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压力场下黑色岩系镍钼矿氧化转化浸出研究

白久园  
【摘要】:由于传统镍钼资源供需矛盾突出,而黑色岩系镍铝矿作为我国特有的一种非传统镍钼矿产资源,其开发利用倍受关注。对于借鉴镍钼硫化矿的火法-湿法联合冶炼处理方法—焙烧-浸出工艺,国内已经进行了深入的研究。该工艺过程存在产生低浓度SO2烟气、有机质燃烧尾气及铝、砷等有害烟尘,严重环境污染,而且矿物中其他组分如钒、铼、稀土、贵金属难以富集回收等缺点。因此国内研究人员对黑色岩系镍钼矿的全湿法工艺进行了探索研究。其中黑色岩系镍钼矿氧压酸浸工艺是一种高效、清洁、技术可行的全湿法冶金工艺,但是该体系浸出过程的氧化转化行为规律还不清楚。故本文对黑色岩系镍钼矿在氧压酸性体系下进行了浸出过程氧化转化行为研究,主要结论如下:(1)借助多元素成分、化学物相、XRD、SEM-EDS等分析测试手段,对黑色岩系镍钼矿进行矿物学分析。原矿中有价金属元素主要包括Ni、Mo,杂质元素主要包括Fe、CaO、SiO2、Al2O3、C。其中镍主要以NiS矿物形态存在,钼以非晶质胶状硫化钼存在,铁主要以黄铁矿物相存在。镍、钼、铁硫化物或共同或单独嵌布共生于脉石基质—碳和铝硅酸盐上。(2)考察温度、氧压等主要因素对镍、钼、铁等矿物成分的氧化转化影响。结果表明:镍完全转化并溶解进入溶液;钼硫化物得到完全转化,最高达700%解进入溶液,其余部分以钼氧化物进入渣中;铁最高达80%完成了氧化转化,此时约60%溶解进入溶液,其余部分以铁氧化物进入渣中。反应温度、氧气分压的升高有利于黑色岩系镍钼矿中镍、钼、铁硫化物的浸出溶解。(3)考察搅拌转速、硫酸浓度、反应温度、氧气分压、矿物粒度等实验因素在黑色岩系镍钼矿加压氧化浸出过程中对镍、钼、铁多金属硫化矿物成分浸出速率的影响。研究表明:在反应前期,镍浸出率较快速的增大,同时伴随钼、铁的浸出,镍浸出过程受化学反应控制,其表观活化能为42.68kJ/mol,氧气的表观反应级数为0.79;反应后期镍已大部分溶解,随之镍浸出率快速降低,同时伴随钼、铁的再沉淀转化,且在矿物颗粒表面形成了钼、铁氧化物产物层,其阻止了镍的进一步溶解,镍浸出过程受固体产物层扩散控制,其表观活化能为11.01kJ/mol。


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