CN113416842A - 硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硫化镍精矿的机械活化‑微气泡浸出工艺，所述工艺包括：将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿；将所述活化硫化镍精矿置入到浸取液中，向所述浸取液中通入气体形成微气泡并搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。该工艺采用机械活化预处理硫化镍精矿，从而破坏了硫化镍精矿的矿物结构，提高了硫化镍精矿的反应活性，并在此基础上引入微气泡强化氧化控制浸出过程中铁的浸出和沉淀，实现了常压条件下硫化镍精矿的选择性浸出，具有反应条件温和、设备投资小、能耗低、环境危害低以及浸出效率高的特点。
Description
技术领域
本发明属于硫化镍精矿处理技术领域，具体涉及一种硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺。
背景技术
镍是重要的战略金属资源，因其延展性能，力学性能以及化学稳定性良好，被广泛应用于航空航天，军事以及民用工业领域。近年来，随着高镍三元锂电池行业的飞速发展，镍的市场需求量快速增加。在镍的矿产资源中，多金属硫化镍精矿是最重要的镍矿资源之一，在我国乃至世界镍资源中具有十分重要的地位。目前，全球探明的镍矿资源中硫化镍精矿资源约占40％。近年来，我国青海省夏日哈木地区发现了超大型岩浆铜镍硫化物矿床，探明332+333级镍金属量106万吨(平均品位0.7％)，并伴生333级铜资源量21.77万吨(平均品位0.166％)，钴资源量3.81万吨(平均品位0.025％)，成为国内第二大镍矿床。这一超大型镍矿的发现有效地缓解了我国镍资源市场短缺的现状。随着夏日哈木铜镍硫化矿逐步进入开发利用阶段，开发绿色、高效的硫化镍精矿提取技术具有十分重要的意义。
镍矿常用的处理方法有火法冶金工艺和湿法冶金工艺，其中火法冶金工艺主要有闪速炉熔炼和熔池熔炼技术。湿法冶金工艺有高压氨浸法、硫酸化焙烧浸出法、高压酸浸法和氯化浸出法等，其中高压酸浸技术较为成熟。这些方法普遍存在处理能耗高、设备投资大、处理成本高、处理效率低以及可能产生二次污染等特点，成为制约行业发展的瓶颈问题。因此，研发一种低温、清洁、高效提取硫化镍精矿中镍的新工艺，成为众多企业亟需解决的瓶颈问题。
目前硫化镍精矿的主流处理工艺是火法冶金工艺，火法冶金过程采用高温造锍熔炼的方法将硫化镍精矿转变为低冰镍，再吹炼得到高冰镍，之后采用高压浸出的方法提取镍。该工艺能耗高、设备投资大、二次污染严重。近年来，采用高压浸出、硫酸化焙烧-水浸、氯化焙烧-水浸等湿法工艺选择性提取硫化镍精矿受到国内外研究者的青睐。前人研究发现，采用高压氧浸的方式可实现硫化镍精矿中镍、钴、铜的选择性浸出，铁以赤铁矿的形式进入渣相，但该工艺所需温度高，能耗较高，对设备的要求也较高。采用硫酸化焙烧和氯化焙烧工艺同样存在运行能耗高、设备投资大、易产生二次污染等问题。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明提供一种硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺，以解决现有硫化镍精矿处理工艺能耗高、设备投资大、二次污染严重以及处理效率低等问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺，包括：
S10、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿；
S20、将所述活化硫化镍精矿置入到浸取液中，向所述浸取液中通入气体形成微气泡并搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
优选地，所述步骤S10中的球磨处理的工艺条件包括：球磨强度为7.5G～15G，球料比为15:1～30:1，球磨时间为120min～240min；球磨后的活化硫化镍精矿的粒径范围是D50≤15μm。
进一步优选地，所述球磨强度为10G，所述球料比为20:1，所述球磨时间为180min。
优选地，所述步骤S20中，所述浸取液为硫酸溶液，所述硫酸溶液相对于所述活化硫化镍精矿的用量为0.20mL/g～0.40mL/g。
优选地，所述步骤S20中，向所述浸取液中通入的气体为氧气，所述氧气的通入流量为0.6L/min～1.0L/min。
进一步优选地，所述氧气的通入流量为0.8L/min。
优选地，所述步骤S20中，采用机械搅拌的方式进行搅拌，搅拌速度为200rpm～400rpm。
优选地，所述步骤S20中，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为240min～360min，浸出温度为80℃～100℃。
