李政鋒

（株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司鉛鋅聯(lián)合冶金湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南株洲 412004）

氧壓堿浸鎳鉬礦提鉬試驗(yàn)研究

李政鋒

（株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司鉛鋅聯(lián)合冶金湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南株洲 412004）

采用氧壓－堿浸鎳鉬礦，在簡要介紹和分析試驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，以鉬浸出率為考察指標(biāo)，重點(diǎn)探討加堿量、溫度、時(shí)間、液固比、礦物粒度等參數(shù)對鉬浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：在NaOH為100 g／L、Na2CO3／鎳鉬礦質(zhì)量比為30%、反應(yīng)溫度100℃、反應(yīng)時(shí)間5 h、液固比3∶1、粒度0.074～0.058 mm條件下，鉬浸出率可達(dá)97%以上，Ni在浸出渣中含量提高1.43%以上，鉬在浸出渣中含量可降低至0.78%以下，有效實(shí)現(xiàn)了鎳鉬礦中的鎳、鉬分離。

鎳鉬礦；氧壓；堿浸；鉬；浸出率

鉬是我國重要的戰(zhàn)略資源，在鋼鐵、有色合金、化工、航空航天等領(lǐng)域都具有廣泛的用途，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，鉬資源的需求量不斷增大［1］。鉬資源雖然豐富，但大部分都是共、伴生鉬礦［2］，選礦壓力大。同時(shí)隨著傳統(tǒng)鉬資源的不斷開采利用，導(dǎo)致礦石品位越來越低，礦石貧化嚴(yán)重［3］。

鎳鉬礦作為近來發(fā)現(xiàn)的一種多金屬復(fù)雜難處理礦產(chǎn)資源，主要分布在湘西北、貴州下寒武統(tǒng)系黑色頁巖層中的沉積型礦物中，儲量豐富，品位高［4，5］。鉬和鎳主要賦存于一種非晶質(zhì)膠狀硫化物中，因此采用傳統(tǒng)的選礦工藝很難將Ni和Mo分離富集。面對鉬日益緊缺的形勢，研究從鎳鉬礦提取鉬具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在國內(nèi)，傳統(tǒng)提鉬工藝為氧化焙燒－水浸法，這些工藝都存在設(shè)備簡陋、金屬回收率低、環(huán)境污染等問題［6］，已逐步淘汰。如酸性或堿性介質(zhì)中氧壓工藝、次氯酸鈉法等，存在試劑消耗量大、反應(yīng)時(shí)間長等問題［7～9］。而堿性溶液中以氧氣為氧化劑，有對環(huán)境友好、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。

本試驗(yàn)在壓力場下以工業(yè)氧氣為氧化劑將鎳鉬礦中的低價(jià)鉬氧化為可溶性高價(jià)鉬，從而使鉬有效浸出。試驗(yàn)考察了浸出過程主要工藝條件對鉬浸出率的影響，并在優(yōu)化技術(shù)條件下對鉬浸出率進(jìn)行了驗(yàn)證。通過控制條件，選擇性地將鉬氧化為可溶性的鉬酸鹽進(jìn)入液相，而鎳等滯留于渣相中，很好地實(shí)現(xiàn)鉬和鎳的分離。

1 試驗(yàn)原理

鉬化合物浸出基本原理：MoS2與O2在水溶液中被氧化成H2MoO4或，H2MoO4在酸性溶液中的溶解度很小，會以沉淀形式存在，而在NaOH提供的堿性條件下，可以使沉淀形式的H2MoO4生成水溶性，從而提高鉬在水溶液中的溶解度，得到浸出鉬的目的。而鎳則一部分仍以硫化鎳形式存在，一部分以氧化鎳的形式留在渣中，主要化學(xué)反應(yīng)如下：

