隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,鎳礦資源供需矛盾日益突出,因此鎳礦亟待高效的利用。然而傳統(tǒng)的火法工藝能耗大,金屬利用率不高,而純濕法工藝對設(shè)備要求高,工藝化難度大。因此本課題以低冰鎳為原料,采用火法-濕法聯(lián)合的新型工藝提取有價金屬。低冰鎳是傳統(tǒng)火法冶金的中間產(chǎn)物,相比鎳的原礦和精礦,具有雜質(zhì)少、目標金屬富集等特點。以低冰鎳為研究起點,既能簡化工藝流程、減小能耗、降低成本,又能減小有價金屬的損失。本課題以低冰鎳為原料,以成本低廉的CaO和CaCO_3為焙燒劑,采用鈣化焙燒-酸浸工藝提取低冰鎳中的有價金屬。主要內(nèi)容如下:(1)以CaO為鈣化劑,研究了低冰鎳鈣化焙燒-酸浸工藝中焙燒溫度、焙燒時間、CaO添加量、硫酸濃度、浸出時間等因素對金屬組元浸出率的影響。結(jié)果表明:在最優(yōu)條件下,低冰鎳中的Ni、Cu、Fe、Co的浸出率分別為94.20%、98.10%、91.32%、92.21%;通過實驗發(fā)現(xiàn)鈣化焙燒反應(yīng)過程中,CaO會優(yōu)先與Fe_2O_3反應(yīng)生成CaFe_2O_4,在CaO足量的情況下便可抑制Fe_2O_3與其它金屬氧化物發(fā)生反應(yīng),從而抑制鐵酸鹽的生成,使目標金屬以氧化物的形式存在于焙燒產(chǎn)物中,從而可在后續(xù)的酸浸過程中轉(zhuǎn)移到液相中。(2)在CaO為鈣化劑實驗的基礎(chǔ)上,選用焙燒效果更好的CaCO_3為焙燒劑,通過鈣化焙燒-酸浸工藝提取有價金屬組元,結(jié)果表明:最優(yōu)條件下,有價金屬組元Ni、Cu、Fe、Co的浸出率分別為95.10%、99.21%、91.75%、93.32%;研究發(fā)現(xiàn),對于含多金屬的低冰鎳,直接鈣化焙燒-酸浸提取有價金屬,都需要較高的焙燒溫度(1100 ~oC)。為了降低焙燒溫度,先對低冰鎳與CaCO_3的混料進行球磨預(yù)處理,然后再進行焙燒-酸浸,可使焙燒溫度降低至850 ~oC,此時金屬組元Ni、Cu、Fe、Co浸出率分別為94.41%、99.01%、90.75%、93.02%。(3)對浸出液采用針鐵礦法除鐵工藝進行除鐵操作,研究了pH、除鐵溫度、除鐵時間、晶種的有無對除鐵效果影響,并分析了目標金屬(Ni、Cu、Co)在除鐵過程中損失的原因。結(jié)果表明:在最佳的除鐵條件下,99.60%的Fe會以針鐵礦的形式除去,最終溶液Fe的濃度為3.84 mg/L,達到后續(xù)電解精煉的要求;實驗過程中會損失1.20%的Ni,0.91%的Cu和1.80%的Co,但Ni、Cu和Co最終的回收率依然可以達到93.28%、98.11%和91.34%。研究表明采用鈣化焙燒-酸浸工藝處理低冰鎳,可實現(xiàn)有價金屬組元的高效提取。該工藝能耗低、環(huán)境友好,可作為低冰鎳提取有價金屬的有效方法,對低冰鎳為原料的生產(chǎn)工藝研發(fā)利用具有重要的意義。
【學(xué)位單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TF046.2
【部分圖文】：

圖 1-1 鎳的消費結(jié)構(gòu)Fig.1-1 Consumption structure of nickel資源殼中含量約為 0.02%，相當于銅、鋅、鉛三種金屬加起來采的鎳礦床卻很少。全球的鎳礦資源主要有硫化鎳礦、氧，再就是儲存在深海底部的含鎳錳結(jié)核[10-11]。目前全世界為 4.7 億噸，海洋錳結(jié)核約有 689 萬噸。在世界的鎳儲量中30～40%為硫化礦[12]。氧化礦儲量大，多分布于赤道和低西亞、菲律賓、古巴、新喀里多尼亞、哥倫比亞等國家，成本低，甚至可以露天開采，但紅土鎳礦大多品位較低、本高。硫化礦則主要分布于加拿大、澳大利亞、俄羅斯、幾個國家，處理工藝相對成熟，目前世界 70%左右的鎳產(chǎn)

上海大學(xué)碩士學(xué)位論文1.3 鎳礦處理工藝鎳的冶煉方法有火法和濕法兩種。火法冶金是生產(chǎn)鎳產(chǎn)品的傳統(tǒng)冶煉工藝，其技術(shù)相對成熟，成本較低；濕法冶金由于工藝流程短、設(shè)備簡單、耗能少等優(yōu)點逐漸成為生產(chǎn)和研究熱點，此外，生物冶金等方法由于成本低、適應(yīng)性廣等特點近年來也被廣泛研究。鎳的主要冶煉方法如圖 1-2 所示。

圖 1-3 浮選工藝流程Fig.1-3 Flowsheet of flotation process經(jīng)磨礦浮選后的鎳精礦，需要再經(jīng)過造锍熔煉過程使金屬進一步富集。該要是利用目標金屬對硫的化學(xué)親和力大于對氧的化學(xué)親和力的原理，將金或幾種金屬硫化物之間相互熔合為锍，經(jīng)過此過程可以除去大部分的脈石。造锍熔煉的主要設(shè)備有鼓風爐、閃速爐、電爐等，產(chǎn)物為低鎳锍、爐渣、煙塵等。經(jīng)造锍熔煉后得到的低鎳锍除了富集目標金屬外，還含有大量 Fe，其成不能滿足精煉工序處理的要求，因此必須對低鎳锍進行吹煉處理。吹煉是內(nèi)的熔體中吹入空氣并加入少量石英，將鐵和部分雜質(zhì)氧化物與石英造渣到含目標金屬較高的高鎳锍和含金屬較低的轉(zhuǎn)爐渣。跟據(jù)高冰鎳和轉(zhuǎn)爐渣不同可以將比重較小的轉(zhuǎn)爐渣除去[24]，圖 1-4 為硫化礦火法冶金產(chǎn)出高鎳藝流程圖。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2889032