鎳鉬礦全濕法浸出工藝研究
1 前 言
鎳鉬礦是一種多金屬復雜礦資源，分布在我國華南地區(qū)沉積型鎳鉬釩多金屬礦床及貴金屬礦化的成礦地帶，其中主要的兩個礦帶位于貴州遵義和湖南西北張家界地區(qū)。
鎳鉬礦成分復雜且品位較低，其有價成分難以用傳統(tǒng)的物理及化學選礦技術有效富集，故主要用冶金方法從原礦中提取鎳鉬。鎳鉬礦由于在礦物學上與輝鉬礦相似，其目前的處理工藝借鑒了輝鉬礦的火法處理工藝。伍宏培等采用先焙燒脫硫后濃硫酸熟浸，浸出液米用獨特的解聚與萃取相結(jié)合的分離方法來有效快速地提取鎳鉬。秦純用碳酸鈉轉(zhuǎn)化法處理鎳鉬礦，經(jīng)脫硫焙燒、調(diào)漿、轉(zhuǎn)化、溶浸、凈化后可回收鉬酸鹽。皮關華等提出直接焙燒脫硫—氧化浸出工藝，將脫硫后的焙砂在堿性條件下通人臭氧進行氧化浸出回收鉬，浸出渣可進一步回收鎳。朱軍、王志堅等也提出了不同的火法處理工藝。但鎳鉬礦的高溫脫硫工藝在能耗與環(huán)保方面都存在一定弊端，不利于節(jié)能減排，故開發(fā)全濕法處理鎳鉬礦工藝逐漸成為研究重點。
本研究采用固體氧化劑在鹽酸體系中對鎳鉬礦進行氧化浸出，所得酸渣再堿浸以進一步回收鉬。該工藝的特點在于利用固體氧化劑在酸性條件下的強氧化性作用將鎳鉬硫化物徹底氧化，絕大部分鎳和部分鉬以離子形式進入溶液，余下的鉬以鉬酸或多鉬酸鹽的形式留在渣中，酸渣經(jīng)簡單的堿浸可回收殘留的鉬。該工藝可同時回收鎳鉬，試劑價格低廉且耗量較少，無煙氣污染，金屬回收率高，且固體氧化劑易于運輸、存放，是鎳鉬礦濕法處理的一種清潔生產(chǎn)工藝。
2 實驗部分
2.1 實驗原料
實驗用鎳鉬礦來自湖南張家界，其主要成分分如表 l 所示。
2. 2 實驗試劑
實驗所需的試劑有：固體氧化劑Ni，鹽酸（分析純），氫氧化鈉（分析純）。
2. 3 實驗方法
2. 3.1 酸性氧化浸出
將原礦破碎后細磨至一定粒度，稱取定量礦粉與一定量水于燒杯中混合調(diào)漿，緩緩加入一定量鹽酸調(diào)節(jié)礦漿酸度，同時控制實驗所需要的液固比，再升溫至預定溫度。按實驗所需量稱取固體氧化劑Ni，配成飽和溶液后緩慢向礦漿中滴加，體系開始反應，同時開始計時。反應過程中通過控制氧化劑溶液的加入速度來維持溫度與初始溫度一致，溶液的pH值逐漸下降至1．O左右并保持到反應結(jié)束。至預定時間停止反應后熱過濾，用熱水洗渣，將酸渣置于干燥箱中烘干、稱重，分析渣中鎳鉬的含量。
鎳鉬的分析分別采用丁二酮肟比色法和硫氰酸鹽比色法。分析設備為721型分光光度計。酸浸中鎳或鉬的浸出率計算式為：
2. 3.2 酸渣堿浸
稱取定量的氫氧化鈉固體配成溶液，再稱取定量的烘干酸渣與預先配好的堿液按一定液固比于燒杯中混勻調(diào)漿，恒溫攪拌至預定時間，熱過濾后渣，堿渣烘干、稱重，分析堿渣中鉬的含量。堿浸中鉬浸出率計算式為：
3 實驗結(jié)果與討論
3.1 酸性氧化浸出中各因素對鎳鉬浸出率的影響
3.1. I 鹽酸用量
在固體氧化劑Ni用量為60 9《，液固比為3：1，溫度90℃左右，浸出時間2h的條件下，研究鹽酸用量對鎳鉬浸出率的影響，實驗結(jié)果如表2所示。