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)原料

鎳鉬礦的主要成分分析結(jié)果見表1。

表1 鎳鉬礦的主要成分表%

從表1可以看出，該鎳鉬礦含鉬為6.89%，含鎳4.73%，另外還含有Fe、S、SiO2、Al2O3等其它成分。

2.2 試驗(yàn)過程

按要求在1 L反應(yīng)釜內(nèi)，按一定液固比質(zhì)量比加入適量氫氧化鈉、碳酸鈉，當(dāng)溶液升溫至一定溫度時(shí)，在通入氧氣、500 r／min攪拌條件下加入一定粒度的鎳鉬礦，恒溫反應(yīng)一定時(shí)間后，抽濾得到浸出液、浸出渣，浸出渣洗滌烘干，取樣化驗(yàn)分析，計(jì)算鉬浸出率。試驗(yàn)過程對NaOH和Na2CO3用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、液固比、礦物粒度等條件進(jìn)行單因素條件試驗(yàn)，得出最佳控制條件。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 氫氧化鈉與碳酸鈉用量對鉬浸出率的影響

NaOH和Na2CO3的用量對鉬浸出率的影響如圖1所示。

圖1 NaOH和Na2CO3的用量對鉬浸出率的影響

由圖1可知，鉬的浸出率隨NaOH和Na2CO3用量的增加而提高，當(dāng)Na2CO3用量為原礦質(zhì)量10%時(shí)，NaOH用量對鉬浸出率的影響較大；當(dāng)Na2CO3用量為原礦質(zhì)量的30%和50%時(shí)、NaOH濃度大于100 g／L時(shí)，NaOH濃度對鉬浸出率的影響較小。從圖1中可以得出，當(dāng)Na2CO3用量為原礦30%、NaOH濃度為100 g／L時(shí)，鉬浸出率達(dá)到95.7%。主要原因分析：溶液中氫氧根離子濃度隨氫氧化鈉濃度和碳酸鈉用量的增加而增加，有利于促進(jìn)反應(yīng)（1）的正向進(jìn)行，破壞含鎳鉬礦的晶體結(jié)構(gòu)，從而提高鉬的浸出率。從圖1可以得出，當(dāng)Na2CO3用量為原礦30%、NaOH濃度為100 g／L時(shí)，繼續(xù)增加Na2CO3和NaOH的用量，對鉬的浸出率影響較小，即得出較佳條件為：Na2CO3∶鎳鉬礦（質(zhì)量比）＝30%、NaOH濃度100 g／L。

3.2 溫度對鉬浸出率的影響

溫度對鉬浸出率的影響如圖2所示。

圖2 溫度對鉬浸出率的影響

由圖2可知，隨溫度的上升，鉬的浸出率呈先上升后趨于平穩(wěn)趨勢，當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，繼續(xù)升高溫度，鉬的浸出率基本不變。這是因?yàn)殡S著溫度的升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快。高溫有利于鉬的浸出，在一定的浸出時(shí)間下，由于鉬的溶解度隨溫度的升高而增加，溫度升高可以加快分子、離子的運(yùn)動(dòng)速度，使氧氣、氫氧根離子更加容易破壞礦石結(jié)構(gòu)，提高鉬的浸出率。但溫度也不能過高，一方面，溫度過高容易加快浸出液對設(shè)備的腐蝕，從而縮短了設(shè)備的使用壽命；另一方面，溫度過高所需生產(chǎn)能源消耗成本較高，對經(jīng)濟(jì)效益影響明顯。試驗(yàn)得出較佳浸出溫度為100℃。

3.3 時(shí)間對鉬浸出率的影響

試驗(yàn)浸出時(shí)間對鉬浸出率的影響如圖3所示。

圖3 時(shí)間對鉬浸出率的影響

由圖3可知，隨浸出反應(yīng)時(shí)間的延長，鉬浸出率呈先逐漸上升后趨于穩(wěn)定，當(dāng)浸出時(shí)間超過5 h時(shí)，鉬的浸出率基本維持不變。即當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到5 h時(shí)，鉬的浸出率為88.3%，鎳鉬礦中的鉬大部分被浸出至溶液中，主體反應(yīng)基本完成。試驗(yàn)得出較佳浸出時(shí)間為5 h。

