某富鎂硅酸鎳礦常壓酸浸工藝中鎂的綜合利用

羅永吉，肖 博

（1.中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038；2.中鋼設(shè)備有限公司，北京市 100080）

某硅酸鎳礦屬風化殼型礦床，風化殼含礦層覆蓋于基性、超基性巖上。礦區(qū)內(nèi)礦石主要是含鐵高、氧化徹底的紅土型鎳礦和有強烈變質(zhì)蝕變現(xiàn)象的含水富鎂蛇紋巖型硅鎂鎳礦，兩種類型礦石中鎂的含量都很高。含鎳紅土礦是最大的氧化鎳礦資源，但其含鎳品位低，且鎳呈浸染狀存在，目前很難用物理選礦法進行富集回收。而用濕法浸出的方法提取該類型礦石中的鎳是比較成功的[1]，但該類型礦石中氧化鎂含量高，在酸中容易溶出，如何對其進行綜合回收利用，是濕法浸出工藝需重點考慮的問題。本文旨在對此類型礦石常壓酸浸—硫化沉淀回收鎳鈷后的浸出廢液中鎂的綜合回收利用進行研究，以期從浸出液中回收利用鎂，從而獲得可被市場接受和使用的副產(chǎn)品，這也是間接降低酸耗提高項目整體經(jīng)濟效果的重要途徑。

1 試樣及成分分析

試驗礦樣是在礦區(qū)的多個礦段具有代表性礦樣，作為試樣分析和浸出試驗原料。試樣多元素分析結(jié)果見表1，鎳物相分析結(jié)果見表2。

表1 試樣化學成分 %

表2 試樣鎳物相組成 %

由表1～表2可知，該礦樣中鎳和鈷是可綜合回收的有價金屬，鎳主要是以硅酸鎳的形式存在，占鎳總含量的88.46%。試樣中MgO質(zhì)量分數(shù)達到28.22%，且在酸性環(huán)境下容易溶出，是重要的耗酸成分。

2 浸出試驗及結(jié)果

2.1 浸出基本原理

從表2中鎳物相組成看，試樣中鎳主要以硅酸鎳的形式存在，占鎳總含量的88.46%，其次為氧化鎳，占鎳總含量的8.21%，試樣中還有分布極少的硫酸鎳和硫化鎳。硫酸鎳是易溶鹽，在礦漿中易溶解；硫化鎳在稀酸溶液中部分溶出，但在氧化環(huán)境中可較完全地被酸溶出；氧化鎳在稀酸溶液中易溶解；硅酸鎳在適宜的酸度下也可被酸浸出，使鎳轉(zhuǎn)入到溶液中。而氧化鎂在酸性溶液中也大部分被溶出進入浸出液中。主要的化學反應(yīng)如下[2-3]：

在鎳被浸出的同時，Co、Fe、Mg、Mn、Ca、Al等雜質(zhì)元素也一起被部分浸出，它們會消耗一定的浸出劑，所以對鎳的浸出效果會有一定的影響。

2.2 原礦樣浸出結(jié)果

從混合樣中取出一定量的試驗礦樣，磨至-100目占98%以上，作為浸出試驗用試樣。浸出為二段順流浸出，一、二段的浸出液混合作為最終的浸出富液，浸出劑為工業(yè)硫酸（98%，1.85 g/mL）。對獲得的浸出液中的Ni2+、Co2+及Mg2+離子濃度進行測定，浸渣經(jīng)洗滌后作為最終尾渣。浸出的基本流程見圖1，尾渣及浸出液成分分析結(jié)果見表3和表4。

圖1 浸出的基本流程

表3 尾渣成分分析結(jié)果 %

表4 常壓浸出液化學成分分析結(jié)果 g/L

由表3～表4可知，原礦經(jīng)酸浸后，約有70%的MgO都被酸溶出進入浸出液中，浸出液中Mg2+離子濃度達到30 g/L以上，可見原礦中MgO是重要的耗酸成分。

