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    快3计算公式绝准法:镍火法冶炼废渣中钴、镍回收的研究

    2015-04-21 09:36:21 作者:红星机器

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    我国钴资源严重贫乏,单一的钴矿床极少,多伴生于铜镍铁等矿床中,品位较低,目前主要从铜、镍冶炼系统转炉渣及钴渣中提取。镍火法冶炼产生的废渣不同程度含有钴、镍,且吹炼过程中低镍锍中钴的损失高达70%。然而,我国镍冶炼废渣的利用率不高,大量露天堆存。冶炼废渣长期堆存不仅给环境带来了危害,同时也造成了有价金属的损失。

    从冶炼废渣中回收钴、镍等有价金属引起了广泛关注,许多研究人员做了大量工作。本文通过对难处理矿产资源的工艺矿物学研究,概述了镍火法冶炼废渣处理的方法及研究进展,指出了具有发展潜力和环境友好的处理工艺。

    镍矿

    镍冶炼废渣的组成及物相结构

    熔炼渣的组成和结构与转炉渣基本相似,仅含量有一定差异。其主要成分为铁橄榄石、磁铁矿和以致密的颗粒状不均匀分布的夹带锍相等。钴以化学溶解的形式进入渣中,结合二氧化硅以硅酸盐形式存在,铜、镍除少量以氧化物存在外,大部分以硫化物形式存在。

    浮选尾矿是铜镍硫化矿经粉碎、浮选等工序制备铜镍精矿之后留下的矿渣,主要有镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、黄铜矿等硫化矿物和磁铁矿、铬铁矿等氧化矿物以及蛇纹石、橄榄石、辉石、绿泥石、滑石等脉石成分组成。钴、镍主要赋存于镍黄铁矿和紫硫镍铁矿中。

    炉渣产生过程中,冷却速度的快慢对渣的微观结构影响较大?;豪淇纱偈乖锌笪锵嗟纳珊徒峋?,有利于有价金属的回收。相反,急冷会导致熔体快速凝固成非晶形的固体或高度连生的晶体硅酸盐或氧化物相,使得渣中有价金属的回收变得困难。

    镍冶炼废渣中钴、镍的回收研究

    1、选矿法回收工艺

    选矿法分离回收镍冶炼废渣中钴、镍的工艺与渣中的矿物相、赋存状态及嵌布状态有关。由于镍的转炉渣、熔炼渣中钴、镍常以氧化物形式存在,金属硫化程度不高,直接浮选难以达到要求,浮选主要针对转炉渣还原硫化熔炼生成的钴冰铜进行。

    研究表明,尾矿的浮选主要受镍黄铁矿解离、裂隙以及磁黄铁矿等其他矿物被脉石包裹程度所影响;钴冰铜的浮选主要受钴冰铜金属化程度的影响。桂瀚等对某选镍尾矿进行了二次选别,在优化浮选条件下,有效地防止了脉石矿泥对镍黄铁矿等矿物包覆的影响,可将镍品位0.24%的尾矿富集成2.18%的镍精矿,镍的回收率达到36.15%。

    镍冶炼废渣中强磁性组分有铁(合金)和磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿等。钴、镍相对集中在铁磁矿物中,因而通过磁选可以达到预富集钴、镍的目的。转炉渣、熔炼渣等因有价金属矿物在渣中分布复杂,且弱磁性铁橄榄石在渣中占的比例较大,所以不宜直接磁选,往往需预处理。Pan等用煤粉作还原剂,控制合适的炉渣碱度以及还原温度等条件,将镍闪速炉渣中镍、铜优先还原为金属,缓冷后进行磁选分离,得到含镍3.25%、铜1.20%的精矿,镍、铜的回收率分别达到82.20%和80.00%。范兴祥等采用湿法球磨-磁选的方法处理选矿过程中产生的尾矿,可将90%的含大量石英的脉石与金属矿物分离,获得低镍硫化精矿。

    重选法通常作为联合选矿的一个环节,结合浮选机浮选、磁选机磁选对尾矿进行二次选别。选矿法作为冶炼废渣处理的一个重要辅助环节,是比较经济有效的一种富集有价金属的方法,但适用的原料范围狭窄,有较大的局限性。

