选择性浸出硫化镍精矿中的镁.pdf

2 0 1 3 年7 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 3 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 3 ．0 7 ．0 0 6 选择性浸出硫化镍精矿中的镁 卢苏君1 ”，杨粉娟1 ，马天飞1 ，豆银丽1 1 ．金川镍钴研究设计院，甘肃金昌7 3 7 1 0 0 ；2 ．兰州大学，兰州7 3 0 0 0 0 摘要采用硫酸选择性浸出高含镁硫化镍精矿，考察了加酸量、液固比、反应时间、反应温度对浸出率的 影响。结果表明，在每千克精矿加入1 5 0m L 浓硫酸、液固比1 1 、常温反应o ．5h 的条件下，镍、铜、钴 浸出率分别为6 ．6 1 ％、6 ．6 7 ％、6 ．8 4 ％，精矿中M 9 0 含量可以从1 0 ．8 0 ％降至5 ．5 7 ％，降镁后硫化镍精 矿热值低于20 1 7M J ／t ，浸出液加入硫化钠可将浸出液中镍、铜分别降至5 ．2m g ／L 、o ．6m g ／L 以下。 关键词硫化镍精矿；酸浸；降镁；浸出率；硫化钠；镍；铜；钴 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 2 3 0 4 l e c t i V eL e a c h i n go fM a g n e s i u mf r o mN i c k e lS u l f i d eC o n c e n t r a t e L US u ．ju n l ”，Y A N GF e n - ju a n l ，M AT i a 旷f e i l ，D O UY i n l i l 1 ．J i n c h u a nN i c k e l ＆C o b a l tR e s e a r c hE n g i n e e r i n gI n s t i t u t e ，J i n c h a n g7 3 7 1 0 0 ，G a n s uC h i n a 2 ．L a n z h o uU n i v e r s i t y ，L a n z h o u7 3 0 0 0 0 ，C h i n a A b s t 髓c t H i g hm a g n e s i u mb e a r i n gn i c k e ls u l f i d ec o n c e n t r a t ew a ss e l e c t i v e l yl e a c h e db ys u H u r i ca c i d ． T h e e f f e c t so fd o s a g eo fs u l f u r i ca c i d ，r a t i oo fl i q u i dt os o l i d L ／S ，r e a c t i o nt i m ea n dt e m p e r a t u r eo nl e a c h i n g r a t ew e r ei 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 el e a c h i n gr a t eo fn i c k e l ，c o p p e r ，a n dc o b a l ti s6 ．61 ％， 6 ．6 7 ％a n d6 ．8 4 ％，r e s p e c t i v e l y ，a n dt h eM 9 0c o n t e n ti sr e d u c e df r o m1 0 ．8 0 ％t o5 ．5 7 ％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 gd o s a g eo fs u l f u r i ca c i do f15 0m Lf o ro n ek i l o g r a mc o n c e n t r a t e ，L ／So f1 1 ，a n d l e a c h i n gt i m eo f0 ．5ha tr o o mt e m p e r a t u r e ． T h es m e l t i n gc a l 。