【摘要】：鎳轉(zhuǎn)爐渣是典型的有色冶金爐渣,目前主要采用“還原硫化熔煉一鈷冰銅緩冷選礦或酸浸”工藝,但存在有價金屬回收率低、環(huán)境污染和能耗高等問題,結(jié)果大部分的爐渣堆存,造成了潛在的環(huán)境和經(jīng)濟問題。本文提出鎳轉(zhuǎn)爐渣氧壓硫酸浸出工藝,旨在探索一種清潔、高效的濕法工藝。探索了浸出過程的最佳工藝條件,并通過響應曲面法優(yōu)化工藝參數(shù),研究了硅、鐵的轉(zhuǎn)化行為和浸出礦漿過濾性能的影響機制,闡述了鈷在富氧硫酸體系下的浸出動力學。研究表明鎳轉(zhuǎn)爐渣氧壓硫酸浸出工藝可行。在粒度-150+74μm、硫酸濃度0.3mol/L、溫度200℃、液固比7 mL/g、氧分壓600 kPa和浸出時間80 min條件下,Co、Ni的浸出率可達95%以上,Cu的浸出率達93%以上,Fe的浸出率0.4%,Si的浸出率2%,浸出礦漿過濾速率可達433.73 L·m-2·h-1。減小硫酸濃度可抑制赤鐵礦的溶解和Si02的水解,有利于浸出礦漿的過濾。溫度升高,Co、Ni和Cu浸出率顯著增大,浸出渣中γ-Fe2O3傾向轉(zhuǎn)化成α-Fe2O3,使浸出渣粒度更加均勻,固液分離更加容易。浸出渣主要由赤鐵礦(α-Fe2O3和γ-Fe2O3)組成,有價金屬含量低于0.1%,幾乎不含S。響應曲面法優(yōu)化轉(zhuǎn)爐渣氧壓硫酸浸出工藝,模型擬合度較高,具有較優(yōu)的預測結(jié)果。優(yōu)化的工藝參數(shù)為：溫度208℃、硫酸濃度0.35 mol/L.液固比5.4 mL/g,此條件下Co. Ni浸出率均大于98%,Cu浸出率大于96%,Fe浸出率小于0.3%,浸出礦漿過濾性良好,過濾速率550 L·m-2·h-1以上。鎳轉(zhuǎn)爐渣氧壓硫酸浸出鈷的動力學研究表明,鈷浸出速率隨溫度(165～225℃)、氧分壓(350～650 kPa)的增加而增加,隨粒度(210～53μm)的減小而增加；攪拌速度超過600 r/min,硫酸濃度大于0.4 mol/L,對鈷浸出速率影響較小。鈷的浸出動力學符合SCM模型,浸出速率主要由前期的化學反應控制階段決定。鈷的浸出過程前期由化學反應控制,然后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^固體產(chǎn)物層的擴散控制。化學反應和擴散控制過程的活化能分別為44.43 kJ/mol和10.49 kJ/mol。化學反應控制過程中硫酸濃度和氧分壓的反應級數(shù)分別為0.79和0.83,顆粒初始半徑的反應級數(shù)為-0.94,鈷浸出動力學經(jīng)驗方程為：
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF803.2

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本文編號：2642393