进一步优选地，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为300min，浸出温度为90℃。
优选地，所述步骤S20中，浸出过程中的终点pH为1～3。
本发明提供的硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺，采用机械活化预处理硫化镍精矿，从而破坏了硫化镍精矿的矿物结构，提高了硫化镍精矿的反应活性，并在此基础上引入微气泡强化氧化控制浸出过程中铁的浸出和沉淀，实现了常压条件下硫化镍精矿的选择性浸出，具有反应条件温和、设备投资小、能耗低、环境危害低以及浸出效率高的特点，实现了硫化镍精矿中有价金属镍、钴和铜的高效浸出，抑制了铁的浸出。
附图说明
图1为本发明实施例提供的硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺的流程图；
图2为实施例1中球料比对活化硫化镍精矿浸出的影响结果图；
图3为实施例2中球磨强度(G值)对活化硫化镍精矿浸出的影响结果图；
图4为实施例3中球磨时间对活化硫化镍精矿浸出的影响结果图；
图5为实施例4中浸出过程的终点pH值对活化硫化镍精矿浸出的影响结果图；
图6为实施例5中硫酸用量对活化硫化镍精矿浸出的影响结果图；
图7为实施例9中浸出渣的XRD图谱；
图8为实施例9中浸出渣的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明实施例提供了一种硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺，参阅图1，所述工艺包括以下步骤：
步骤S10、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿。
优选地，所述球磨处理的工艺条件包括：球磨强度为7.5G～15G，球料比为15:1～30:1，球磨时间为120min～240min；球磨后的活化硫化镍精矿的粒径范围是D50≤15μm。
进一步优选地，所述球磨强度为10G，所述球料比为20:1，所述球磨时间为180min。
其中，球磨介质由不同直径的不锈钢研磨球或锆研磨球混合组成，所述研磨球的直径及其相应的质量分别为：
(0.5kg)，
(0.5kg)，
(0.25kg)。
通过采用机械活化预处理硫化镍精矿，破坏了硫化镍精矿矿物结构，提高了硫化镍精矿的反应活性，从而有利于提高硫化镍精矿中金属元素的浸出效率。
步骤S20、将所述活化硫化镍精矿置入到浸取液中，向所述浸取液中通入气体形成微气泡并搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
优选地，所述浸取液为硫酸溶液，所述硫酸溶液相对于所述活化硫化镍精矿的用量为0.20mL/g～0.40mL/g。
优选地，向所述浸取液中通入的气体为氧气，所述氧气的通入流量为0.6L/min～1.0L/min。
进一步优选地，所述氧气的通入流量为0.8L/min。
优选地，采用机械搅拌的方式进行搅拌，搅拌速度为200rpm～400rpm。
所述搅拌方式可以选择磁力搅拌或机械搅拌，但由于动力学条件对浸出过程的影响较为明显，采用磁力搅拌时存在搅拌动力学不够，搅拌不彻底等现象，因此采用机械搅拌有利于增强反应过程动力学，提高浸出过程中金属元素的浸出效率。
优选地，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为240min～360min，浸出温度为80℃～100℃。
进一步优选地，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为300min，浸出温度为90℃。
优选地，浸出过程中的终点pH为1～3。
浸出过程中随着氧气的不断氧化，活化硫化镍矿中S被氧化为硫酸，消耗溶液中的OH-离子，随着反应的不断进行，硫酸的产生量不断增加，导致溶液逐渐呈酸性体系。
本发明在对硫化镍精矿进行机械活化处理的基础上引入微气泡强化氧化控制浸出过程中铁的浸出和沉淀，从而实现了常压条件下硫化镍精矿的选择性浸出，有利于硫化镍精矿中有价金属镍、钴和铜的高效浸出，抑制了铁的浸出。
以下将结合具体的实施例来说明上述硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺，本领域技术人员所理解的是，下述实施例是本发明上述硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺的具体示例，而不用于限制其全部。
本发明实施例的硫化镍精矿由青海黄河矿业有限责任公司提供，所述硫化镍精矿的主要成分及物相分析如表1和表2所示。
表1：硫化镍精矿主要金属成分
表2：硫化镍精矿XRF元素分析
实施例1：球料比对浸出工艺的影响
步骤一、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿。
