提高處理硫化鎳產(chǎn)能的試驗研究

李發(fā)祥，何承冬

(1.云南錫業(yè)研究院有限公司，云南 個舊 661000；2.昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南 昆明 650000)

0 引 言

某公司采用自產(chǎn)硫化鎳精礦氧壓浸出、除鐵、除硅鋁、萃取、電積的工藝生產(chǎn)金屬鎳板，電解陽極液返回氧壓浸出。但也存在一些問題陽極液體積膨脹、壓力釜生產(chǎn)能力達不到后續(xù)工序的處理量，希望經(jīng)過擴容探索試驗為規(guī)?；a(chǎn)提供設(shè)計依據(jù)。根據(jù)該公司的生產(chǎn)實際，用浸出液和洗水按一定比例搭配，加入(或不加)少量陽極液調(diào)漿，浸出技術(shù)除適當(dāng)提高釜壓外其它參數(shù)均與生產(chǎn)控制相同，主要考查不同漿化條件對鎳浸出率和各種雜質(zhì)走向，這樣生產(chǎn)上的大部分陽極液則可用沉淀碳酸鎳，其溶解液直接進入電積工序，從而減少凈化脫雜和萃取體系的處理量。

1 試驗原料

試驗原料為某公司自產(chǎn)硫化鎳精礦，調(diào)漿溶液(陽極液、浸出液)為電解車間和氧壓浸出車間所產(chǎn)，綜合洗水為生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的所有洗水混勻所得，原料成分分析結(jié)果見表1。

表1 原料成分分析

2 氧壓浸出硫化鎳精礦的機理

在氧壓浸出過程中，硫化鎳氧化溶解為可溶性硫酸鹽的過程較為復(fù)雜。

1) 直接氧化為硫酸鎳，主要反應(yīng)式是：

NiS+2O2=NiSO4

(1)

實際上硫化鎳精礦在常壓低溫干燥的過程中，活性硫化鎳就與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鎳，該反應(yīng)在加壓加溫的條件下必然發(fā)生。

2) 經(jīng)歷NiS→Ni3S4(3NiS+S)→NiSO4的階段，主要反應(yīng)是：

8NiS+O2+2H2SO4=2Ni3S4↓+2NiSO4+2H2O

(2)

2Ni3S4+3O2+6H2SO4=6NiSO4+6H2O+8S↓

(3)

其中(2)式和(3) 式合并，得：

2NiS+O2+2H2SO4=2NiSO4+2H2O+2S↓

(4)

上述反應(yīng)最終生成硫酸鎳和元素硫。

3 試驗條件

固定技術(shù)條件：硫化鎳濕料0.9 kg(條件y-7、8、10、11、12、13、14、16為1.0 kg)，液固比6：1，反應(yīng)釜溶液體積為3 L，轉(zhuǎn)速為600 轉(zhuǎn)/min，溫度95℃～105℃。

選擇性條件有：反應(yīng)壓力，浸出液、陽極液及洗水在試驗中的加入比例，溶液反應(yīng)的起始酸度。浸出起始酸度及調(diào)漿溶液配比條件見表2。

表2 氧壓浸出前調(diào)漿條件

備注：y-13為優(yōu)化試驗，y-14、15、16為驗證試驗，其中試驗y-15調(diào)漿溶液中的浸出液為試驗y-14的氧壓浸出后液，試驗y-16調(diào)漿溶液中的浸出液為試驗y-15的氧壓浸出后液。

4 試驗結(jié)果

4.1 浸出液分析結(jié)果

浸出液成分及浸出率的分析結(jié)果，見表3。

表3 浸出液成分及浸出率

從表2、表3試驗結(jié)果表明，返回調(diào)漿浸出液占調(diào)漿用液總量的60%，其余完全用洗水或加部分陽極液，對鎳的浸出無太大的影響，浸出液中的鐵含量有所升高，其余雜質(zhì)成分變化不大。在溫度固定條件下、起始酸度、反應(yīng)時間以及反應(yīng)釜壓力是影響浸出效果的主要因素，試驗y-4、5、6的起始酸度為80 g/L，浸出效果差，90 g/L左右的起始酸度較為合適；試驗y-1、2、6中反應(yīng)時間從1～4 h，浸出效果也隨時間的延長而越好，根據(jù)生產(chǎn)實際反應(yīng)時間為2～3 h較合適；試驗y-2、3、13或試驗y-7、12、8的兩組試驗對比也表明反應(yīng)釜壓力從1.1～1.5 MPa時，浸出效果也隨反應(yīng)釜壓力的增大而越好。

4.2 浸出渣分析結(jié)果

浸出渣成分及浸出率的分析結(jié)果，見表4。

表4 浸出渣成分及浸出率

試驗分析結(jié)果表明，由于浸出渣洗滌不充分，洗水中鎳含量較高，渣計鎳浸出率相對液計浸出率就要更合理些，浸出渣分析的試驗結(jié)果總體上也和浸出液分析的試驗結(jié)果相吻合。

鐵的浸出率較高均達到94%以上，硫的浸出率差別不大，在20%左右。優(yōu)化試驗結(jié)果鎳的浸出率都在97%以上，浸出渣產(chǎn)率和鎳的浸出率差異不明顯。

