铜镍氧硫混合矿硫酸铵焙烧提取有价组元的研究

发布时间：2020-07-09 06:57

【摘要】：镍是一种宝贵的有色金属,在国民经济和军工制造业有重要作用,自1823年德国首次开采至今,镍矿的开发强度逐年递增。铜镍氧硫混合镍矿中的有价组元综合提取研究,论文以硫酸铵作为酸化剂,在竖炉中恒压条件下进行,设计了闭路循环工艺流程,以减少氨损失。取得以下研究结果:1.对原矿的成分和物相分析表明:铜、镍品位较高,铁含量高、镁含量低属于高铁低镁型矿物,矿物组成以硫化矿物为主,镍没有独立物相,以类质同象取代部分铁晶格存在。2.硫酸铵低温焙烧-水浸单因素实验表明:当适宜温度为450℃,恒温时间2h,摩尔铵矿比 2.2:1 时,Ni、Cu、Fe 浸出率分别为 82.02%、80.77、79.41%。在单因素实验基础上进行了正交实验对实验条件进行优化,得出了最佳工艺条件为:温度450℃,恒温时间2h,摩尔铵矿比2.2:1,此时Ni、Cu、Fe浸出率分别为 88.99%、98.76%、83.15%。3.对硫酸铵混料热重及不同温度、不同配料比的熟料XRD物相分析,得到原矿各物相的化学反应,经热力学计算得到各组元的热力学反应优先顺序为:铁铜镍。浸出渣物相表明铁损失的基本形式为黄铁矾。4.添加硫酸钠条件下硫酸铵低温焙烧-水浸单因素实验表明:当适宜硫酸钠加入量为4g,温度选为450℃,恒温时间2h,摩尔铵矿比2.2:1,粒度为-80μm时,Ni、Cu、Fe浸出率分别为96.45%、99.95%、80.83%。在单因素实验基础上进行了正交实验进行优化,得出最佳工艺条件为:硫酸钠加入量为6g,温度475℃,恒温时间3h,摩尔铵矿比2.2:1,粒度为80μm,此时Ni、Cu、Fe浸出率分别为 98.78%、99.15%、90.12%。5.对存在添加剂混料热重分析得到:硫酸钠的加入,拓宽了硫酸化温度区间,并且延缓了硫酸铁铵及硫酸铁的分解,对各组元的浸出率提供了有利条件。添加剂焙烧熟料的XRD物相表明:硫酸钠加入使得衍射峰变得更尖锐,硫酸钠晶型结构被破坏转化为非晶态,硫酸钠发生了烧结变化。通过添加剂焙烧和熟料和浸出渣的物相和微观形貌分析得到硫酸钠的作用机理为:1.大量单质硫产物促进了产物的晶型生成和聚集长大;2.为体系提供了碱金属离子,与A1203和SiO2酸性脉石反应破坏了矿物结构,促进了硫酸化过程并生成了硅铝酸钠物相。3.破坏了硫酸盐膜结构,促进了传质。物相分析表明铁损失的主要形式为黄铵铁矾和黄铁矾。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF815
【图文】：

硫化镍矿,处理工艺流程

部分的金属镍来源。镍的开采源于１８２３年的德国，并且］９世纪８０年代以前，逡逑主要开采来自挪威和瑞典的硫化镍矿［２（）］，在经历了多年来的开采和冶炼之后形逡逑成了完整的冶炼工艺体系，硫化镍主要处理工艺主要如图１．１。逡逑硫化镍矿逡逑■ｉ逡逑选矿逡逑精矿逡逑湿法￣｜逦火法逡逑，逦邋ｉ邋逦，逦…－中邋Ｉ逡逑造琉溶炼逡逑逦逦邋逦ｙ逦邋ｖ逦邋逦逦逡逑加压氨浸｜邋｜预氧化焙烧｜邋｜硫酸化焙烧｜邋｜加压浸ａ邋｜逦￣￣￣￣逡逑ｙ逦逦逦ｉ逦逦逦ｙ逦邋逦４；逦邋逦ｊ逦逡逑氢还原｜逦选择性还原逦｜邋ａｍ逦１１￣ｓＳ￣￣｜逦｜逡逑镍粉ｉ逦吹炼逡逑￣ＩＴ＾逡逑高镍镜精矿逡逑图１．１硫化镍矿处理工艺流程图逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｆｌｏｗｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ｎｉｃｋｅｌ邋ｓｕｌｆｉｄｅ邋ｏｒｅ逡逑－５－逡逑

新疆,磁黄铁矿,黄铜矿,镶嵌分布

２．１．２物相结构分析逡逑采用Ｒｉｇａｋｕ邋Ｕｌｔｉｍａ邋ＩＶ型Ｘ射线衍射仪对铜镇氧硫混合矿进行分析，结果如逡逑图２．］所示。逡逑５００邋逦逡逑４５０逦－逦Ｃ逡逑Ｂ逡逑４００邋－逦Ａ—Ｆｅ７Ｓｇ逡逑３Ｓ０：逡逑Ｃ—Ｓｉ0２逡逑一逦３００逦－逡逑Ｉ；逦２５０逦－逦ｆ逡逑ｇ逦Ａ逦Ａ逡逑0逦２００逦－逡逑、：ｃ逡逑１００邋－邋ｇ逦ａＩａ邋丨邋Ｉ邋Ｂ邋＾邋Ｂ逡逑１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逦９０逡逑２０（°）逡逑图２．１新疆某矿ＸＲＤ图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋ＸＲＤ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋ｒａｗ邋ｏｒｅ邋ｆｒｏｍ邋Ｘｉｎｊｉａｎｇ逡逑由图可知，原矿主要存在的矿相为磁黄铁矿（Ｆｅ７Ｓ８）、黄铜矿（ＣｕＦｅＳ２）和逡逑石英（Ｓｉ０２），其中黄铜矿常与磁黄铁矿等形成硫化物集合体共同镶嵌分布于脉逡逑－９－逡逑

原矿,混合矿,铜镍,背散射

东北大学硕士学位论文逦第２章实验原料、原理及工艺逡逑石矿物中，或者分布于磁黄铁矿的颗粒之间，它们的共生紧密为矿物的开发造成逡逑一定困难［１，２］。原矿中的镍不以独立矿物存在，而是以类质同象的形式取代部分逡逑Ｆｅ并占据其晶格结构存在，并主要分布于铁硫化物中，且同时存在少量的氧化逡逑镍矿，但由于其含量过低，未能达到ＸＲＤ物相最低检出限故未能得以体现。逡逑２．１．３微观形貌逡逑采用Ｕｌｔｒａ邋Ｐｌｕｓ场发射扫描电镜对铜镍混合矿的形貌及组元分布进行分析，结逡逑果如图２．２所示。由图２．２邋（ａ）和（ｂ）可知矿石表面较致密，微观呈现出形状不逡逑规则的球状及多边形，并且颗粒以类似晶态存在。逡逑由图２．２邋（ｂ）的矿石背散射图像可知矿石中各组元分布分散，且铜、铁、硫逡逑元素都存在，结果如图２．２邋（ｃ）所示。由于镍不以独立矿物存在，因此背散射图逡逑谱未能检出。逡逑

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