两段硫酸化焙烧—水浸从红土镍矿中回收镍钴.pdf

1 6 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2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 s 4 5 ．2 0 1 2 ．0 2 ．0 0 4 两段硫酸化焙烧一水浸从红土镍矿中回收镍钴 汪云华，董海刚，范兴祥，吴跃东，赵家春，暂林寒，李柏榆，李楠 贵研铂业股份有限公司稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室，昆明6 5 0 1 0 6 摘要以澳大利亚某红土镍矿为原料，采用两段硫酸化焙烧一水浸工艺回收镍钴。重点探讨酸料比、低 温焙烧段温度及时间、高温焙烧段温度及时间对镍钴浸出率的影响。结果表明，在酸料比为o ．6 ，一段 低温焙烧温度2 5 0 ℃，焙烧时间6 0m i n ，二段高温焙烧温度6 5 0 ℃，焙烧时间3h 的条件下进行硫酸化 焙烧，焙烧产物经过水浸，N i 和C o 浸出率分别达到9 3 ．3 8 ％和9 1 ．9 5 ％。 关键词红土镍矿；硫酸化焙烧；水浸；镍；钻 中图分类号T F 8 1 5 ；T F 8 1 6文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 2 0 2 一0 0 1 6 一0 3 R e c o V e r yo fN ia n dC of r o mN i c k e lL a t e r i t ew i t hT w oS t a g e s S u l p h a t i o nR o a s t i n g W a t e rL e a c h i n gP r o c e s s W A N GY u n h u a ，D O N GH a i g a n g ，F A NX i n g x i a n g ，W UY u e - d o n g ， Z H A OJ i a c h u n ，Z A NL i n - h a n ，L IB a i y u ，L IN a n S i n o _ p l a t i n u mM e t a l sC o ．．L t d ，S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fA d v a n c e dT e c h n o l o g i e sf o r C o m p r e h e n s i v eU t i l i z a t i o no fP l a t i n u mM e t a I s ，K u n m i n g6 5 0 1 0 6 ，C h i n a A b s t r a c t N ia n dC ow e r er e c o v e r e df r o ma nA u s t r a l i an o n f e r r o u sn i c k e ll a t e r i t eb yt w os t a g e ss u l p a t i o n r o a s t i n g w a t e r1 e a c h i n gp r o c e s s ． T h ep r o c e s sa n dc o n d i t i o n sw a ss t u d i e d ．T h ee f f e c t so fa c i dt om a t e r i a l s r a t i o ，r o a s t i n gt e m p e r a t u r ea n dt i m ei nl o wr o a s t i n ga c t i o na n dh i g hr o a s t i n ga c t i o no nN ia n dC o1 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 ，r e s p e c t i v e l y ．T h er e s u i t ss h o wt h a tt h es u l f a t i o nr o a s t i n gi sp e r f o r m e du n d e rt h e c o n d i t i o n so fs u l f u r i ca c i dt om a t e r i a l sr a t i oo fO ．6 ，f i r s tl o wt e m p e r a t u r er o a s t i n gt e m p e r a t u r eo f2 5 0 ℃， r o a s t i n gt i m eo f6 0m i n ，s e c o n dh i g ht e m p e r a t u r er o a s t i n gt e m p e r a t u r eo f6 5 0 ℃，a n dr o a s t i n gt i m eo f3h ． T h er o a s t e dp r o d u c ti ss u b j e c t e dt ow a t e rl e a c h i n g ，a n dt h el e a c h i n gr a t eo fN ia n dC oa r eu pt o9 3 ．3 8 ％ a n d9 1 - 9 5 ％，r e s p e c t i v e ly ． 