3 浸出廢液中鎂的綜合回收利用

3.1 浸出廢液成分分析

浸出液采用硫化沉淀方法獲得鎳鈷硫化物產(chǎn)品，硫化沉淀后浸出廢液的成分分析結(jié)果見表5。

表5 浸出廢液成分分析結(jié)果 g/L

由表5可知，浸出廢液中鎳和鈷的質(zhì)量濃度非常低，鎂的質(zhì)量濃度很高，濃度平均達到30 g/L左右，鎂主要以硫酸鹽形式存在，浸出廢液中還殘留有一定的游離酸，pH值為4.2上下。

3.2 浸出廢液中和沉淀

對浸出廢液采用投加氫氧化鈣的方法將其中的鎂進行化學沉淀，該方法簡單易行且成本低，沉淀產(chǎn)品為主要為氫氧化鎂與水合硫酸鈣（CaSO4·2H2O）的混合物，主要的化學反應(yīng)如下[3]：

試驗主要對氫氧化鈣的用量、沉淀時間進行試驗，氫氧化鈣的加入量分別選取以上反應(yīng)方程式中化學計量數(shù)1倍、1.2倍和1.4倍試驗在室溫下進行，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 沉淀時間在不同中和劑加入量下對鎂沉淀率的影響

由圖2可知，在加入足夠中和劑的情況下，鎂的沉淀速度很快，在60 min內(nèi)鎂的沉淀率就可達到95%以上。中和劑氫氧化鈣的加入量為以上反應(yīng)方程中化學計量數(shù)時，沉淀速度很慢，而且沉淀率低。當加入1.2倍化學計量數(shù)的氫氧化鈣時，沉淀速率迅速增大，沉淀率也迅速提高，到90 min時反應(yīng)基本達到平衡，鎂沉淀的比較完全，沉淀率99%以上，即浸出廢液中90%以上的鎂都可以回收，獲得很好的回收結(jié)果。

3.3 鎂中和沉淀物的性質(zhì)

鎂中和沉淀試驗所得濾渣為白色物質(zhì)，由以上中和沉淀分析可知，沉淀物主要為氫氧化鎂與水合硫酸鈣（CaSO4·2H2O）的混合物。

希臘的T.Kardakis等人對該白色混合物的特性進行了比較詳細和系統(tǒng)的研究，認為采用Ca（OH）2中和沉淀后獲得的氫氧化鎂、水合硫酸鈣（CaSO4·2H2O）的混合物可以用作聚合材料的填充材料來使用[1]，并與已商用的幾種填充材料的性質(zhì)進行了對比分析。分析結(jié)果見表6。

表6 Mg（OH）2－CaSO4·2H2O混合物作為充填物與某些現(xiàn)有充填物性質(zhì)比較[4]

由表6可知，這種混合物的特性如顆粒粒度、白度、比表面積等技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)都處在現(xiàn)有商用填充材料所要求的相同技術(shù)參數(shù)數(shù)值范圍之內(nèi)。

4 結(jié)語

1）富鎂硅酸鎳礦中氧化鎂的含量很高，氧化鎂是硫酸浸出回收鎳工藝中重要的耗酸成分，浸出過程中約70%的鎂都被酸溶出進入浸出液中，回收鎳鈷后的浸出廢液中Mg2+離子濃度都能達到30 g/L以上。

2）采用Ca（OH）2中和沉淀法從浸出廢液中回收鎂可獲得氫氧化鎂、水合硫酸鈣（CaSO4·2H2O）的混合物，其混合物的特性能夠符合填充材料的特性要求，作為新的填充材料具有很大的應(yīng)用前景。

3）浸出廢液中鎂的沉淀率可達到99%以上，中和沉淀能去除鎂后獲得的水也是寶貴的資源，可返回進行循環(huán)利用，可以大大降低清潔水的消耗，同時減少水的排放，增加環(huán)保效益。