步骤二、将所述活化硫化镍精矿置入到硫酸溶液中，向所述硫酸溶液中通入氧气形成微气泡并进行机械搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
其中，在球磨强度为10G，球磨时间为180min，硫酸溶液相对于所述活化硫化镍精矿的用量为0.30mL/g，氧气的通入流量为0.8L/min，磁力搅拌速度为300rpm，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为300min，浸出温度为90℃条件下，分别考察球料比为10:1、15:1、20:1、25:1及30:1条件下活化硫化镍精矿的浸出。图2为球料比对活化硫化镍精矿浸出的影响结果图，上述条件下获得的实验结果如图2所示。
由图2可以看出，在保持其他实验条件不变的情况下，随着球料比的增加，镍、钴、铜的浸出效率逐渐增加，而球料比由10:1增加至15:1时，铁的浸出率由50％降低至42％，此后继续增加球料比，铁的浸出率基本保持不变。当球料比为20:1时，镍、钴、铜和铁的浸出率分别为96.1％、95.6％、92.2％和43.7％。综上所述，球料比范围优选为15:1～30:1；当球料比为20：1时，活化硫化镍精矿的金属选择性浸出效果最好。
实施例2：球磨强度(G值)对浸出工艺的影响
步骤一、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿。
步骤二、将所述活化硫化镍精矿置入到硫酸溶液中，向所述硫酸溶液中通入氧气形成微气泡并进行机械搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
其中，在球磨时间为180min，球料比为20:1，硫酸溶液相对于所述活化硫化镍精矿的用量为0.30mL/g，氧气的通入流量为0.8L/min，磁力搅拌速度为300rpm，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为300min，浸出温度为90℃条件下，分别考察球磨强度(G值)为5G、7.5G、10G、12.5G及15G条件下活化硫化镍精矿的浸出。图3为球磨强度(G值)对活化硫化镍精矿浸出的影响结果图，上述条件下获得的实验结果如图3所示。
由图3可以看出，在保持其他实验条件不变的情况下，当球磨强度由5G值增加至10G值时，镍、钴、铜的浸出率由72.4％、45.2％、76.6％增加至96.1％、94.75％、92.15％，继续增加球磨强度，镍、钴、铜的浸出率基本不增加，而铁的浸出率随着球磨强度的增加呈现先减少后趋于平衡。综上所述，球磨强度(G值)优选为7.5G～15G，当球磨强度为10G值时，活化硫化镍精矿的金属选择性浸出效果最好。
实施例3：球磨时间对浸出工艺的影响
步骤一、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿。
步骤二、将所述活化硫化镍精矿置入到硫酸溶液中，向所述硫酸溶液中通入氧气形成微气泡并进行机械搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
其中，在球磨强度为10G，球料比为20:1，硫酸溶液相对于所述活化硫化镍精矿的用量为0.30mL/g，氧气的通入流量为0.8L/min，磁力搅拌速度为300rpm，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为300min，浸出温度为90℃条件下，分别考察球磨时间为60min、120min、180min及240min条件下活化硫化镍精矿的浸出。图4为球磨时间对活化硫化镍精矿浸出的影响结果图，上述条件下获得的实验结果如图4所示。
由图4可以看出，在保持其他实验条件不变的情况下，球磨时间对于活化硫化镍精矿浸出的影响不显著，随着球磨时间由60min增加至240min，硫化镍精矿中的镍、钴、铜的浸出率由88.3％、79.1％、76.2％增加至97.8％、95.3％、93.4％，而铁的浸出基本不受球磨时间的影响。因此，综上考虑，球磨时间优选为120min～240min，选择球磨时间为180min为最佳。
实施例4：浸出过程的终点pH值对浸出工艺的影响
步骤一、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿。
步骤二、将所述活化硫化镍精矿置入到浸取液中，向所述浸取液中通入氧气形成微气泡并进行搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
其中，在球磨强度为10G，球料比为20:1，球磨时间为180min，氧气的通入流量为1L/min，磁力搅拌速度为300rpm，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为300min，浸出温度为80℃条件下，分别考察采用初使浓度为1mol/L的氨水溶液和初使浓度为1mol/L的硫酸铵溶液作为浸取液条件下活化硫化镍精矿的浸出。图5为浸出过程的终点pH值对活化硫化镍精矿浸出的影响结果图，上述条件下获得的实验结果如图5所示。
