加压酸浸法回收红土矿中的镍、钴

第３５卷第３期　２　０　１　４年９月　上　海　有　色　金属　

ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ　ＭＥＴＡＬＳ　Ｖｏ１．３５，Ｎｏ．３　

Ｓｅｐ．２０１４　

文章编号：１００５—２０４６（２０１４）０３—０１１９—０４　ＤＯＩ：１０．１３２５８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｎｍ．２０１４．０３．００６　

加压酸浸法回收红土矿中的镍、钴　陈彩霞　，席海龙　，贺来荣　，杨粉娟　，马　晶　（１．西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西西安７１０３１１；　２．金川镍钻研究设计院，甘肃金昌７３７１００）　

摘要：研究了某褐铁矿层红土矿加压酸浸处理工艺，通过小试确定了各工艺过程的最佳条　件．加压酸浸：温度为２５５℃，加酸量为２５０　ｋｇ／ｔ，时间为６０　ｍｉｎ，矿浆体积分数为３０％，镍、钴　浸出率分别为９８．２３％和９８．７７％；矿浆中和：终点ｐＨ为１．５～２．０，时间为６０　ｍｉｎ，温度为９０　℃；溶液处理采用两段除杂法：用氢氧化钠进行镍、钴沉淀，终点ｐＨ为７．６，得到了氢氧化镍钴　中间产品；用氧化钙沉淀废水中的金属离子，使废水达到排放要求．　关键词：红土矿；加压酸浸；湿法冶金；氢氧化镍钴　中图分类号：ＴＦ　８１５；ＴＦ　８１６　文献标志码：Ａ　

Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｏｆ　Ｎｉｃｋｅｌ　ａｎｄ　Ｃｏｂａｌｔ　ｆｒｏｍ　Ｌａｔｅｒｉｔｅ　ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ａｃｉｄ　Ｌｅａｃｈｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ＣＨＥＮ　Ｃａｉ—ｘｉａ　，ＸＩ　Ｈａｉ—ｌｏｎｇ　，ＨＥ　Ｌａｉ－ｒｏｎｇ　，　ＹＡＮＧ　Ｆｅｎ—ｊｕａｎ　．ＭＡ　Ｊｉｎｇ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｘｉａｎ　７１０３Ｉ１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｊｉｎｃｈｕａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｎｉｃｋｅｌ＆Ｃｏｂａｌｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｎｃｈａｎｇ　７３７１００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｏｆ　ｎｉｃｋｅｌ　ａｎｄ　ｃｏｂａｌｔ　ｆｒｏｍ　ｌａｔｅｒｉｔｅ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｃｉｄ　ｌｅａｃｈｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｃｉｄ　ｌｅａｃｈｉｎｇ，ｔｈｅ　ｎｉｃｋｅｌ　ａｎｄ　ｃｏｂａｌｔ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｒｅａｃｈｅｄ　９８．２３％，　９８．７７％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　２５５℃，ｔｈｅ　ａｃｉｄ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　２５０　ｋｇ／ｔ　ｏｒｅ，ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　６０　ｍｉｎ　ａｎｄ　ｐｕｌｐ　ｄｅｎｓｉｔｙ　３０％．Ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｐｕｌｐ　ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｒｅ：ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｐｏｉｎｔ　ｐＨ　１．５－２．０，ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　６０　ｍｉｎ，ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　９Ｏ　ｏＣ．Ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｔｒｅａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｗｏ—ｓｔａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｅｎｄ　ｐＨ　ｉｓ　７．６．Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｏｆ　ｎｉｃｋｅｌ　ａｎｄ　ｃｏｂａｌｔ　ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｆｔｅｒ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｃａｌｃｉｕｍ　ｏｘｉｄｅ，　ｔｈｅ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ　ｅｌｉｇｉｂｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌａｔｅｒｉｔｅ；ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｃｉｄ　ｌｅａｃｈｉｎ；ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ；ｎｉｃｋｅｌ　ａｎｄ　ｃｏｂａｌｔ　ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ　

