红土镍矿的选冶提取工艺研究

论文摘要

本文主要采用还原焙烧-磁选工艺和常压硫酸浸出工艺处理红土镍矿矿石,对该矿石进行了工艺矿物学研究,并考察了镍、铁湿法浸出分离生产硫酸镍和氧化铁的方案,以及对镍常压酸浸的动力学进行讨论。对该矿石进行了化学成分、化学物相、X-射线衍射、扫描电镜及能谱微区等工艺矿物学分析,确定了该矿石为含镍的酸性强氧化铁矿石,其中可供选冶提取的组分为镍和铁,品位分别为1.27%和39.93%。矿石中以褐铁矿为主的氧化铁矿物占矿石总量的近63%。未发现有独立的镍矿物存在,镍分散在矿石不同的矿物中。通过还原焙烧-磁选工艺对该矿石进行选矿实验,考察了煤用量、时间、温度等还原焙烧条件,以及磁场强度对镍铁富集提取的影响。结果表明,在粉煤用量为矿石质量的20%,焙烧温度为1100℃,焙烧时间为2h,磁场强度为1000Oe等条件下,可以获得镍、铁品位分别为1.62%、47.98%的磁选精矿,磁选精矿产率达到75.73%,镍和铁的回收率分别为87.99%和80.02%。采用“硫酸常压酸浸-黄钠铁矾法沉铁-溶剂萃取工艺”对该矿石进行湿法冶炼实验研究,考察了浸出的时间、温度、液固比、硫酸浓度等浸出条件,沉铁终点pH值,以及萃取有机相组成、pH值、相比和反萃硫酸浓度等萃取条件。结果表明,镍的浸出率可达91.95%,萃取率和反萃率分别达到99.04%和97.52%,镍总回收率达到86.34%。在酸法浸出过程中,铁的浸出率达到67.96%,经黄钠铁矾渣沉淀分离,再通过焙烧能够可得到品位55%Fe的氧化铁产物,铁总回收率达到58.42%。采用收缩未反应核模型对该红土镍矿常压酸浸过程中镍浸出的动力学方程进行拟合,然而使用Avrami方程能得到更好的拟合结果,其结果表明该矿石中镍的常压浸出过程受界面化学反应及固膜扩散的混合控制,镍浸出反应的表观活化能为29.00kJ/mol。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 镍资源概况
• 1.2 红土镍矿的选矿工艺研究进展
• 1.3 红土镍矿的冶炼工艺研究进展
• 1.3.1 红土镍矿的火法冶炼工艺
• 1.3.2 红土镍矿的湿法冶炼工艺
• 1.3.3 火法-湿法联合冶炼工艺
• 1.4 论文的研究意义与研究内容
• 第二章 原料、仪器设备及实验方法
• 2.1 原料
• 2.1.1 矿样
• 2.1.2 试剂
• 2.2 仪器设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 还原焙烧-磁选与氨浸实验
• 2.3.2 常压酸浸-沉铁-萃取实验
• 2.4 分析方法
• 2.4.1 化学成分分析
• 2.4.2 物相分析
• 第三章 矿石的工艺矿物学研究
• 3.1 矿石粒度与镍含量的关系
• 3.2 矿石中主要元素的化学物相分析
• 3.3 矿物组成及含量
• 3.4 主要矿物的产出形式
• 3.5 不同种类矿物微区成分测定
• 3.6 铁和镍的回收可能性分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 还原焙烧-磁选工艺研究
• 4.1 原矿直接磁选实验
• 4.2 还原焙烧-磁选富集镍铁工艺
• 4.2.1 实验流程
• 4.2.2 还原焙烧温度对磁选效果的影响
• 4.2.3 还原焙烧时间对磁选效果的影响
• 4.2.4 煤用量对磁选效果的影响
• 4.2.5 碳酸钠用量对磁选效果的影响
• 4.2.6 磁选磁场强度对磁选效果的影响
• 4.3 氨浸
• 4.3.1 原矿氨浸实验
• 4.3.2 还原焙烧-磁选精矿氨浸实验
• 4.4 本章小结
• 第五章 常压酸浸-沉铁-萃取工艺研究
• 5.1 酸浸工艺条件实验
• 5.1.1 矿样粒度对镍浸出率的影响
• 5.1.2 浸出时间对镍浸出率的影响
• 5.1.3 液固比对镍浸出率的影响
• 5.1.4 硫酸浓度对镍浸出率的影响
• 5.1.5 混酸对镍浸出率的影响
• 5.1.6 浸出温度对镍浸出率的影响
• 5.1.7 二次浸出实验
• 5.1.8 循环浸出实验
• 5.1.9 浸出渣特性分析
• 5.2 黄钠铁矾法除铁
• 5.2.1 概述
• 5.2.2 沉铁终点pH
• 5.2.3 黄钠铁矾渣焙烧产物
• 5.3 镍的萃取
• 5.3.1 有机相组成对镍萃取率的影响
• 5.3.2 溶液pH对镍萃取率的影响
• 5.3.3 相比对镍萃取率的影响
• 5.3.4 萃取级数对镍萃取率的影响
• 5.3.5 酸度对镍反萃率的影响
• 5.3.6 反萃后溶液成分
• 5.4 常压酸浸-沉铁-萃取工艺全流程实验结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 镍的常压酸浸动力学研究
• 6.1 浸出动力学模型
• 6.2 实验结果及讨论
• 6.2.1 液面边界层扩散控制模型
• 6.2.2 界面化学反应控制模型
• 6.2.3 固膜扩散控制模型
• 6.2.4 阿弗拉米（Avrami）方程
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的主要成果