r i f i cv a l u eo fd e - m a g n e s i u mn i c k e ls u l f i d e c o n c e n t r a t ei sl e s st h a n2017M J ／t ．T h ec o n c e n t r a t i o no fn i c k e la n dc o p p e ri nl i x i v i u mi sr e d u c e dt o5 ．2 m g ／La n do ．6m g ／Lr e s p e c t i v e l ya f t e ra d d i n go fs o d i u ms u l f i d e ． K e yw o r d s 1 1 i c k e ls u l f i d ec o n c e n t r a t e ；a c i d i cl e a c l l i n g ；d e - r m g n e s i 啪；1 e a c } l i n gr a t e ；S o d i 啪s u l f i d e ；N i ；0 u ；C 0 硫化镍精矿是工业生产镍的主要原料，其储量 约占世界镍储量的1 ／4 ，而生产量约占2 ／3 。大都采 用浮选工艺回收铜镍硫化矿[ 1 - 7 ] ，提高精矿品位及回 收率、降低氧化镁含量是该工艺需解决的问题。过 高的氧化镁含量不仅会增加冶炼成本，而且会因其 高熔点造成炉渣黏度过大，进而导致炉子结瘤、渣相 分离困难，从而降低了冶炼回收率。目前，消除含镁 脉石矿物对镍黄铁矿浮选的影响有两条途径一是 采用酸法浮选工艺，二是采用分散剂和抑制剂[ 8 - 1 3 ] 。 另外，采用酸浸降镁时可以适当放宽对浮选精矿含 收稿日期2 0 1 2 1 2 1 8 作者简介卢苏君 1 9 8 2 一 。男，甘肃通滑人，工程硕士，工程师． 镁的限制，降低选矿成本，提高铜、镍选矿回收率。 1 试验原料及设备 试验原料来自某公司选矿厂精矿车间过滤后的 浮选硫化镍精矿，含水1 0 ％，其他化学成分 ％ N i 4 ．8 2 、C u3 ．7 2 、F e2 9 ．5 3 、M 9 01 0 ．8 0 、C oO ．1 3 、C a 0 ．0 2 、S i2 ．2 2 、S2 6 ．3 6 。 主要设备有E H 2 0 B 型数显电加热板、P L 2 0 0 2 型电子天平、R W 2 0 D Z M ．N 型数显悬臂式搅拌机、 D H p 9 2 4 6 A 型电热恒温鼓风干燥箱、S H z - D Ⅲ 万方数据 2 4 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 型循环水式真空泵、M 一6 原子吸收仪等。 2试验部分 2 ．1 试验原理 某公司镍、铜硫化矿中含有大量的经橄榄石等 蚀变而成的蛇纹石，从这种蛇纹石为主要脉石的矿 石中浮选出的硫化精矿中M 9 0 含量较高，用硫酸 浸出时的反应为 M 9 6 S i 4 0 1 0 O H 8 1 2 H 6 M g 抖 4 S i 0 2 1 0 H 2 0 1 含铜矿物以黄铜矿 C u F e S 为主，含镍矿物以 镍黄铁矿为主。黄铜矿与酸的反应为 C u F e S 2 4 H C u 2 F e 2 2 H 2 S 2 镍黄铁矿不与稀酸反应，部分氧化镍与稀酸的 反应为 N i O 2 H 一N i 2 H O 3 在酸浸降镁过程中，为了降低主金属的损失，酸 浸后加入N a 。S 沉淀浸出液中的N i 2 十、C u 2 、F e 2 于精矿中，而M 9 2 十随浸出液与精矿分离，在不损失 主金属的条件下达到酸浸降镁的目的。 2 ．2 工艺流程 先用硫酸浸出精矿中的镁，并确定最佳的浸出 条件，使精矿中氧化镁含量降至冶炼要求的6 ．8 0 ％ 以下，浸出液过滤后加入硫化钠进一步回收其中的 镍、铜等有价元素，浸出渣为低镁硫化镍精矿。 3结果与讨论 3 ．1 酸度对浸出的影响 在液固比1 1 、搅拌转速3 5 0r ／m i n 、反应时间 1h 、室温 2 5 ℃ 条件下，浓硫酸加入量对浸出率的 影响见图1 。 更 锝 丑 嬲 述 鲫 絮 嚣 k 婆 加酸量，I I l L 图1 酸度对浸出率的影响 F i g ．