镍转炉渣氧压硫酸浸出提取钴、镍、铜的研究

发布时间：2020-04-27 15:20

【摘要】：镍转炉渣是典型的有色冶金炉渣,目前主要采用“还原硫化熔炼一钴冰铜缓冷选矿或酸浸”工艺,但存在有价金属回收率低、环境污染和能耗高等问题,结果大部分的炉渣堆存,造成了潜在的环境和经济问题。本文提出镍转炉渣氧压硫酸浸出工艺,旨在探索一种清洁、高效的湿法工艺。探索了浸出过程的最佳工艺条件,并通过响应曲面法优化工艺参数,研究了硅、铁的转化行为和浸出矿浆过滤性能的影响机制,阐述了钴在富氧硫酸体系下的浸出动力学。研究表明镍转炉渣氧压硫酸浸出工艺可行。在粒度-150+74μm、硫酸浓度0.3mol/L、温度200℃、液固比7 mL/g、氧分压600 kPa和浸出时间80 min条件下,Co、Ni的浸出率可达95%以上,Cu的浸出率达93%以上,Fe的浸出率0.4%,Si的浸出率2%,浸出矿浆过滤速率可达433.73 L·m-2·h-1。减小硫酸浓度可抑制赤铁矿的溶解和Si02的水解,有利于浸出矿浆的过滤。温度升高,Co、Ni和Cu浸出率显著增大,浸出渣中γ-Fe2O3倾向转化成α-Fe2O3,使浸出渣粒度更加均匀,固液分离更加容易。浸出渣主要由赤铁矿(α-Fe2O3和γ-Fe2O3)组成,有价金属含量低于0.1%,几乎不含S。响应曲面法优化转炉渣氧压硫酸浸出工艺,模型拟合度较高,具有较优的预测结果。优化的工艺参数为：温度208℃、硫酸浓度0.35 mol/L.液固比5.4 mL/g,此条件下Co. Ni浸出率均大于98%,Cu浸出率大于96%,Fe浸出率小于0.3%,浸出矿浆过滤性良好,过滤速率550 L·m-2·h-1以上。镍转炉渣氧压硫酸浸出钴的动力学研究表明,钴浸出速率随温度(165～225℃)、氧分压(350～650 kPa)的增加而增加,随粒度(210～53μm)的减小而增加；搅拌速度超过600 r/min,硫酸浓度大于0.4 mol/L,对钴浸出速率影响较小。钴的浸出动力学符合SCM模型,浸出速率主要由前期的化学反应控制阶段决定。钴的浸出过程前期由化学反应控制,然后逐渐转变为通过固体产物层的扩散控制。化学反应和扩散控制过程的活化能分别为44.43 kJ/mol和10.49 kJ/mol。化学反应控制过程中硫酸浓度和氧分压的反应级数分别为0.79和0.83,颗粒初始半径的反应级数为-0.94,钴浸出动力学经验方程为：
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF803.2

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