2 0 ℃、液固 比5 1 、氧分压o ．4M P a 、搅拌线速度1 ．5 5m ／s 、氧 化浸出时间2h 。硝酸浓度对镍、钼浸出和转化率 的影响见图2 。 由图2 可看出，硝酸对镍钼矿的氧化有显著的 催化作用，在1 2 0 ℃加压浸出，当硝酸用量达到2 0 g ／I 。时，镍浸出率可达9 6 ．2 ％，钼转化率为9 8 ．1 ％。 由于硝酸或铁离子在加压氧化过程中可起到催化作 用，所以，硝酸和铁离子是加压氧化浸出常用的催化 剂。由于镍钼矿本身含铁较高，本研究仅考察了添 加硝酸对浸出结果的影响。 5“l S2 { J2 5{ 硝酸浓度／I g ⋯ 硝酸浓度对浸出的影响 F i g ．2 E f f e c to fH N 0 3c o n c e n t r a t i o n o nl e a c h i n g 2 ．2 浸出温度的影响 固定条件镍钼矿1 0 0g 、液固比5 1 、氧分压 o ．4M P a 、搅拌线速度1 ．5 5m ／s 、氧化浸出时间2h ， 温度对加压浸出的影响见图3 。 l w 。 8 摹 蠢7 0 惫 妞6 f 5 4 【 { 1 2 1 Ⅲ1 4 1 5 0l6 f 温度／℃ 图3温度对浸出的影响 F i g ．3 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nl e a c h i n g 图3 表明，随着温度升高，镍浸出率和钼转化 率提高，当温度达到1 5 0 ℃时，在不添加硝酸催化剂 的情况下镍浸出率和钼转化率均达到满意的结果， 分别为9 6 ．1 ％和9 8 ．3 ％。随着温度升高，化学反应 速度加快，但水蒸汽压也大幅度提高，对加压浸出设 备的耐压要求也将大幅提高，另外，提高浸出反应温 度也会增大能源消耗，从节约能源和降低设备投资 的角度，要求氧化浸出反应温度尽可能低。 2 ．3 氧分压的影响 提高氧分压有利于提高氧化反应速度，但也提 高了对设备的耐压要求。工业上钼或镍的加压氧化 浸出所采用的氧分压通常在o ．2 ～o ．8M P a ，固定条 件镍钼矿1 0 0g 、液固比5 l 、搅拌速度1 ．5 5m ／s 、 Ⅲ 叫 瓢 “ “ 瓢 小 Ⅲ 鬟、瓤惫陋 万方数据 1 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 2 年1 l 期 温度1 5 0 ℃、氧化浸出时间2h ，不同氧分压下的浸 出试验结果见图4 。 赛 ＼ 瓤 求 妞 氧分压／M P a 图4 氧分压对浸出的影响 F i g ．4 E f f e c to fp a r t i a lp r e s s u r eo f o x y g e no nl e a c h i n g 图4 表明，氧分压在o ．2 ～O ．6M P a 范围内，随 着氧分压的提高，镍浸出率和钼转化率都有所提高， 当氧分压为o ．4M P a 时便可取得令人满意的结果。 2 ．4 浸出时间的影响 固定条件镍钼矿1 。0g 、液固比5 1 、温度1 5 0 ℃、氧分压o ．4M P a 、搅拌速度1 ．5 5m ／s ，浸出时间 对氧化浸出反应的影响见图5 。 摹 ＼ 鼎 惫 妞 浸出时闯，m n 图5时间对浸出的影响 F i g ．5 E f f e c to ft i m eo nl e a c h j n g 从图5 可看出，氧化浸出2h 后，继续延长反应 时间并不能提高镍浸出率和钼转化率，说明此时反 应基本达到了终点。 2 ．5 综合条件试验 通过以上单因素试验结果，按照下述最佳综合 工艺条件为液固比5 1 、温度1 5 0 ℃、氧分压o ．4 M P a 、氧化浸出时间2h 进行综合试验，得到的钼浸 出率为4 0 ．2 ％，转化率为9 8 ．3 ％，镍浸出率为 9 8 ．7 ％。 3结论 采用加压酸浸新工艺来处理镍钼矿的最佳工艺 条件为液固比5 1 、温度1 5 0 ℃、氧分压o ．4 M P a 、氧化浸出时间2h 。该条件下钼浸出率为 4 0 ．2 ％，转化率为9 8 ．3 ％，镍浸出率为9 8 。7 ％。与 传统工艺相比，新工艺具有回收率高、工业上可操作 性强、易于工业化实施等特点。 参考文献 [ 1 ] 吴海国．含碳镍钼矿提取镍钼冶炼新工艺试验研究[ J ] ． 湖南有色金属，2 0 0 8 ，2 4 2 1 61 8 ． [ 2 ] 邹贵田．用弱碱从钼镍共生矿提取钼和镍盐的方法中 国，1 2 6 7 7 3 9 A [ P ] ．2 0 0 0 0 9 2 7 ． [ 3 ] 赵中伟，李洪桂．湿法分解镍钼矿提钼工艺中国， 1 0 1 0 8 6 0 3 4 A [ P ] ．2 0 0 6 1 2 1 2 ． [ 4 ] 李青刚，肖连生，张贵清，等，镍钼矿生产钼酸铵全湿法 生产工艺及实践[ J ] ．稀有金属，2 0 0 7 ，3 1 增刊1 8 5 8 9 ． [ 5 ] 公彦兵，沈裕军，丁喻，等．辉钼矿湿法冶金研究进展 [ J ] ．矿冶工程，2 0 0 9 ，2 9 1 7 8 8 1 ． [ 6 ] 蒋开喜，林江顺。王海北，等．一种钼镍矿全湿法提取钼 镍方法中国，1 0 1 3 2 3 9 l5 [ P ] ．2 0 0 8 一0 7 1 7 ． 万方数据