还原—锈蚀法提取红土镍矿中镍钴的工艺研究

摘要

本文以国外某红土镍矿为原料，采用还原-锈蚀法对其进行处理并提取其中镍钴。该方法在处理红土镍矿提取镍钴的同时除去大部分铁，实现镍铁粗分离。论文分别对锈蚀法处理预还原红土镍矿的原理、物料的预还原工艺条件以及预还原红土镍矿的锈蚀行为进行了研究。
　　 通过对锈蚀法处理预还原红土镍矿进行热力学分析，结果表明:通过控制溶液电位E和pH，可以使镍、钴以离子形式进入溶液，而铁以针铁矿的形式进入渣中。
　　 分别对氯化离析法和炭直接还原法预还原红土镍矿进行研究，结果表明:采用氯化离析法时，在1000℃下焙烧90min，所得预还原矿铁、镍、钴金属化率分别为:84.4％、96％、93.3％;对其进行锈蚀处理，铁、镍、钴浸出率分别为:8.8％、92.3％、83.1％;采用炭直接还原法时，在焦炭配入量6％，还原温度1100℃，还原时间60min的情况下，所得预还原矿铁、镍、钴金属化率分别为:75.8％、89.3％、87.3％，经锈蚀处理后铁、镍、钴浸出率分别为:6.9％、86.4％、68.6％。
　　 以采用氯化离析法预还原处理的红土镍矿为原料，对其锈蚀行为进行研究，结果表明:
　　 (1)较优的锈蚀条件为:酸料比0.1，液固比10，温度80℃，通气速率5×103L.min-1.m-3，时间8h，搅拌速率300r.min-1，在该条件下铁、镍、钴浸出率分别为:9.9％、90.9％、80.2％。
　　 (2)对镍的浸出动力学进行分析，表明镍的浸出反应受界面化学反应控制，其表观活化能为31.01kJ·mol-1。
　　 (3)纯氧对锈蚀过程有强化作用，在通入纯氧，反应4h的情况下，铁、镍、钴浸出率分别为:9.9％、95.2％、86.3％，通入纯氧易溶镍2h内几乎完全溶解。
　　 (4)浸出液经循环利用，溶液中镍、钴得到富集，铁的浸出得到抑制，镍铁比大大提高，在液固比为20的情况下，经两次循环后浸出液中铁、镍、钴浓度分别为:1.9g·L-1、1.3g·L-1、0.13g·L-1，镍铁比达到0.68。

目录

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摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 镍的性质和用途

1．3 镍的生产和消费

1．3．1 镍的生产

1．3．2 镍的消费

1．4 红土镍矿资源分布及特点

1．4．1 红土镍矿资源分布

1．4．2 红土镍矿资源特点

1．5 红土镍矿处理工艺概况

1．5．1 火法工艺

1．5．2 湿法工艺

1．5．3 火法-湿法结合工艺

1．5．4 氯化冶金

1．5．5 碱法工艺

1．6 还原-锈蚀法的应用

1．6．1 还原-锈蚀法在人造金红石上的应用

1．6．2 还原-锈蚀法在锰结核综合利用上的应用

1．6．3 还原-锈蚀法在锌浸渣回收镓、锗中的应用

1．7 课题的背景、意义及研究内容

1．7．1 课题的研究背景

1．7．2 课题的提出及研究内容

第二章 实验原料和研究方法

2．1 实验原料

2．2 实验试剂

2．3 实验主要仪器及设备

2．4 实验方法及流程

2．5 分析和检测

2．6 样品表征与检测方法

2．6．1 XRD分析

2．6．2 原子吸收法分析

2．6．3 亚铁的分析

2．6．4 全铁的分析

2．6．5 其他检测

第三章 锈蚀法处理预还原红土镍矿的基本原理

3．1 预还原红土镍矿中金属-H2O系电位E-pH图

3．1．1 Ni-H2O系E-pH图

3．1．2 Co-H2O系E-pH图

3．1．3 Fe-H2O系E-pH图

3．1．4 Fe、Ni、Co-H2O系E-pH图

3．2 本章小结

第四章 红土镍矿的预还原研究

4．1 氯化离析法预还原处理红土镍矿

4．1．1 离析温度对铁、镍、钴金属化率和各元素浸出率的影响

4．1．2 离析时间对铁、镍、钴金属化率和各元素浸出率的影响

4．1．3 氯化离析法所得预还原红土镍矿物相分析

4．2 炭直接还原处理红土镍矿

4．2．1 焦炭内配量对铁、镍、钴金属化率和各元素浸出率的影响

4．2．2 还原温度对铁、镍、钴金属化率和各元素浸出率的影响

4．2．3 还原时间对铁、镍、钴金属化率和各元素浸出率的影响

4．2．4 炭直接还原法所得预还原红土镍矿物相分析

4．3 本章小结

第五章 预还原红土镍矿锈蚀行为研究

5．1 锈蚀过程实验原料

5．2 锈蚀过程中各因素对铁、镍、钴浸出率的影响

5．2．1 酸料比对Ni、Co、Fe浸出率的影响

5．2．2 通气速率对Ni、Co、Fe浸出率的影响

5．2．3 锈蚀温度对Ni、Co、Fe浸出率的影响

5．2．4 锈蚀时间对Ni、Co、Fe浸出率的影响

5．2．5 搅拌速度对Ni、Co、Fe浸出率的影响

5．2．6 液固比对Ni、Co、Fe浸出率的影响

5．2．7 锈蚀产物物相结构

5．3 预还原红土镍矿锈蚀过程动力学研究

5．4 纯氧对锈蚀过程强化作用实验研究

5．5 浸出液循环利用实验研究

5．6 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果