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湿法冶金与火法冶金相比,可以减少或杜绝有害气体的危害,改善操作环境。但硫化矿的湿法冶金过程普遍需要加温加压,在酸性或含氨的碱性溶液中进行。传统的冶金工艺很难满足现在对环保、简化工艺的要求。铜镍硫化矿作为镍的主要来源,铜的重要来源,是我国重要的战略资源。从铜镍硫化矿中高效地提取铜镍元素具有重要的理论和实践意义。本文以氯酸钠和亚氯酸钠为氧化剂,研究了基于机械力球磨氧化铜镍硫化矿及浸出新工艺,主要内容如下:
(1)开发了机械力球磨氧化铜镍硫化矿的新工艺。试验结果表明:机械力提供了强有力的碰撞和剪切作用,为铜镍硫化矿的氧化反应创造了条件,较传统工艺而言,无需高温高压和耐腐蚀容器。系统考察了氧化剂氯酸钠用量、球磨转速、球磨时间、分段加氧化剂对铜镍硫化矿氧化的影响。试验结果表明:在球磨转速600rpm、添加一倍氧化剂用量、球磨2min的条件下可以完全反应,反应后样品在纯水中振荡30min可实现Cu的完全浸出;在球磨转速600rpm、一倍氧化剂用量分为等量5份,每10min停机加氧化剂的条件下可以实现Cu、Ni的完全浸出。
(2)开发了机械力加水低转速球磨再加热氧化铜镍硫化矿的新工艺。试验结果表明:机械力球磨有助于硫化矿和氧化剂氯酸钠的充分混合,较传统工艺而言,加热温度较低。系统考察了无水低转速球磨后加热、加水球磨后加热、加热温度、氧化剂氯酸钠用量、参与反应的水量、加水球磨不加热过程对铜镍硫化矿氧化的影响。试验结果表明:在球磨转速300rpm,加水球磨条件后将物料常温干燥脱去70.49%的水,再在200℃加热120min,反应后物料在纯水振荡30min可实现Cu、Ni的完全浸出和Fe的固定。Fe元素全部生成黄钠铁矾(NaFe3(SO4)2(OH)6)。
(3)在此基础上,考察了亚氯酸钠对铜镍硫化矿的浸出作用。结果表明:亚氯酸钠与铜镍硫化矿球磨和加热都不能短时间内有效提高浸出率,亚氯酸钠稀溶液可在短时间内实现Cu、Ni元素的完全浸出和Fe的固定。试验结果表明:在球磨转速600rpm、添加一倍氧化剂用量、球磨10h时亚氯酸钠仍不能将铜镍硫化矿完全氧化,球磨后样品加热至200℃也不能将硫化矿完全氧化。在亚氯酸钠溶液浓度为0.3mol/L,固液比为1:160g/mL,反应10min可以将Cu、Ni元素完全浸出,Fe元素完全固定,Fe生成Fe3O4。动力学拟合表明,亚氯酸钠对铜镍元素的浸出符合化学控制,即1-(1-α)1/3=k2t(α为浸出率)模型。
综上所述,采用机械力球磨工艺,氯酸钠为氧化剂,可实现Cu、Ni元素的完全浸出,使用加水球磨脱部分水后加热工艺可同时实现Fe的固定。使用亚氯酸钠稀溶液浸出可实现Cu、Ni元素完全浸出和Fe的固定。
(1)开发了机械力球磨氧化铜镍硫化矿的新工艺。试验结果表明:机械力提供了强有力的碰撞和剪切作用,为铜镍硫化矿的氧化反应创造了条件,较传统工艺而言,无需高温高压和耐腐蚀容器。系统考察了氧化剂氯酸钠用量、球磨转速、球磨时间、分段加氧化剂对铜镍硫化矿氧化的影响。试验结果表明:在球磨转速600rpm、添加一倍氧化剂用量、球磨2min的条件下可以完全反应,反应后样品在纯水中振荡30min可实现Cu的完全浸出;在球磨转速600rpm、一倍氧化剂用量分为等量5份,每10min停机加氧化剂的条件下可以实现Cu、Ni的完全浸出。
(2)开发了机械力加水低转速球磨再加热氧化铜镍硫化矿的新工艺。试验结果表明:机械力球磨有助于硫化矿和氧化剂氯酸钠的充分混合,较传统工艺而言,加热温度较低。系统考察了无水低转速球磨后加热、加水球磨后加热、加热温度、氧化剂氯酸钠用量、参与反应的水量、加水球磨不加热过程对铜镍硫化矿氧化的影响。试验结果表明:在球磨转速300rpm,加水球磨条件后将物料常温干燥脱去70.49%的水,再在200℃加热120min,反应后物料在纯水振荡30min可实现Cu、Ni的完全浸出和Fe的固定。Fe元素全部生成黄钠铁矾(NaFe3(SO4)2(OH)6)。
(3)在此基础上,考察了亚氯酸钠对铜镍硫化矿的浸出作用。结果表明:亚氯酸钠与铜镍硫化矿球磨和加热都不能短时间内有效提高浸出率,亚氯酸钠稀溶液可在短时间内实现Cu、Ni元素的完全浸出和Fe的固定。试验结果表明:在球磨转速600rpm、添加一倍氧化剂用量、球磨10h时亚氯酸钠仍不能将铜镍硫化矿完全氧化,球磨后样品加热至200℃也不能将硫化矿完全氧化。在亚氯酸钠溶液浓度为0.3mol/L,固液比为1:160g/mL,反应10min可以将Cu、Ni元素完全浸出,Fe元素完全固定,Fe生成Fe3O4。动力学拟合表明,亚氯酸钠对铜镍元素的浸出符合化学控制,即1-(1-α)1/3=k2t(α为浸出率)模型。
综上所述,采用机械力球磨工艺,氯酸钠为氧化剂,可实现Cu、Ni元素的完全浸出,使用加水球磨脱部分水后加热工艺可同时实现Fe的固定。使用亚氯酸钠稀溶液浸出可实现Cu、Ni元素完全浸出和Fe的固定。