收稿日期：２０１４—０４—０８　作者简介：陈彩霞（Ｉ９８１一），女，硕士研究生，工程师．主要从事稀有金属浸出方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｃｘ８０１＠Ｉ６３．ｃｏｍ　１２０　上　海　有　色　金属　第３５卷　０前言　世界陆地镍资源分为硫化镍矿和氧化镍矿两　大类，其中约７０％为红土型镍氧化矿．目前全球　每年镍产量约４０％来源于红土矿［１］．随着硫化镍　矿资源的逐步枯竭，国内外已将镍资源开发的重　点转移到了红土矿上．红土镍矿矿床一般分为３　层：上层是褐铁矿层，铁、钴含量较高，硅、镁和镍　含量较低；下层是硅镁镍矿，镍、硅和镁含量较高，　铁、钴含量较低；中间是过渡层，各主要金属含量　介于上层与下层之间＿２ｊ．　处理红土矿的方法主要有火法和湿法两种工　艺，其中褐铁矿层红土矿适合湿法处理．湿法处理　红土矿的工艺主要有常压硫酸浸出、加压硫酸浸　出（简称ＨＰＡＬ）、常压一加压联合硫酸浸出．本文　主要介绍加压酸浸工艺处理某褐铁矿层红土矿，　最终得到氢氧化镍（钴）中间产品．　

１试验原料及设备　１．１试验原料　褐铁矿层红土矿以褐铁矿、磁铁矿为主，含有　少量的铬铁矿、锰氧化物和微量含镍蛇纹石、绿泥　石、橄榄石和长石等硅酸盐类矿物．试验所用褐铁　矿层红土矿的化学成分见表１．从表１可知，原料中　镁含量较低，较适宜采用高压酸浸法提取镍、　钴＿３　］．试验时，将原料湿磨到粒度一１００目以下．　

表１褐铁矿层红土矿各成分的质量分数　Ｔａｂ．１　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌａｔｅｒｉｔｅ　／％　

１．２试验设备与试剂　试验设备：加压釜（ＰＡＲＲ４５５７），干燥箱　（ＺＫ一４０ＢＳ），天平（ＡＢ２０４一Ｎ），循环水式真空　泵（ＳＨＺ—ＤＩＩＩ），可调式电热板（ＥＨ３５Ａ），强力　电动搅拌机（ＪＢ２００一Ｄ），ｐＨ计（ＳｅｖｅｎＭｕｌｔｉ）．　试剂：硫酸（分析纯），碳酸钙（工业级），氧化　钙（７（）％），氢氧化钠（分析纯）．　２　工艺流程　图１为红土矿加压酸浸处理工艺流程．　红土矿　图１加压酸浸工艺流程　Ｆｉｇ，．１　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｌｏｗｃｈａｒｔ　３结果与讨论　３．１加压酸浸　加压酸浸试验主要考察硫酸用量、浸出时间　和矿浆的体积分数对镍、钴浸出率的影响．　图２为加酸量对镍、钴浸出率的影响曲线．从　图２中可以看出，当硫酸加入量为２５０　ｋｇ／ｔ，可以　保证镍、钴浸出率达到９７％．继续增加硫酸加入　量对镍、钴浸出率的提高影响很小，但残酸量升　高，不仅增加了酸的用量，还不利于溶液后续处　理．故最佳的加酸量确定为２５０　ｋｇ／ｔ．　

摹　＼　褂　

丑　

据　，　

１Ｏ０　９０　８Ｏ　７Ｏ　－￣　６Ｏ　５。０壅　

３Ｏ　２０　ｌＯ　ｌ４０　ｌ６０　１８０２００２２０　２４０　２６０　２８０　３００　３２０　加酸量／（ｇ．Ｌ　）　

图２硫酸加入量对镍、钴浸出率的影响　Ｆｉｇ．２　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ａｃｉｄ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｎ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｎｉｃｋｅｌ　ａｎｄ　ｃｏｂａｌｔ　