由图5可以看出，采用初使浓度为1mol/L的氨水溶液和初使浓度为1mol/L的硫酸铵溶液作为浸取液，浸取液的初使pH为8.5，但随着反应的进行，浸取液的pH逐渐降低，最终呈酸性，原因为浸出过程中随着氧气的不断氧化，活化硫化矿中S被氧化为硫酸，消耗溶液中的OH-离子，随着反应的不断进行，硫酸的产生量不断增加，导致溶液逐渐呈酸性体系。当反应的终点pH为4.2时，此时，硫化镍精精矿中镍、钴、铜、铁的浸出率均小于10％；随着终点pH的降低，镍、钴、铜的浸出率逐渐增加，当终点pH为2.8时，镍、钴、铜的浸出率分别为82.5％、81.9％及48.5％，此时铁的浸出率仅为9.7％；当终点pH继续降低为1.0时，此时镍、钴的浸出率基本不发生变化而铜和铁的浸出率快速增加。因而，为保证浸出过程中抑制铁的浸出效率，提高镍钴和铜的浸出效率，需控制浸出过程的终点pH值在1～3之间。
实施例5：硫酸用量对浸出工艺的影响
步骤一、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿。
步骤二、将所述活化硫化镍精矿置入到硫酸溶液中，向所述硫酸溶液中通入氧气形成微气泡并进行搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
其中，在球磨强度为7.5G，球料比为15:1，球磨时间为120min，氧气的通入流量为0.6L/min，磁力搅拌速度为300rpm，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为240min，浸出温度为70℃条件下，分别考察硫酸用量从0.075ml/g增加至0.30ml/g条件下活化硫化镍精矿的浸出。图6为硫酸用量对活化硫化镍精矿浸出的影响结果图，上述条件下获得的实验结果如图6所示。
由图6可以看出，硫酸用量从0.075ml/g增加至0.30ml/g，浸出过程的终点pH值在1.5～2.5之间，此时，随着硫酸用量的增加，镍、钴的浸出率变化较小，而铁的浸出率由19.3％增加至48.2％，铜的浸出率由49.2％增加至71.8％，因此，综合考虑镍、钴、铜的浸出效率和铁的浸出效率，硫酸的用量优选为0.2ml/g～0.4ml/g，选择硫酸的用量为0.3ml/g为最佳。
实施例6：浸出温度对浸出工艺的影响
步骤一、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿。
步骤二、将所述活化硫化镍精矿置入到硫酸溶液中，向所述硫酸溶液中通入氧气形成微气泡并进行搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
其中，在球磨强度为10G，球料比为20:1，球磨时间为180min，硫酸溶液相对于所述活化硫化镍精矿的用量为0.30mL/g，氧气的通入流量为0.8L/min，机械搅拌速度为300rpm，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为300min，浸出过程的终点pH值为2.5条件下，分别考察浸出温度为60℃、70℃、80℃及90℃条件下活化硫化镍精矿的浸出。表3为浸出温度对活化硫化镍精矿浸出效率的影响，上述条件下获得的实验结果如表3所示。
表3：浸出温度对活化硫化镍精矿浸出效率的影响
| 浸出温度/℃ | Co | Cu | Fe | Ni |
| 60 | 80％ | 78％ | 65％ | 80％ |
| 70 | 85％ | 85％ | 47％ | 85％ |
| 80 | 93％ | 91％ | 39％ | 93％ |
| 90 | 95.5％ | 92.35％ | 36.74％ | 97.05％ |
由表3可以看出，当浸出温度从60℃升高至90℃，此时，随着浸出温度的升高，镍、钴、铜的浸出率不断增加，铁的浸出率不断减小，因此，综合考虑镍、钴、铜的浸出效率和铁的浸出效率，浸出温度优选的范围是80℃～100℃，选择浸出温度为90℃最佳。
另一方面，本实施例中的搅拌方式采用了机械搅拌，相比于实施例采用磁力搅拌的方式，在其他条件相同的情况，镍、钴、铜的浸出率有所提升，而铁的浸出率有较大幅度下降，因此，优选采用机械搅拌的方式。
实施例7：浸出时间对浸出工艺的影响
步骤一、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿。
步骤二、将所述活化硫化镍精矿置入到硫酸溶液中，向所述硫酸溶液中通入氧气形成微气泡并进行搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
