镍湿法冶炼过程中含砷铁渣的无害化处理暨综合利用研究

发布时间：2020-09-30 19:39

　　本论文针对在湿法冶炼过程中产生的大量被视为有毒铁渣(含高浓度As和其他重金属)的无害化处理及微量贵金属的富集做了研究。具体内容如下:有害铁渣酸(HCl-H_2SO_4)浸后,得到的浸出液经脱砷处理、贵金属提取及Cu、Co、Ni粗分离后可并入Ni电解阳极液生产线,进一步除杂后成为高纯度阴极Ni电解液。通过XPS分析,证明有害铁渣中As基本以As(Ⅲ)形式存在。将浸出液中的As(Ⅲ)氧化成As(V),精确调控pH,使其与Fe(Ⅲ)形成难溶盐FeAsO_4,溶液中99.9%的As可被固化脱除。脱砷最佳操作条件:H_2O_2用量为As(Ⅲ)摩尔量的1.36倍以上,溶液pH在2.8-3.0之间。除砷渣经XRD、XPS分析证明是FeAsO_4沉淀。为了减轻浸出液直接并入Ni电解阳极液后生产系统的除杂压力,脱砷后的浸出液在温度30oC,用NaHCO_3将pH调到3.8-4.0之间,反应8 h时,可将97%的Cu沉淀回收,而且除铜渣中Cu/Ni摩尔比可达30以上。过滤后浸出液中含铜量低于1 g/L,与系统产出的Ni阳极液一致。XRD、SEM和FI-IR分析证实除Cu渣是Cu_2(OH)2CO_3。可酸溶后直接用于电解铜生产。对浸出液中的Co,可采用加入一定量的NaClO或K_2S_2O_8使其氧化成为Co(OH)_3过滤回收,除Co率高达99.9%。论文中采用两种疏水性咪唑基高分子离子液体对复杂镍电解液体系中所含的微量贵金属离子进行了高效率富集回收。结果表明,这两种离子液体在5 h之内均可以高回收率富集回收贵金属,温度对吸附影响不大,25oC最佳。实验数据很好与拟二级动力学和Freundlich吸附等温线模型相契合,表明这个吸附过程同时存在物理和化学吸附。此外,βAu(Ⅲ)/Cu(II)和βAu(Ⅲ)/Ni(II)值都很大,表明咪唑基离子液体对Au(Ⅲ)有很好的的选择性。负载了Au(Ⅲ)的离子液体可以通过硫脲脱附,洗脱后的离子液体可以重复利用,这增强了实际生产应用的经济性。通过对选择性浸出过程中产生的无害NaFe_3(SO_4)_2(OH)_6做热分析,发现在30-300oC只损失吸附水,300-404.4oC铁矾渣结构被破坏,形成NaFe(SO_4)_2和Fe_2O_3。579.4-695.6oC时NaFe(SO_4)2分解生成Na_2SO_4和Fe_2O_3。分别选取274oC、480oC、580oC、698oC、800oC煅烧样做XRD分析,并测量这些煅烧样水洗滤液的pH,进一步验证了热分析过程中每一段温度下发生的反应和该温度下样品组成。通过对煅烧样做扫描电镜分析,观察到Fe_2O_3晶体颗粒形状无规则,没有统一形态。综合考量种种因素,698oC为最佳煅烧温度。样品水洗后可制成铁红颜料,这个过程使普通固废,得到了综合利用。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TF815
【部分图文】：

硫化镍矿,方式

兰州大学硕士研究生学位论文镍湿法冶炼过程中含砷铁渣的无害化处理暨综合利用研究第一章绪论1.1 研究背景全球镍资源：39.4%的为硫化镍矿，60.6%的是红土矿[1]。在我国，硫化镍矿储量占总储量的 86%。因为硫化镍矿品味一般较高，而且处理工艺成熟，所以从硫化镍矿石中提取的镍，约占目前镍总产量的三分之二[2-4]。图 1-1 是硫化镍矿的主要冶炼方式。这种矿床的化学成分主要是镍、铜、钴及铂族元素，有些还伴生金、银、硒等元素，而这种硫化镍矿也常伴生大量有害杂质，主要是铁、硫、砷等[5-7]。而在湿法冶金过程中部分杂质会浸出到电解液中，从而影响了电解镍的品质，所以为了保持电解镍的质量，这些杂质必须去除。此外，有价金属的回收利用也是至关重要的。

示意图,电解精炼,硫化镍,金属镍

兰州大学硕士研究生学位论文镍湿法冶炼过程中含砷铁渣的无害化处理暨综合利用研究渣存储起来，不仅占用空间，还会造成资源浪费[14]。因此，对这种具有危险性质的有害铁渣进行安全处理是至关重要的。此外，因国内缺乏新的后备镍矿资源，而近几年镍消费量激增，故寻找一种经济的，有技术的，环境友好的方法来进行资源利用回收成为了一种全球性问题[13; 15]。

氨基噻唑,功能性,吸附剂,湿法冶炼

兰州大学硕士研究生学位论文镍湿法冶炼过程中含砷铁渣的无害化处理暨综合利用研究其中咪唑基载体是 Cu(II)萃取剂[50]，稀释剂为苯的磷酸正丁酯(TBP)法[51]，双官能团离子液体(A336/Cy272)[52]和 CP-150[53]等。溶剂萃取法虽然能有效地分离铜、镍，但太复杂。

【参考文献】