1 E f f e c to fa c i d i t yo nI e a c h i n gr a t e 图1 表明，镍、铜、铁、钴的浸出率随着酸度的增 大而升高，渣中氧化镁含量逐渐降低。由于酸度的 增加也会造成设备的腐蚀，因此，在后续试验中选择 硫酸加入量为每千克精矿1 5 0m L 。 3 ．2 液固比对浸出的影响 在浓硫酸加入量为每千克精矿1 5 0m L 、搅拌转 速3 5 0r ／m i n 、反应时间1h 、室温条件下，液固比对 浸出率的影响结果见图2 。 逞 褂 丑 蟛 液固比 芝 器 辎 善 b 磐 图2 液固比对浸出率的影响 F i g ．2 E f f e c to fr a t i oo fl i q u i dt os o l i d 蚰I e a c h i n gr a t e 由图2 可知，在液固比为o ．5 1 的条件下即可 将高镁镍精矿中的氧化镁降到6 ．O ％以下，而且产 生的含镁废液量少，但液固比太小浆化过程困难，在 工业化过程中不易实现。而随着液固比的增大，镍、 铜、钴的浸出率也增大，但是液固比太大则会产生大 量的浸出后液。因此，选择最佳液固比为1 1 。 3 ．3 反应时间对浸出的影响 在液固比为1 1 、硫酸加入量每千克精矿1 5 0 m L 、搅拌转速3 5 0r ／m i n 、室温条件下，反应时间对 浸出率的影响如图3 所示。 蠢 委 反应时间，m i Ⅱ 图3 反应时间对浸出率的影响 F i g ．3 E 船e c to f 盹扯t i 佃t i m e 佃l 朗曲i n gr a t e 万方数据 2 0 1 3 年7 期有色金属 冶炼部分 h t t p 7 ／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 5 图3 表明，反应时间对镍、铜、铁、钴的浸出率量 影响不大，反应时间由0 ．5h 增加到1 ．5h ，渣中氧 化镁含量基本没有变化 从5 ．4 7 ％降到5 ．4 0 ％ 。 因此，选择最佳反应时间为o ．5h 。 3 ．4 反应温度对浸出的影响 在液固比为1 1 、浓硫酸加入量每千克精矿 1 5 0m L 、搅拌转速3 5 0r ／m i n 、反应时间o ．5h 的条 件，反应温度对的浸出率的影响见表1 。 表1 表明，随着温度升高，镍、铜、铁、钴的浸出 率随之上升，镍精矿含M 9 0 下降。在室温浸出条 件下，氧化镁的含量即可降至5 ．7 5 ％。因此，选择 浸出反应温度为室温。 表1 温度对浸出率的影响 T a b l e1E f f e c to ft e m p e 腿t u mo nl e 躯h i n gr a t e 3 ．5 最佳选择性浸出条件及结果 根据条件试验得到浸出过程最优条件为浓硫 酸加入量每千克精矿1 5 0m L ，液固比1 1 ，室温浸 出0 ．5h ，在此条件下共进行3 组平行试验，结果见 表2 。 表2 最佳浸出条件试验结果 T a b l e2R e s u l t s0 fo p t i m u ml e a c h i Ⅱgc O n d i t i O n s 由表2 可知，试验重复性好，降镁后精矿含镍 4 ．6 2 ％～5 ．3 5 ％，含铁2 3 ．5 5 ％～2 5 ．3 8 ％，F e ／M g O 在4 ．1 5 ～4 ．7 1 。 3 ．6 降镁后硫化镍精矿热值与氧需求量测定 对最佳浸出条件下产生的低镁硫化精矿 表2 进行热值和氧需求量进行测定计算。高镁硫化镍精 矿、18 ～3 8 低镁硫化镍精矿热值分别为32 1 8 、 15 8 1 、19 8 0 、21 0 7M J ／t ，标态下氧需求量分别为 1 8 1 、1 0 6 、1 2 2 、1 2 7m 3 ／t 。结果表明，低镁硫化镍精 矿与高镁硫化镍精矿相比，热值和氧需求量都低。 与H S CC h e m i s t r y 热力学计算软件所带的数据库 中已知的矿物进行对比，高镁硫化镍精矿可以归为 中热值的镍精矿，而降镁后精矿可以归为低热值的 镍精矿。 3 ．7 硫化法沉淀浸出液中镍、铜的研究 3 ．7 ．1p H 对沉淀镍、铜的影响 取1L 浸出液，加入7 0g 硫化钠在常温下反应 1 0m i n ，考察p H 对沉镍、铜的影响。当p H 分别为 0 ．5 、2 ．0 、2 ．