其中，在球磨强度为10G，球料比为20:1，球磨时间为180min，硫酸溶液相对于所述活化硫化镍精矿的用量为0.30mL/g，氧气的通入流量为0.8L/min，机械搅拌速度为300rpm，所述活化硫化镍精矿的浸出温度为90℃，浸出过程的终点pH值为2.5条件下，分别考察浸出时间为60min、120min、180min、240min、300min及360min条件下活化硫化镍精矿的浸出。表4为浸出时间对活化硫化镍精矿浸出效率的影响，上述条件下获得的实验结果如表4所示。
表4：浸出时间对活化硫化镍精矿浸出效率的影响
| 浸出时间/min | Co | Cu | Fe | Ni |
| 60 | 58％ | 74％ | 51％ | 70％ |
| 120 | 74％ | 65％ | 48％ | 81％ |
| 180 | 85％ | 78％ | 46％ | 89％ |
| 240 | 93％ | 88％ | 44％ | 94％ |
| 300 | 95.5％ | 92.35％ | 36.37％ | 97.05％ |
| 360 | 95％ | 91％ | 35％ | 97％ |
由表4可看出，当浸出时间从60min增加到300min，此时，钴的浸出效率从58％增加到95.5％，铜的浸出效率从74％增加到92.35％，镍的浸出效率从70％增加到97.05％，而铁的浸出效率则从51％下降到36.37％，再将浸出时间从300min增加到360min，镍、钴、铜、铁的浸出效率均无明显变化，因此，综上考虑，浸出时间优选为240min～360min，选择浸出时间为300min最佳。
实施例8：氧气流量对浸出工艺的影响
步骤一、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿。
步骤二、将所述活化硫化镍精矿置入到硫酸溶液中，向所述硫酸溶液中通入氧气形成微气泡并进行搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
其中，在球磨强度为10G，球料比为20:1，球磨时间为180min，硫酸溶液相对于所述活化硫化镍精矿的用量为0.30mL/g，机械搅拌速度为300rpm，所述活化硫化镍精矿的浸出温度为90℃，浸出时间为300min，浸出过程的终点pH值为2.5条件下，分别考察氧气的通入流量为0.4L/min、0.8L/min及1.0L/min条件下活化硫化镍精矿的浸出。表5为氧气流量对活化硫化镍精矿浸出效率的影响，上述条件下获得的实验结果如表5所示。
表5：氧气流量对活化硫化镍精矿浸出效率的影响
| 氧气流量(L/min) | Co | Cu | Fe | Ni |
| 0.4 | 73％ | 62％ | 49％ | 79％ |
| 0.8 | 95.5％ | 92.35％ | 36.74％ | 97.05％ |
| 1.0 | 96％ | 93％ | 33％ | 98％ |
由表5可看出，当氧气流量从0.4L/min增加到0.8L/min，此时，钴的浸出效率从73％增加到95.5％，铜的浸出效率从62％增加到92.35％，镍的浸出效率从79％增加到97.05％，而铁的浸出效率则从49％下降到36.37％，再将氧气流量从0.8L/min增加到1.0L/min，镍、钴、铜、铁的浸出效率均无明显变化，因此，综上考虑，氧气流量优选为0.6L/min～1.0L/min，选择氧气流量为0.8L/min最佳。
实施例9、最优化的工艺条件
综合上述各实施例的工艺条件，可获得所述l硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺的最优化的工艺条件。
步骤一、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿。
步骤二、将所述活化硫化镍精矿置入到硫酸溶液中，向所述硫酸溶液中通入氧气形成微气泡并进行机械搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
其中，浸出工艺条件为：球磨强度10G，球料比为20:1，球磨时间180min，硫酸溶液相对于所述活化硫化镍精矿的用量为0.30mL/g，氧气的通入流量为0.8L/min，机械搅拌速度为300rpm，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为300min，浸出温度为90℃，浸出过程的终点pH值为2.5，在上述最优化的工艺条件下，镍、钴、铜和铁的浸出率分别为97.05％、95.5％、92.35％和36.74％。
在上述活化硫化镍精矿的浸出反应结束后，将其进行过滤获得浸出渣和滤液。
图7为上述浸出渣的XRD图谱，从图7可以看出上述浸出渣中仅有FeO(OH)和单质S两种物相。表6为上述浸出渣的XRF元素分析结果，从表6可以看出，浸出渣中的主要元素为Fe、Si、S，结合XRD的分析结果可知，Fe主要以FeO(OH)形式存在，S主要以单质S形式存在。从表6中还可以看出，浸出过程中Ni、Co、Cu浸出，Mg也随之浸出，根据浸出前后Mg的含量的浸出渣的质量，可计算出Mg的浸出效率可达96％。
表6：浸出渣XRF元素分析