4.3 結(jié)果分析

4.3.1 反應(yīng)釜壓力對浸出的影響

調(diào)漿溶液分別用浸出液、洗水與陽極液相對比的兩組試驗來考查反應(yīng)釜壓力對硫化鎳浸出的影響。

1)陽極液調(diào)漿時，反應(yīng)釜壓力對浸出的影響見表5、圖1。

2)浸出液和洗水調(diào)漿浸出時，反應(yīng)釜壓力對浸出的影響見表6、圖2。

表5 陽極液調(diào)漿時，反應(yīng)釜壓力對浸出的影響

表6 浸出液調(diào)漿時，反應(yīng)釜壓力對浸出的影響

圖1 陽極液調(diào)漿時，釜壓與渣含鎳的關(guān)系

圖2 浸出液調(diào)漿時，釜壓與渣含鎳的關(guān)系

從表5、表6、圖1、圖2可以看出，在溫度、酸度和攪拌強度等條件固定的情況下，反應(yīng)釜的壓力增大，浸出渣中含鎳量顯著降低，鎳、鐵、硫浸出率相應(yīng)提高，調(diào)漿溶液使用浸出液、洗水與陽極液對鎳浸出率基本無影響。

4.3.2 硫化鎳用浸出液和洗水浸出時，反應(yīng)時間對浸出的影響

與生產(chǎn)(釜壓：1.1MPa)上對比，調(diào)漿溶液改用浸出液和洗水，以考查其反應(yīng)時間對硫化鎳的氧壓浸出效果的影響，其結(jié)果見表7和圖3。

4.3.3 優(yōu)化試驗與氧壓車間生產(chǎn)實際的對比

試驗y-13的優(yōu)化條件與氧壓車間的生產(chǎn)實際相對比的結(jié)果見表8和圖4。

表7 反應(yīng)時間對浸出的影響

表8 優(yōu)化試驗與生產(chǎn)實際的對比

圖3 反應(yīng)時間與渣含鎳的關(guān)系

圖4 優(yōu)化實驗后，釜壓與渣含鎳的關(guān)系

從表7和圖3的試驗結(jié)果分析可見，當(dāng)反應(yīng)時間在1～4 h內(nèi)，調(diào)漿溶液改用浸出液和洗水，隨反應(yīng)時間的延長，浸出渣含鎳降低，鎳的浸出率提高，鐵、硫浸出率也相應(yīng)提高。

從表8、圖4可以看出，在調(diào)漿溶液改用浸出液和洗水的優(yōu)化試驗中，反應(yīng)釜壓力由原來生產(chǎn)上的1.1 MPa增加到1.5 MPa后，鎳浸出率提高，鐵、硫浸出率也相應(yīng)提高，浸出渣的含鎳品位降低。

4.4 驗證試驗的結(jié)果分析

利用試驗y-13的優(yōu)化條件，考查其浸出液中雜質(zhì)的走向，進一步驗證該試驗的生產(chǎn)可行性，其結(jié)果見表9。

表9 驗證實驗的結(jié)果分析

注：驗證試驗中試驗y-15的調(diào)漿溶液為試驗y-14的氧壓浸出后液和綜合洗水，試驗y-16的調(diào)漿溶液為試驗y-15的氧壓浸出后液和綜合洗水。

從表9的驗證實驗結(jié)果的分析中可見，硫化鎳隨浸出液和綜合洗水的循環(huán)浸出達3次后，其影響生產(chǎn)的主要雜質(zhì)Fe、Al、Mn、SiO2等富集的程度很小，鎳的渣計浸出率基本穩(wěn)定在98%左右，浸出渣含鎳為1.0%左右。

5 結(jié) 語

氧壓浸出擴容探索試驗取得了較好的成效，達到了預(yù)期的目的。

1)試驗表明反應(yīng)釜壓力的升高利于浸出速率提高，降低浸出時間，增加硫化鎳精礦的投入，提高產(chǎn)量。

2)用浸出液和洗水按一定比例搭配調(diào)漿可以代替陽極液調(diào)漿進行硫化鎳的氧壓浸出，陽極液則可用沉淀碳酸鎳，其溶解液直接進入電積工序，從而減少凈化脫雜和萃取體系的處理量降低生產(chǎn)成本。

3)氧壓浸出擴容探索試驗取得了較好成效的基礎(chǔ)上，同年該公司完成技改工作。氧壓浸出系統(tǒng)調(diào)漿配制液用浸出液25%～42%，洗水58%～75%進行硫化鎳漿化。技改工作完成后的新工藝投入運行后生產(chǎn)較為穩(wěn)定，各種技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有較大提高：電鎳產(chǎn)量由70～75 t/月提高到110～115 t/月；生產(chǎn)成本由3.2 萬元/電鎳下降到2.6～2.8 萬元/電鎳；鎳金屬回收率提高了1%～1.5%。生產(chǎn)能力有較大幅度提高，達到了改造的目的年產(chǎn)電鎳1 200 t，系統(tǒng)抗風(fēng)險能力明顯增強。