在其他浸出條件一定的情況下，鹽酸用量的變化對鎳鉬的浸出率影響并不明顯。實驗中發(fā)現(xiàn)，適當提高鹽酸用量有利于酸性氧化浸出的進行，但過量鹽酸會直接與氧化劑反應，增加氧化劑的消耗，故本工藝選擇鹽酸用量為0. 52 mol 。
3.1. 2 固體氧化劑Ni用量 ：
本工藝中固體氧化劑Ni用量不僅影響酸性氧化浸出過程中鎳鉬的浸出，同時也影響堿浸階段鉬的進一步回收，故需綜合考慮固體氧化劑Ni用量對整個流程中鎳鉬浸出率的影響。各段浸出工藝的實驗條件分別為：
(1) 酸性氧化浸出：鹽酸用量為O．52 mol，液固比3:1，溫度90℃左右，時間3 h；
(2) 酸渣堿浸：氫氧化鈉用量為干酸渣質(zhì)量的45% ，掖固比3:上，溫度90℃左右、時間th。固體氧化劑Ni用量對鎳鉬浸出率的影響如圖1—圖3所示。固體氧化劑Ni用量以相對質(zhì)量*表示（全文同）。
隨著固體氧化劑Ni用量的增加，酸性氧化浸出中鎳鉬浸出率逐漸升高，其中鎳的浸出率迅速增加，當其用量達到60 j《以后，鎳的浸出率可達95%左右；而鉬的浸出率上升較慢，即使固體氧化劑Ni用量為80 9《時，鉬的浸出率也只有75%左右。實驗中還發(fā)現(xiàn)，固體氧化劑Ni用量較大時，浸出體系反應很劇烈，容易沸騰甚至冒槽，為了保證浸出過程的穩(wěn)定，需控制固體氧化劑Ni的加入速度。
不同固體氧化劑Ni用量情況下得到的酸渣經(jīng)堿浸處理后，鉬的浸出率隨著固體氧化劑Ni用量的增加也有一個逐漸上升至穩(wěn)定的過程，當固體氧化劑N，用量達到60%時，鉬的浸出率可維持在90 9《以上，全流程中鉬的總回收率在96%以上。本工藝選擇固體氧化劑Ni用量為礦量的60。
3.1. 3 液固比
在鹽酸用量為O．52 mol，固體氧化劑N、用量為60%，溫度90℃左右，浸出時間3h的條件下，研究液固比對鎳鉬浸出率的影響，結(jié)果如圖4所示。
體系的液固比對酸性氧化浸出中鎳鉬浸出率的影響均不明顯，鎳的浸出率維持在93%左右，鉬的浸出率在液固比為3:1時有一峰值�？紤]敝回比過小時浸出體系較粘，不利于攪拌均勻而引起局部溫度過高，導致礦漿噴濺，故選擇浸出過程中液固比為3:1。
3.1. 4 浸出時間
在鹽酸用量為O．52 mol，固體氧化劑Ni用量為60%，液固比為3：1，溫度90℃左右的條件下，研究浸出時間對鎳鉬浸出率的影響，結(jié)果如圖5所示。
鎳鉬礦酸性氧化浸出在較短時間內(nèi)即可接近平衡。當體系在40 min左右穩(wěn)定時，鉬的浸出已基本完成，隨著時間的延長其浸出率一直維持在60%左右，而鎳的浸出率隨著時間延長迅速上升，2h可達到92%左右，其后隨著時間的延長略有上升但不明顯，故本工藝選擇浸出時間為2h。
3.1. 5 浸出溫度
在鹽酸用量為0.52 mol，固體氧化劑Ni用量為60》《，液固比為3：1，浸出時間3h（實驗過程的實際浸出時間）的條件下，研究浸出溫度對鎳鉬浸出率的影響，結(jié)果如圖6所示。
酸性氧化浸出中，體系的初始溫度由外部熱源提供，加入氧化劑后，反應會放出熱量，通過控制氧化劑溶液的加入速度來維持溫度與初始溫度一致，且反應過程中不需外部供熱。隨著溫度的升高，鎳鉬浸出率逐漸提高，在90℃左右浸出效果最好。在實驗中還發(fā)現(xiàn)，較高的初始溫度可以加快反應的進行。本工藝選擇浸出溫度為90℃左右。
