【摘要】：傳統(tǒng)硫化鎳礦資源隨開采日益較少,從復(fù)雜難處理紅土鎳礦中提取鎳鈷逐漸成為研究熱點(diǎn)。目前我國眾多企業(yè)掌控了海外約百億噸的紅土鎳礦資源,且大多為褐鐵型紅土鎳礦。本論文針對(duì)從褐鐵型紅土鎳礦中提取鎳鈷的機(jī)理尚需系統(tǒng)研究、工藝尚待改進(jìn)的問題而提出,采用硫酸熟化-水浸工藝處理褐鐵型紅土鎳礦。課題對(duì)褐鐵型紅土鎳礦工藝礦物學(xué)、硫酸熟化反應(yīng)熱力學(xué)、低溫硫酸熟化過程各因素對(duì)鎳、鈷、鐵浸出率影響、硫酸熟化礦相轉(zhuǎn)變規(guī)律以及硫酸熟化過程動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。褐鐵型紅土鎳礦工藝礦物學(xué)分析表明：礦物中鎳含量為1.1%,鐵含量為47.3%,氧化鎂含量為1.0%,該礦物是典型的褐鐵型紅土鎳礦,鎳主要賦存于鐵的礦物中,鈷大部分賦存在鐵的礦物中,少部分賦存在脈石等礦物。原礦主要礦物有針鐵礦、赤鐵礦、鉻鐵礦以及石英等。硫酸熟化過程熱力學(xué)結(jié)果表明：礦物與濃硫酸的反應(yīng)屬自發(fā)放熱反應(yīng)；氟化鈉對(duì)針鐵礦與濃硫酸的反應(yīng)有促進(jìn)作用,有利于礦料的熟化；在氟化鈉作用下,溫度升高促進(jìn)了氧化鎳與濃硫酸反應(yīng),有利于鎳氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}；在實(shí)驗(yàn)溫度(低于500℃)范圍內(nèi),硫酸鎳、硫酸鈷不會(huì)分解,水浸時(shí)溶解,有利于鎳和鈷浸出。硫酸熟化過程中溫度、硫酸量、時(shí)間、加水量對(duì)鎳、鈷浸出率的影響結(jié)果表明：升高溫度、加大硫酸量、延長熟化時(shí)間均有利于鎳、鈷浸出,控制加水量有利鎳和鈷浸出。最佳工藝條件為：熟化溫度450℃、98wt.%濃硫酸50%、熟化時(shí)間60min、加水量20%。在該條件下,鎳和鉆的浸出率可達(dá)到78.1%和91.1%,Fe的浸出率為12.5%。硫酸熟化過程的熱重分析結(jié)果表明：328℃對(duì)應(yīng)較大的吸熱峰,針鐵礦經(jīng)脫羥基作用轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦,礦物失重4.8%。200℃時(shí)的熟化料物相以針鐵礦為主,表明該溫度下礦相未被完全破壞；350℃的熟化料物相以赤鐵礦為主,且礦物在硫酸熟化過程發(fā)生分層現(xiàn)象,綜觀各層中Ni元素的分布,可見Ni元素隨礦物分層發(fā)生了遷移,逐漸由礦物顆粒內(nèi)層往外層遷移；浸出渣物相分析表明,礦物中有少量鎳和鈷轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄缘蔫F酸鎳(NiFe2O4)、鐵酸鈷(CoFe2O4),水浸時(shí)進(jìn)入渣相,造成鎳和鈷浸出率下降。褐鐵型紅土鎳礦硫酸熟化過程的動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明：250～450℃范圍內(nèi)Ni、Co熟化動(dòng)力學(xué)曲線符合多相液固區(qū)域反應(yīng)動(dòng)力學(xué)曲線特征；反應(yīng)級(jí)數(shù)n1,初期反應(yīng)速率較快,隨反應(yīng)進(jìn)行速率減小。鎳、鈷反應(yīng)速率常數(shù)的溫度系數(shù)在1.0～1.6之間,硫酸熟化過程受固膜內(nèi)擴(kuò)散控制。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF803.2

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