氯化铁氧压微波浸出低品位铜镍硫化矿中镍钴浸出行为研究

作     者：牛泽锟 

作者单位：江西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田磊

授予年度：2023年

学科分类：080603[工学-有色金属冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：低品位铜镍硫化矿 微波加压浸出 镍钴 动力学 氯化铁 

摘      要：随着新型电池和特殊合金的发展,世界对镍、钴资源的需求不断增加。然而高品位、易处理的矿物资源日益稀缺,已无法满足我国科技发展的需求。因此高效利用低品位、难处理矿物资源变得至关重要。传统铜镍硫化矿冶炼工艺主要针对制备单一产品开发,造成了大量有价资源的浪费。氧压硫酸浸出作为一种常见的强化提取有价金属的工艺,酸的用量较大,如果不经过中和处理,会对土壤和水体造成严重的酸化和腐蚀,另外硫酸会与铁、铝等杂质金属反应,产生大量的硫酸渣。随着资源的匮乏和环保要求的提高,矿中有价资源的清洁高效利用成为研究的焦点。故以金川低品位铜镍硫化矿为研究对象,探究氯化铁氧压微波浸出体系下镍、钴在浸出过程中的冶金行为。主要从氯化铁氧压微波浸出低品位铜镍硫化矿过程中镍、钴浸出热力学、工艺、微波浸出机理以及动力学等方面进行分析,主要研究工作及结论如下:1、绘制出高温条件下Ni-Fe-S-HO、Co-Fe-S-HO系E-p H图。不同温度下各系图中均存在着Ni、Co与S的稳定共存区,随着温度的升高,稳定区保持不变,对应的析出电位略有增加。通过与Ni-S-HO、Co-S-HO系E-p H图对比可知Fe的加入使得Ni、Co的溶出面积增加,并可以在更低的电位和更大的p H溶出。2、进行了氯化铁氧压微波浸出低品位铜镍硫化矿试验的研究,结果表明:镍、钴浸出工艺的最佳条件为:液固比7:1、浸出温度160℃、氯化铁浓度250 g/L、氧分压1.6MPa、浸出时间120 min,微波强度1400 W、搅拌速度400 r/min,镍、钴的浸出率达到了98.5%和98%。在相同条件下对微波和传统电加热条件下的浸出渣进行表征。微波加热条件下浸出渣粒度更小,镍、钴浸出更完全,并可以直观的看出在微波加热下的浸出渣有明显的裂纹存在,说明微波条件通过选择性加热和穿透性对低品位铜镍硫化矿的浸出有明显促进作用。3、采用“有固态产物层的液-固相浸出反应动力学模型对氯化铁氧压微波浸出低品位铜镍硫化矿中镍、钴浸出动力学进行研究,结果表明:镍、钴浸出率随温度、氯化铁浓度、氧分压的增大、粒度的减小而增大,镍、钴浸出的活化能为40.99 k J/mol和33.92k J/mol,其浸出速率都受到界面化学反应控制,最后以氯化铁浓度反应级数、氧分压反应级数和活化能建立氯化铁氧压微波浸出低品位铜镍硫化矿过程中镍、钴浸出动力学总方程。