1 e yw o r d s n o n f e r r o u sn i c k e ll a t e r i t e ；s u l p h a t i o nr o a s t i n g ；w a t e rl e a c h i n g ；n i c k e l ；c o b a l t 目前，已查明全球陆基镍矿资源量为1 ．3 亿t ， 其中2 8 ％属于岩浆型铜镍硫化物矿床，7 2 ％属于红 土镍矿床。目前世界镍工业生产的镍主要来自硫化 镍矿资源。约占总产量的5 8 ％。随着品位高、开采 条件好的硫化镍矿资源渐趋枯竭，加上镍市场需要 的不断增长，大量的红土镍矿将是未来镍的主要来 源[ 1 罐] 。因此，加快红土镍矿的选冶工艺研究，已成 为目前国际上的重大冶金难题。 目前，国内外对于红土镍矿的处理工艺主要有 湿法及火法技术。湿法技术主要包括还原焙烧一氨 浸法和硫酸加压酸法、生物浸出法、氯化离析一氨浸 法、微波还原一酸浸出等[ 3 御；火法技术主要包括还 原熔炼生产镍铁、还原一磨选生产镍铁、还原硫化熔 炼生产镍锍、氯化离析等[ 2 净1 2 ] 。湿法工艺仅适用于 褐铁矿型的红土镍矿和含镁较低的硅镁镍矿，存在 工艺复杂、流程长、耗酸大、成本高、设备材质要求高 基金项目国家科研院所技术开发专项资金 N c s T E 一2 0 0 7 一J K z x 0 6 z l 云南省科技计划项目 2 0 0 8 A A 0 0 1 作者简介汪云华 1 9 7 2 一 ，男，四川苍溪人，博士，副研究员． 万方数据 2 0 1 2 年2 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 1 7 以及废酸难以处理等问题。火法技术工艺成熟、设 备简单易控、生产效率高、设备投资相对较低，适宜 于处理硅镁镍矿型红土镍矿。基于此，本文对澳大 利亚某红土镍矿硫酸化焙烧一水浸回收镍钴进行试 验研究，以期获得良好的镍钴浸出效果。 1 试验原料及方法 1 ．1 试验原料 试验所用红土镍矿来自G M E 公司的矿样 1 8 桶 ，将1 8 桶红土镍矿充分混合后，烘干，按一定的 取样方式取1 0k g 样品作为试验原料，并破碎至o ～ 3m m ，取样进行化学成分以及镍的物相分析。红土 镍矿的主要化学成分 ％ N i1 ．2 6 、C oO ．1 2 、F e 2 1 ．3 8 iM g O8 ．3 2 、C a o3 ．8 6 、S i 0 24 2 ．3 9 、A 1 2 0 3 O ．2 1 、N a 2 00 ．3 7 、K 2 0O ．1 2 、T i 0 2O ．2 6 、M nO ．4 0 。 主要矿物成分及含量 ％ 磁铁矿5 ．6 9 、赤褐铁矿 3 4 ．2 1 、滑石1 9 ．2 4 、粘土7 ．9 2 、石英和长石2 6 ．9 9 、 方解石3 ．3 3 、云母和伊利石O ．2 7 、绿泥石2 ．1 0 、其 他O ．2 5 。镍的物相分析结果 ％ 氧化镍7 ．6 2 、硫 酸镍1 ．5 1 、硫化镍0 ．7 9 、硅酸镍9 0 ．0 8 。 可以看出。该红土镍矿中有价元素N i ，C o 含量 较低；矿石中主要矿物为赤 褐 铁矿、石英及伊利 石、滑石、粘土等；N i 主要以硅酸镍形式存在；铁含 量低，镁含量较高，属于硅镁镍矿型红土镍矿，适宜 于用湿法工艺进行处理。 1 ．2 试验方法 将红土镍矿烘干，破碎。细磨，每次试验将细磨 的1 0 0g 红土镍矿 一O ．0 7 4m m 与一定比例的浓 硫酸充分混匀，置于坩埚中，将其放入具有两个焙烧 温度区间的卧式管炉内焙烧，一段低温焙烧至指定 时间后，推进坩埚于二段高温焙烧区域。焙烧至指定 时间，焙烧产物进行水浸，过滤，量取滤液体积，称取 滤渣重量。分析滤液及渣中镍、钴含量，计算镍、钴回 收率。 固定水浸试验条件浸出温度5 0 ℃，浸出时间 5h ，液固比3 。1 ，搅拌速度5 0 0r ／m i n 。 2 试验结果与分析 2 ．1 硫酸用■对镍钴浸出率的影响 固定焙烧条件低温段焙烧温度2 5 0 ℃，时间 1h ；高温段焙烧温度6 0 0 ℃，时间2 ．5h ，焙烧产品 水浸，硫酸用量 酸料比 对镍、钴浸出率的影响结果 见图1 。 由图1 可知．随着酸料比的增加．镍、钻浸出率 逑 姗 丑 魈 酸料比 图l 硫酸用■对镍、钴浸出率的影响 F i g ．1 E f f e c to fs u l f u r i ca c i dd o s a g eo n l e a c h i n gr a t eO fN ia n dC o 逐渐提高。继续提高酸料比到o ．6 以上后，镍、钴浸 出率提高幅度不大。因此，本研究确定适宜的酸料 比为O ．6 。 2 ．2 焙烧温度对镍钴浸出率的影响 焙烧温度的选择直接关系着硫酸化反应进行的 程度，从而影响镍钴的浸出率。根据前期研究结果， 同时考虑到浓硫酸的沸点为3 3 8 ℃，低温段焙烧温 度过高会导致硫酸的挥发，不利于硫酸化焙烧反应 进行。因此，本研究在整个试验过程中固定低温段 焙烧温度为2 5 0 ℃。研究高温段焙烧温度对镍钴浸 出率的影响。试验条件酸料比o ．6 ，低温段焙烧时 间1h ，高温段焙烧时间2 ．5h ，焙烧产品水浸。结 果见图2 。 1 0 咯 9 5 9 母8 S 彗8 0 嬲7 5 7 } 6 S “l 湫H lS 5 I J“X }b 嗣7 x l I 释烧温度，℃ 图2高温段焙烧温度对镍钴浸出率的影响 F i g ．