∞叩鲫加∞　第３期　陈彩霞，等：加压酸浸法回收红土矿中的镍、钴　１２１　图３为反应时间对镍、钴浸出率的影响曲线　

＼　料　

丑　赂　据　

，　涨　

图３反应时间对镍、钴浸出率的影响　Ｆｉｇ．３　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ　ｏｎｌｅａｃｈｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｆｎｉｃｋｅｌ　ａｎｄ　ｃｏｂａｌｔ　

从图３中可以看出，当反应时间＞３０　ｍｉｎ　时，镍、钴浸出率达９７％以上．随着反应时间的增　加，镍、钴的浸出率基本不变．延长反应时间，可以　使　＂、Ｆｅ　和Ｃｒ。　水解沉积［　，故选择较佳时　间为６０　ｍｉｎ．　表２为矿浆体积分数对镍、钴浸出率的影响．　从表２中可以看出，当矿浆体积分数为３５％时，　镍、钴的浸出率都有所降低．由此得出加压酸浸工　艺的较佳工艺条件：加酸量为２５０　ｋｇ／ｔ，反应时间　为６０　ｒａｉｎ，矿浆体积分数为３０％，镍、钴的浸出率　分别达９８．２３％、９８．７７％．　

表２矿浆体积分数对镍钴浸出率的影响　Ｔａｂ．２　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｐｕｌｐ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｏｎ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｎｉｃｋｅｌ　ａｎｄ　ｃｏｂａｌｔ　／％　

３．２矿浆中和　加压浸出液中含有残酸约３０　ｇ／Ｌ，采用碳酸　钙将其中和至溶液ｐＨ为１．５～２．０，同时有部分　Ｆｅ、Ａｌ沉淀．矿浆中和试验主要考察了碳酸钙的　用量和反应时间对终点ｐＨ的影响．试验温度为　９０℃时的试验结果分别见图４和图５．　图４为碳酸钙用量对终点ｐＨ的影响曲线．　从图４中可以看出，随着碳酸钙用量的增加，浸出　液ｐＨ逐步增加，当碳酸钙加入的体积质量为　２１．３８　ｇ／Ｌ矿浆时，中和后液的ｐＨ为１．８２．　

Ｚ　△　

敢　

图４碳酸钙用量对终点ｐＨ的影响　Ｔａｂ．４　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｃａｌｃｉｕｍ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｎ　ｐＨ　

图５为反应时间对终点ｐＨ的影响曲线．从　图５中可以看出，中和时问为６０　ｍｉｎ时，溶液的　ｐＨ稳定，因此，采用碳酸钙对浸出后矿浆中和　时，碳酸钙的体积质量为２１．３８　ｇ／Ｌ矿浆，反应时　间为６０　ｍｉｎ，中和后ｐＨ为１．８．　

图５反应时间对终点ｐＨ影响　Ｆｉｇ．５　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｐＨ　

３．３　一、二段除铁、铝　浸出液中铁主要以Ｆｅａ　形式存在，在ｐＨ≥　３．８时可完全水解沉淀．沉淀时，Ｎｉ　、Ｃｏ２　很容易　被铁渣吸附．为保证镍、钴的回收率，中和除铁分为　两段进行．低ｐＨ下生成的一段铁渣含镍、钴低，直　接作为废渣弃去；高ｐＨ下得到的镍、钴含量较高　的二段铁渣返回浸出液回收镍、钴．通过探索性条　件试验得出一段除铁、铝的最佳条件：终点ｐＨ为　３．０～３．８，温度为７０℃，时间１２０　ｍｉｎ．一段除铁、　铝后液中各元素的体积质量：铁为０．０２　ｇ／Ｌ，铬为　０．２　ｇ／Ｌ，铝为０．５～０．６　ｇ／Ｌ；二段除铁、铝的条件：　温度为６５℃，时间为２４０　ｍｉｎ，终点ｐＨ为４．６～　４．８．二段除铁、铝后溶液中各元素的体积质量：铁　为０．００７　８　Ｌ，铬、铝＜０．００１　ｇ／Ｌ．　

４　２　Ｏ　８　６　４　２　Ｏ　８　６　４　３　３　３　２　２　２　２　２　，　一　暑）～　

∞加∞如　如加ｍ