3.4 液固比對鉬浸出率的影響

試驗(yàn)液固比對鉬浸出率的影響如圖4所示。

圖4 液固比對鉬浸出率的影響

由圖4可知，隨著液固比的增加，鉬的浸出率是先增加后降低。液固比較低時(shí)，礦漿變得濃稠，流動(dòng)性變差，一方面攪拌難度大，另一方面堿與礦粒接觸不充分，浸出率不高，當(dāng)液固比逐步增大時(shí)，礦漿得到稀釋，流動(dòng)性變好，溶液與礦粒能很好地接觸，致浸出率提高。但液固比不是越高越好，由于NaOH和Na2CO3的用量一定，液固比的升高會導(dǎo)致溶液中NaOH和Na2CO3的濃度降低，在一定時(shí)間下，反應(yīng)（1）不能充分反應(yīng)，致使浸出率下降。試驗(yàn)得出較佳液固比為3∶1。

3.5 粒度對鉬浸出率的影響

礦物粒度對鉬浸出率的影響如圖5所示。

圖5 粒度對鉬浸出率的影響

由圖5可知，隨著礦物粒度的變細(xì)，鉬浸出率先逐漸升高后趨于平穩(wěn)趨勢，當(dāng)粒度為0.058～0.047 mm時(shí)，鉬浸出率達(dá)97.1%。礦物粒度越細(xì)，溶液與礦物的接觸面積越大，更容易促使反應(yīng)（1）的正向進(jìn)行，使浸出率提高，但粒度細(xì)達(dá)0.058 mm以下時(shí)，礦物粒度大小已經(jīng)不成為鉬浸出率的主要影響因素。試驗(yàn)得出較佳礦物粒度為0.074～0.058 mm。

3.6 驗(yàn)證試驗(yàn)

在1 L反應(yīng)釜中，稱取0.074～0.058 mm鎳鉬礦200 g，在NaOH為100 g／L、Na2CO3／鎳鉬礦（質(zhì)量比）＝30%、反應(yīng)溫度100℃、反應(yīng)時(shí)間5 h、液固比3∶1、500 r／min攪拌條件下進(jìn)行三組平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 綜合驗(yàn)證試驗(yàn)鉬浸出率%

由表2可知，在優(yōu)化技術(shù)參數(shù)下，三組平行試驗(yàn)鉬的浸出率具有較好的重現(xiàn)性，浸出率在97%左右，浸出效果好。

3.7 堿浸渣XRD分析

將試驗(yàn)得到的堿浸渣破碎，研磨，過150目篩，取樣進(jìn)行XRD分析，堿浸渣XRD如圖6所示。

圖6 氧壓堿浸渣XRD圖譜

從圖6可以看出，堿浸渣中主要物相是：FeS2、SiO2、CaCO3、NiS2和MgAl2（PO4）2（OH）2。與原料相比，堿浸渣中鎳以結(jié)晶態(tài)硫化鎳存在，而原料中的鎳以非晶態(tài)硫化鎳存在，表明非晶態(tài)的硫化鎳經(jīng)過氧壓堿浸后轉(zhuǎn)化成晶態(tài)的硫化鎳；堿浸渣中沒有MoS2的特征峰。

在堿浸渣Ni和Mo的含量分析中，Ni含量為6.16%，Mo含量為0.73%，而原料中Ni含量為4.73%，Mo含量為6.89%，與原料相比，可以看出，Ni基本進(jìn)入渣相得到富集，Mo大部分進(jìn)入溶液中，Ni和Mo得到了很好的分離。