5 时，浸出液含镍分别为0 ．5 4g ／L 、0 ．2 9 g ／L 、O ．5 0g ／L 。当p H 分别为0 ．5 、2 ．o 时，浸出液 中未检出铜，当p H 为2 ．5 时浸出液含铜仅有1 ．6 m g ／L 。 由此可知，p H 对回收镍、铜、铁的影响不大，酸 浸降镁后液p H 在o ．5 ～1 ．o 。但如果p H 过低，在 加入硫化钠时会产生硫化氢气体，对环境造成一定 的污染。如果p H 过高，碱的消耗量增加，会增加酸 浸降镁成本。因此在加入硫化钠之前用氢氧化钠调 节浸出液p H 为2 ．O 。 3 ．7 ．2 硫化钠的加入量对沉淀镍、铜的影响 取1L 浸出液，调p H 为2 ．O ，加入一定量硫化 钠在常温下反应1 0m i n ，硫化钠加入量对沉镍、铜 的影响结果见表3 。 表3 硫化钠加入量对浸出液中镍、铜含量的影响 T a b I e3E f f ∞to fd o s a g eo fs o d i u ms u I f i d e O nc O n c e n t r a t i o n0 fn i c k e la n dc o p p e ri ns O l u t i O n 表3 表明，加入的硫化钠越多，浸出液中镍、铜 的含量越低，说明镍、铜的损失较少，如果加入过量 的硫化钠会造成浪费。因此，为保证镍、铜收率在 9 9 ％以上，又不造成硫化钠浪费，选择硫化钠加入量 为每千克精矿9 0g 。 3 ．7 ．3 硫化钠加入方式对沉淀镍、铜的影响 取1L 浸出液，调p H 为2 ．O ，加入9 0g 硫化钠 在室温下反应1 0m i n ，考察硫化钠加人方式对沉 镍、铜的影响。当逐滴加入硫化钠时，浸出液含镍 0 ．5 3g ／L ，含铜0 ．1 2m g ／L ；当硫化钠一次性加入 时，浸出液含镍1 ．4 1g ／L ，含铜o ．5 9m g ／L 。可见， 万方数据 2 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i mm ．c n 2 0 1 3 年7 期 硫化钠的加入方式不同，浸出液中镍、铜的回收率不 同。一次性加入硫化钠时，过量的硫化钠来不及和 镍、铜反应，而和H 结合生成H 。S 气体，从而影响 镍、铜的回收。 4结论 1 高镁硫化镍精矿酸浸降镁最佳工艺条件为 浓硫酸加入量每千克精矿1 5 0m L 、液固比1 1 、室 温反应o ．5h 。在此条件下，镍、铜、钴浸出率分别 为6 ．6 1 ％、6 ．6 7 ％、6 ．8 4 ％，精矿中M 9 0 含量从 1 0 ．8 0 ％可降至5 ．5 7 ％ 低于冶炼要求的≤ 6 ．8 0 ％ ，热值低于20 1 7M J ／t ，标态下需氧量低于 1 2 7m 3 ／t ，可以归为低热值硫化镍精矿。 2 浸出矿浆p H 调至2 ．o 、每千克精矿中缓慢加 入9 0g 硫化钠可将浸出液中镍、铜降至5 ．2m ∥L 和 O ．6m g ／L 以下。 参考文献 口] 胡显智，张文彬．酸浸脱除精矿中蛇纹石降镁过程的热 力学分析[ J ] ．有色金属，2 0 0 5 ，5 7 2 7 3 7 6 ． [ 2 ] 石贵明，肖庆飞，罗春梅，等．提高镍铜回收率及降低精 矿氧化镁含量工艺的试验研究[ J ] ．矿山机械，2 0 0 7 ，3 5 1 0 9 0 一9 2 ． [ 3 ] 高玉德，胡春晖，邓丽红，等。降低金川镍精矿氧化镁含 量的研究[ J ] ．广东有色金属学报，2 0 0 0 ，1 0 2 9 6 9 9 ． [ 4 ] 阴宪卿，李福寿．降低镍精矿中氧化镁含量的试验研究 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n e rP r o c e s s ， 1 9 9 4 ，4 2 3 ／4 1 6 9 1 9 0 ． [ 1 3 ] G o r d o nEA g a r ． F 1 0 t a t i o no fc h a l c o p r i t e ，p e n t l a n d i t e ， p y r r h o t i t eo r e s [ J ] ．I n tJM i n e rP r o c e s s ，1 9 9 1 ，3 3 1 ／2 ／ 3 ／4 1 1 9 ． 万方数据