    浮选机

    2、湿法回收工艺

    湿法回收工艺包括浸出、固液分离、净化除杂、镍钴分离、镍钴回收等过程。根据浸出介质不同分为酸浸、碱浸、水浸等。酸浸法使用范围广、应用性强且工艺简单,是废渣浸出常用的方法。浸出可分为预处理后浸出和直接浸出。预处理后浸出主要是指对废渣进行焙烧后再浸出的方法。众多镍冶炼废渣的湿法回收工艺的主要区别在于浸出过程,其他单元操作过程的原理和方法大致相同。主要的浸出工艺有常压酸浸和氧压酸浸两种。

    常压酸浸

    常压酸浸是应用广泛的湿法处理方法??墒迪执蠖嗍鹗舻慕?,但以硫化物形态存在的有价金属很难浸出,所以浮选尾矿的直接酸浸就显得困难。浸出过程中,铁的共浸出以及硅胶的产生是不可避免的,这样给浸出液净化除铁、固液分离带来了很大的困难,并且后续的萃取分离中铁离子还会使萃取剂中毒而失去萃取能力。为此,许多科研工作者研发了加入辅助氧化剂的常压氧化浸出工艺,常用的氧化剂有过氧化氢、重铬酸钾、三氯化铁和氯酸钠等。

    尽管常压酸浸较易实现,但有价金属的浸出率低,即便采用常压氧化浸出也如此,常伴随浸出液净化除杂难的问题,且需要消耗大量的氧化剂,作业成本高。此外,还存在浸出动力学反应速率慢、浸出渣中仍含有部分重金属、不能安全堆存等缺点。

    氧压酸浸

    氧压酸浸实现了有价金属的选择性浸出。在氧压酸浸过程中,由于铁离子等的水解会产生再生酸,酸耗远远低于常压酸浸工艺,硫酸的消耗只相当于渣重的20%。同时,研究发现用雌黄铁矿尾矿,二氧化硫等作为硫酸的替代物料可成功地实现渣的浸出。其中雌黄铁矿在氧压浸出过程中不仅能提供硫酸,而且其中硫的氧化还能为浸出过程提供热量;水溶液中的SO2可作为酸、络合剂、氧化剂以及还原剂。

    总体来说,湿法浸出技术是一种较清洁的处理方法,尤其缓冷转炉渣、熔炼渣的氧压酸浸,可实现金属的高效、选择性浸出,同时解决了常压浸出过程中铁的共浸出带来的分离和除杂等问题。

    3、火法回收工艺

    熔炼贫化

    炉渣贫化熔炼是回收渣中钴、镍等金属较传统的方法,通常有两种方法:一种是直接将炉渣返回到主流程的上一工序;一种是将炉渣用电炉或转炉进行单独贫化处理,产生的中间物再返回主流程。萨德伯里某镍冶炼厂将熔融的镍转炉渣返回到闪速炉中进行有价金属的再回收;芬兰某镍冶炼厂采用闪速熔炼-转炉吹炼工艺,转炉渣和闪速炉渣均经过电炉贫化,约有50%的钴进入高冰镍中回收。

    熔炼贫化是一项能耗大且耗时的作业,不仅影响炉子的处理能力,还会造成有害杂质在中间产物中的积累,而且产生难以捕收的低浓度SO2气体,污染工作和大气环境,同时也不利于钴的回收。

    焙烧、还原预处理

    炉渣通过适当的焙烧和还原预处理可将其中难处理的橄榄石、尖晶石结构改变,使有价金属富集到易于处理的硫化物、合金或硫酸盐、氯化物中进行回收。焙烧主要有硫化焙烧、氯化焙烧和脱砷焙烧;还原预处理主要有还原熔炼和还原硫化熔炼。

    焙烧是将炉渣脱砷或将有价金属转化成水溶性的硫酸盐或氯化物,同时控制一定的焙烧气氛和热力学条件,使铁不被硫化或氯化达到有价金属与铁分离的目的。

    研究从镍冶炼废渣中回收钴、镍的方法,能够经济有效地处理大量堆存的冶炼废渣,不仅解决了镍冶炼企业废渣长期堆存污染环境的问题,而且实现了资源的综合回收,给企业带来了经济效益。冶炼废渣的处理应注重各类废渣的协同处理、不同方法的交叉结合,同时注重充分利用冶炼废渣中的其他资源,才能真正地实现资源的综合利用和绿色利用。我们红星机械能够提供各种废渣冶炼加工设备,欢迎前来咨询了解详情。

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