| Fe | Si | S | Mg | Ni | Cu | Co | Ca | |
| 原料(％) | 44.87 | 6.67 | 27.72 | 6.62 | 10.67 | 2.24 | 0.38 | 0.38 |
| 浸出渣(％) | 39.04 | 2.90 | 14.24 | 0.41 | 0.57 | 0.33 | / | 0.10 |
图8为浸出渣的SEM图，将浸出渣镶样-抛光-喷金后制备成待测样品观测浸出渣中S的存在情况。从图8中可以看出，浸出渣中主要有单质S、Fe-S、Fe-O、Cu-Fe-S等物相，其中单质S以大颗粒形式存在，与部分Fe-O、Cu-Fe-S等物相存在互相包覆现象。
本发明提供的硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺，采用机械活化预处理硫化镍精矿，从而破坏了硫化镍精矿矿物结构，提高了硫化镍精矿的反应活性，并在此基础上引入微气泡强化氧化控制浸出过程中铁的浸出和沉淀行为，实现了常压条件下硫化镍精矿的选择性浸出，使得硫化镍精矿中有价金属镍、钴和铜高效浸出，抑制了铁浸出。浸出反应结束后，获得的浸出渣物相为FeO(OH)和S单质，其中部分S单质包裹未反应的黄铜矿、黄铁矿及生成的针铁矿。
本发明通过优化反应条件，从而得到机械活化-微气泡浸出硫化镍精矿工艺的最优条件，所述工艺具有反应条件温和、设备投资小、能耗低、环境危害低以及浸出效率高的特点。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种硫化镍精矿的机械活化-微气泡浸出工艺，其特征在于，包括：
S10、将硫化镍精矿置于球磨机中进行球磨处理，对硫化镍精矿进行机械活化处理，以形成活化硫化镍精矿；
S20、将所述活化硫化镍精矿置入到浸取液中，向所述浸取液中通入气体形成微气泡并搅拌，以浸出所述活化硫化镍精矿中的金属元素。
2.根据权利要求1所述的浸出工艺，其特征在于，所述步骤S10中的球磨处理的工艺条件包括：球磨强度为7.5G～15G，球料比为15:1～30:1，球磨时间为120min～240min；球磨后的活化硫化镍精矿的粒径范围是D50≤15μm。
3.根据权利要求2所述的浸出工艺，其特征在于，所述球磨强度为10G，所述球料比为20:1，所述球磨时间为180min。
4.根据权利要求1所述的浸出工艺，其特征在于，所述步骤S20中，所述浸取液为硫酸溶液，所述硫酸溶液相对于所述活化硫化镍精矿的用量为0.20mL/g～0.40mL/g。
5.根据权利要求1所述的浸出工艺，其特征在于，所述步骤S20中，向所述浸取液中通入的气体为氧气，所述氧气的通入流量为0.6L/min～1.0L/min。
6.根据权利要求5所述的浸出工艺，其特征在于，所述氧气的通入流量为0.8L/min。
7.根据权利要求1所述的浸出工艺，其特征在于，所述步骤S20中，采用机械搅拌的方式进行搅拌，搅拌速度为200rpm～400rpm。
8.根据权利要求1所述的浸出工艺，其特征在于，所述步骤S20中，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为240min～360min，浸出温度为80℃～100℃。
9.根据权利要求8所述的浸出工艺，其特征在于，所述活化硫化镍精矿的浸出时间为300min，浸出温度为90℃。
10.根据权利要求1-9任一所述的浸出工艺，其特征在于，所述步骤S20中，浸出过程中的终点pH为1～3。
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|---|---|---|---|---|
| CN116004983A (zh) * | 2022-12-31 | 2023-04-25 | 贵州中伟资源循环产业发展有限公司 | 一种硫化矿物的浸出方法 |
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| AU3768595A (en) * | 1994-11-14 | 1996-06-06 | University Of Western Australia, The | Processing of sulphides |
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| CN109971953A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-07-05 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种从含有有色金属的硫化矿物中强化氧化提取有价金属的方法 |
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2021
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