3. 2 酸渣堿浸中各因素對鉬浸出率的影晌
由于酸性氧化浸出只能將鎳鉬礦中約60：《的鉬浸出，故本實驗考慮對酸渣進行堿浸以進一步回堿浸使用的酸浸渣中含Ni 0.226%，Mo1. 818%。此酸渣是在鹽酸用量為0.52 mol，固體氧化劑N：用量為60%，液固比為3:1，溫度90℃左右，浸出時間3h的條件下得到的。
3.2. l 氫氧化鈉用量
采用氫氧化鈉溶液浸出酸渣，液固比為3:1，溫度90℃左右，浸出時間th，研究了氫氧化鈉用量對鉬浸出率的影響，結(jié)果如圖7所示。氫氧化鈉用量也是以相對質(zhì)量*來表示（全文同）。
當氫氧化鈉用量由35%增加到40%時，鋁浸出率由30%迅速上升到90%;當氫氧化鈉用量增加到45%后，鉬的浸出率達到93%，浸出液中Mo濃度為3. 5 g/L左右，游離堿濃度為5 g/L左右；此后繼續(xù)增加堿用量，鉬浸出率基本維持穩(wěn)定。本工藝選擇氫氧化鈉用量為45%。
3.2. 2 液固比
在氫氧化鈉用量為45%，溫度90℃，浸出時間th的條件下，研究液固比對鉬浸出率的影響，結(jié)果如圖8所示。當液固比在2:1至5:1之間變動時，鉬的浸出率幾乎穩(wěn)定在90 9《左右，本工藝為了使浸出體系攪拌均勻，選擇液固比為3:1。
3.2. 3 浸出時間
在氫氧化鈉用量為45%，液固比為3:1，溫度90℃左右的條件下，研究浸出時間對鉬浸出率的影響，結(jié)果如圖9所示。
酸渣堿浸過程可以在很短的時間內(nèi)完成，鉬浸出率始終維持在90%以上，延長浸出時間并不能提高鉬的浸出率。本工藝宜選擇浸出時間為15 min。
3.2. 4 浸出溫度
在氫氧化鈉用量為45%，液固比為3:1，浸出時間th（實驗過程的實際浸出時間）的條件下，研究浸出溫度對鉬浸出率的影響，結(jié)果如圖IO所示。
對酸渣的堿浸不需要維持較高的浸出溫度也可將其中90 9《以上的鉬浸出，從減少能耗的角度考慮，甚至可以在室溫條件下進行堿浸。浸出劑配制 [時，因固體氫氧化鈉溶于水而放熱，其溶液溫度為40～50℃，可直接用于酸渣的浸出。
4 結(jié) 論
(1) 以酸性氧化浸出—酸渣堿浸工藝直接處理鎳鉬礦，結(jié)果表明該工藝在實驗室條件下可行。
(2) 酸性氧化浸出中，鹽酸和固體氧化劑Ni用量、浸出溫度是鎳鉬浸出的主要影響因素，浸出過程在較短時間即可達到平衡。在鹽酸用量為0.52mol，固體氧化劑Ni用量為60%，液固比為3:1，溫度90℃左右，浸出時間2h的條件下，鎳、鉬浸出率分別可達92%和60%左右。
(3) 酸渣堿浸的主要影響因素是氫氧化鈉的用量，在氫氧化鈉用量為45%，液固比為3:1，溫度40～50℃左右，浸出時間15 min的條件下，鉬浸出，率可維持90》《以上，鉬的總回收率在96%以上。
(4) (4)該工藝流程簡單、試劑用量及能耗較少、無煙氣污染，鎳鉬回收率高，是鎳鉬礦濕法處理的一種清潔生產(chǎn)工藝。
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