2 E f f e c to fr o a s t i n gt e n l p e r a t u r ei nh i g h t e m p e r a t u r er o a s t i n gs e c t i o nO n l e a c h i n gr a t eo fN ia n dC o 由图2 可以看出，当焙烧温度在5 0 0 ～6 5 0 ℃ 时．镍、钴浸出率均随着温度的升高而提高，当温度 万方数据 1 8 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2 期 高于6 5 0 ℃时，镍浸出率提高幅度不大，而钴浸出率 有下降趋势。这主要是因为硫酸铁在4 8 0 ℃左右开 始分解，产生的S 0 。将继续与镍、钴发生硫酸化反 应，从而提高了镍、钴的浸出率；但是温度过高，硫酸 钴会分解，从而导致钴浸出率有所下降。因此，本研 究确定适宜的焙烧温度为低温段2 5 0 ℃，高温段 6 5 0 ℃。 2 ．3 两段焙烧时间对镍钴浸出率的影响 本研究硫酸化焙烧涉及两个焙烧段，因此，分别 研究了两段焙烧时间对镍钴浸出率的影响，低温段 焙烧时间对镍、钴浸出率的影响见图3 酸料比o ．6 ， 低温段焙烧温度2 5 0 ℃，高温段焙烧温度6 5 0 ℃，时 间2 ．5h 。 焙烧时阳】 1 l i n 图3 低温段焙烧时间对镍、钴浸出率的影响 F i 昏3 E 伸篦to fm 嬲t i n gt i m ei I Il o wt e m p e 隗t u r e m 龉t i n gs ∞t i 加蚰l e 舵h i I I gm t eo fN ia n dC o 由图3 可看出，在低温焙烧段，随着焙烧时间 的延长，镍钴浸出率逐渐升高，并趋于平缓。当焙烧 时间延长焙烧至8 0m i n 时，镍、钴浸出率提高幅度 不大。因此，低温焙烧段适宜的焙烧时间为6 0 m i n 。 高温段焙烧时间对镍、钴浸出率的影响见图4 酸料比o ．6 ，低温段焙烧温度2 5 0 ℃，时间6 0m i n ， 高温段焙烧温度6 5 0 ℃ 。 由图4 可看出，在高温焙烧段，随着焙烧时间 的延长，镍钴浸出率逐渐升高。当焙烧时间延长至 3h 以上．镍、钴浸出率趋于平缓。因此，高温焙烧 段适宜的焙烧时间为3h 。 3结论 澳大利亚某红土镍矿属于硅铁镍型红土矿，通 过两段硫酸化焙烧一水浸工艺进行处理，在酸料比 为o ．6 ，一段2 5 0 ℃低温焙烧6 0m i n ，二段6 5 0 ℃高 浸出时间，l I 图4 高温焙烧段焙烧时间对镍、钴浸出率的影响 F i g ．4 E 船e c to fr o 嬲t i n gt i n 糟i nh i 曲 t e m p e r a t m ℃舢t i n gs 茂t i o n 蚰l 豫c h i n g 髓t eo fN i 锄dC o 温焙烧3h 的条件下，进行硫酸化焙烧，焙烧产物经 过水浸，N i 、C o 浸出率分别达到9 3 ．3 8 ％、9 1 ．9 5 ％。 参考文献 [ 1 ] 彭容秋．镍冶金[ M ] ．长沙中南大学出版社，2 0 0 4 ． [ 2 ] 饶明军．红土镍矿直接还原制取镍铁不锈钢原料的研究 [ D ] ．长沙中南大学，2 0 l o ． [ 3 ] R u b i s o vDH ，K r o w i n k e lJM ，P a p a n g e l a k i sVG ．S u 卜 p h u r i ca c i dp r e s s u r el e a c h i n go fl a t e r i t e s u n i v e r s a lk i n e t i c so fn i c k e ld i s s o l u t i o nf o rl i m o n i t e sa n dl i m o n i t i c ／s a p r o l i t i cb l e n d s [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，2 0 0 0 5 8 1 1 1 ． [ 4 ] J o h n s o nJA ，M c d o n a l dRG ，M u i rDM ，e ta 1 ．P r e s s u r e a c i dl e a c h i n go fa r i d r e g i o nn i c k e ll a t e r i t eo r eP a r tI V E f f e c to fa c i dl o a d i n ga n da d d i t i v e sw i t hn o n t r o n i t eo r e s [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，2 0 0 5 7 8 2 6 4 2 7 0 ． [ 5 ] 车小奎，邱沙。罗仙平．常压酸浸法从硅镍矿中提取镍的 研究[ J ] ．稀有金属，2 0 0 9 ．3 3 4 5 8 2 5 8 5 ． [ 6 ] 邱沙，车小奎，郑其，等．红土镍矿硫酸化焙烧一水浸试验 研究[ J ] ．稀有金属．2 0 l o ，3 4 3 4 0 5 4 1 2 ． [ 7 ] 刘瑶，丛自范，王德全．对低品位镍红土矿常压浸出的初 步探讨[ J ] ．有色矿冶，2 0 0 7 5 2 8 3 0 ． [ 8 ] 何焕华．氧化镍矿处理工艺述评[ J ] - 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