氨-铵盐-水系浸出低品位氧化镍矿的动力学研究

摘要

镍在国民经济建设中地位举足轻重。随着高品位镍矿资源日趋枯竭，低品位镍矿的高效利用十分紧迫。但是低品位镍矿的矿相组成及赋存状态复杂，浸出率偏低的问题一直未能得到有效解决，从而限制了低品位镍矿的开发利用。
　　 为此，本文在氨-铵盐-水体系下，进行了低品位镍矿浸出动力学的研究，考察了温度、总铵浓度、氨与铵盐摩尔比、搅拌速度、液固比、粒度等因素对镍、铜浸出率的影响，确定了最优浸出条件：温度45℃，总铵浓度5mol/L，氨与铵盐摩尔比1:1，搅拌速度250r/min，液固比50∶1，粒度325-400目，O2流量0.4L/min。在此条件下，镍的浸出率为60.6％，铜的浸出率可达93.5％。根据镍、铜浸出率与时间的关系，通过拟合计算得出了浸出过程的动力学方程，结果符合内扩散控制模型。镍、铜浸出过程的表观活化能分别为60.91kj/mol、43.51kj/mol，化学反应级数分别为0.9907、0.7834。高的活化能数值表明，浸出过程属固体内部扩散控制。矿样与浸出渣的镍元素EDS面扫描分析表明，部分镍均匀分布于硅酸盐矿物结构中，浸出前后其分布密度无明显改变，表明部分氧化镍以类质同相形态进入硅酸镁矿物晶格中，这部分镍在氨-铵盐-水体系下不能浸出，是镍浸出率偏低的主要原因。
　　 为进一步查明镍浸出率低的原因，考察了不同结构和形貌NiO、Ni2SiO4的浸出行为，结果表明，NiO矿物的结晶度、晶粒大小和微观应变对其浸出行为有决定性的影响，结晶度越高、晶粒尺寸越大、微观应变越小，浸出率越低；Ni2SiO4的浸出行为与NiO具有同样的规律，但其更难于被浸出。