4 結(jié)論

針對國內(nèi)某地區(qū)鎳鉬礦進(jìn)行了氧壓堿浸提取鉬的試驗(yàn)研究，以NaOH、Na2CO3提供堿性環(huán)境，以氧氣為氧化劑氧化浸出鎳鉬礦，鉬以的形式存在于溶液中，鎳等富集在浸出渣中，有效實(shí)現(xiàn)了鎳鉬礦中鎳和鉬的分離。試驗(yàn)主要以鉬的浸出率為主要考察指標(biāo)，考察控制條件對鉬浸出率的影響，得出最佳控制條件為：NaOH 100 g／L、Na2CO3／鎳鉬礦（質(zhì)量比）＝30%、反應(yīng)溫度100℃、反應(yīng)時(shí)間5 h、液固比3∶1、粒度0.074～0.058 mm。按最佳控制條件進(jìn)行試驗(yàn)，鎳鉬礦中鉬浸出率可達(dá)97%以上，鎳在浸出渣中含量提高1.43%以上，鉬在浸出渣中含量可降低至0.78%以下，有效實(shí)現(xiàn)了鎳鉬礦中的鎳、鉬分離。

［1］ 向鐵根.鉬冶金［M］.長沙：中南大學(xué)出版，2009.9－21.

［2］ 黃凡，陳毓川，王登紅，等.中國鉬礦主要礦集區(qū)及其資源潛力探討［J］.中國地質(zhì)，2011，38（5）：1 111－1 114.

［3］ 李賀，候曉川，楊潤德，等.從鎳鉬礦中提取鎳、鉬工藝研究現(xiàn)狀［J］.礦冶工程，2015，（S1）：14－15.

［4］ 鮑振襄.湖南西北部黑色巖系中貴金屬礦化［J］.礦物巖石，1997，17（2）：70－77.

［5］ 張應(yīng)文.貴州沉積型鎳鉬釩礦成礦地質(zhì)特征及找礦方向［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2008，22（2）：116－119.

［6］ 彭俊.鎳鉬礦綜合提取鎳鉬新工藝研究［D］.長沙：中南大學(xué)，2011.

［7］ 鄒貴田.用稀酸從鎳鉬共生礦提取鉬和鎳鹽的方法［P］.中國專利：1267739A，2000－09－27.

［8］ 李鋒鐸.高壓氧氨浸從石煤礦中提取與分離鎳鉬的工藝［P］.中國專利：101177735A，2008－05－14.

［9］ 李青剛，肖連生，張貴清，等.鎳鉬礦生產(chǎn)鉬酸銨全濕法生產(chǎn)工藝及實(shí)踐［J］.稀有金屬，2007，31（S1）：85－89.

Oxygen Pressure Alkali Leaching Nickel Molybdenum Experimental Study of the Molybdenum

LIZheng-feng
（Hunan Province Key Laboratory of Lead and Zinc Metallurgy，Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd.，Zhuzhou 412004，China）

The oxygen pressure-alkali leaching of nickel molybdenum，on the basis of the brief introduction and analysis of the experimental principle，molybdenum leaching rate as index，the paper mainly discusses the alkaline content，temperature，time，liquid-solid ratio andmineral particle size，the influence of parameters on the leaching rate ofmolybdenum.Experimental results show that：in the NaOH is100g／L，Na2CO3／nickelmolybdenum quality ratio is 30%，reaction temperature 100℃，reaction time of 5 h，liquid-solid ratio 3∶1，particle size under the condition of 0.074～0.058 mm，molybdenum leaching rate can reach more than 97%，content of Ni in the leaching residue increased bymore than 1.43%，themolybdenum content in leaching slag can be reduced to less than 0.78%，which realize effectively the separation of nickel and molybdenum.

Ni-Mominerals；oxygen pressure；basic leaching；molybdenum；leaching rate

TF803.2＋1

A

1003－5540（2017）01－0030－04

2016－11－06

李政鋒（1989－），男，助理工程師，主要從事冶金工藝的研發(fā)工作。