硫酸氢铵焙烧红土镍矿工艺研究

论文摘要

红土镍矿作为重要的镍资源,其冶金工艺受到越来越多的关注。针对传统硫酸化焙烧红土镍矿能耗高、设备腐蚀大等缺点,提出以硫酸氢铵作为焙烧剂的循环法,高效利用红土镍矿制备金属氢氧化物或氧化物。以菲律宾红土镍矿为原料,对焙烧机理及热力学进行了分析。低温焙烧熟料主要为硫酸铵复盐（NH4）2Mg2804和（NH4）3Fe（S04）3,提高低温焙烧温度,降低NH3和H20的分压,有利于酸化反应的进行；高温焙烧使Fe2（SO4）3分解,降低高温焙烧温度并提高体系803分压,有利于保证较高的Ni、Co浸出率。研究了红土镍矿硫酸化焙烧工艺过程中焙烧剂用量、低温焙烧温度、低温焙烧时间、进料方式、高温焙烧温度、高温焙烧时间等因素对金属浸出率的影响。结果表明：在最优化条件下,红土镍矿中Ni、Co、Mn、Mg、Fe浸出率分别为92%、84%、86%、66%、10%。研究了焙烧过程中添加Na2S04的作用,发现添加Na2S04对硅镁质型红土镍矿焙烧过程没有明显影响,但在褐铁矿型红土镍矿焙烧过程中,能显著改善Ni、Co浸出率。对Na2S04的影响机理进行了分析：在低温段,NazS04可以提高HS04-含量以及焙烧剂活性；在高温段,Na2S04生成焦硫酸钠Na2S207,提高S03反应率。分别研究了低温焙烧熟料及高温焙烧熟料浸出过程中,氨浓度对浸出率的影响,在低温焙烧熟料浸出过程中,通过调节浸出原液中氨的浓度,能有效抑制Fe的浸出,实现Fe的分离,但在高温焙烧熟料浸出过程中,为保证有价金属的浸出率,应尽量降低浸出原液的氨浓度。对浸出液除杂分离有价金属进行了初步研究。采用氨气法,先后在pH值为4.0、8.0、9.5时对浸出液进行沉淀,能有效分离Fe和Ni和Mg。该工艺镍钴提取效率高,能实现全封闭循环,环境友好,可作为红土镍矿（尤其是硅镁质型红土镍矿）提取镍钴的有效方法,对低品位红土镍矿的开发利用具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 市场分析
• 1.3 镍矿资源
• 1.4 红土镍矿处理工艺
• 1.4.1 湿法处理工艺
• 1.4.2 火法处理工艺
• 1.4.3 火法-湿法处理工艺
• 1.4.4 硫酸化培烧-水浸处理工艺
• 1.5 课题研究的内容、目的和意义
• 第二章 实验原料、流程及方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 化学试剂
• 2.3 实验设备
• 2.4 实验方法
• 2.5 元素分析
• 2.5.1 Ni、Co、Mn元素的分析
• 2.5.2 全铁的分析
• 2.5.3 镁元素的分析
• 2.6 样品表征与检测
• 2.6.1 XRD分析
• 2.6.2 TG-DTA分析
• 2.6.3 SEM分析
• 2.6.4 ICP-AES分析
• 第三章 红土镍矿硫酸化焙烧过程分析
• 3.1 引言
• 3.2 焙烧物料物相分析
• 3.3 硫酸化焙烧过程热力学分析
• 3.3.1 低温焙烧阶段
• 3.3.2 高温焙烧阶段
• 3.4 硫酸化焙烧TG-DTA分析
• 3.5 硫酸化焙烧熟料SEM分析
• 3.6 小结
• 第四章 红土镍矿硫酸化焙烧工艺研究
• 4.1 引言
• 4.2 低温焙烧过程工艺研究
• 4.2.1 酸化剂用量对浸出率的影响
• 4.2.2 低温焙烧温度对浸出率的影响
• 4.2.3 低温焙烧时间对浸出率的影响
• 4.3 高温焙烧过程工艺研究
• 4.3.1 高温焙烧进料方式对浸出率的影响
• 4.3.2 高温焙烧温度对浸出率的影响
• 4.3.3 高温焙烧时间对浸出率的影响
• 4.4 添加剂对硫酸化焙烧的影响
• 4.4.1 硫酸钠对硅镁质型红土镍矿焙烧的影响
• 4.4.2 硫酸钠对褐铁矿型红土镍矿焙烧的影响
• 4.4.3 硫酸钠影响机理
• 4.5 浸出过程工艺研究
• 4.5.1 低温焙烧熟料浸出工艺
• 4.5.2 高温焙烧熟料浸出工艺
• 4.6 小结
• 第五章 浸出液提取有价金属初步研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验原料
• 5.3 实验原理
• 3-NH₄⁺-H₂O系平衡'>5.3.1 NH₃-NH₄⁺-H₂O系平衡
• 3-H₂O系平衡'>5.3.2 Fe-NH₃-H₂O系平衡
• 3-H₂O系平衡'>5.3.3 Ni-NH₃-H₂O系平衡
• 3-H₂O系平衡'>5.3.4 Mg-NH₃-H₂O系平衡
• 5.4 实验内容
• 5.4.1 反应pH值对沉淀率的影响
• 5.4.2 沉淀产物的表征及分析
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果