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金川超大型铜镍岩浆硫化物矿床是世界上著名的超大型矿床,该矿床成矿元素镍、铜主要以金属硫化物形式存在,其伴生元素以富集铂族、金、银为特征。采用湿法冶金方法处理金川硫化矿可有效提高金属回收率、改善冶炼环境、降低生产成本、提高整体装备水平。对具有金川特色的高铁低铜含合金硫化镍矿湿法冶金应用的研究还没有人能完成,本文尚属首次。低冰镍经转炉吹炼后,通过对高冰镍的缓冷,可有效将硫化矿中的贵金属富集到合金中。硫酸常压氧化浸出含合金硫化镍精矿的过程中,镍浸出效率受浸出温度、酸度、氧化剂用量以及浸出剂(铜离子)浓度的影响。镍浸出率受浸出温度的影响较大,控制浸出温度在85℃~90℃时,可得到较高的镍浸出率。由于硫化镍精矿中含有合金,常压浸出过程中合金中的镍被酸直接浸出,因此酸的加入量对常压浸出段的镍浸出率也有很大影响。同时,镍的浸出率也受浸出pH值的影响,当浸出pH值在2左右时,镍的浸出率较高。氧化剂-氧气的通入量对浸出速率及镍的浸出率同样影响很大,本次研究第一次建立了在通氧条件下,镍浸出率的变化量与通氧速率关系式,完成了镍浸出率数学模型y=8.271x0.3002的建立,x为单位时间通氧量。作为硫化镍矿氧化浸出的中间媒介,Cu2+/Cu+的浓度对浸出速率的影响很大,常压浸出中镍的浸出率随浸取液中铜离子浓度的增加而提高,但过高的铜离子浓度会增加后续工艺净化除杂的难度,因此常压浸出中铜离子浓度不宜过高。
常压浸出虽然可有效浸出合金以及部分硫化镍精矿中的镍,但对NiS却很难浸出。为进一步提高镍的浸出率、富集贵金属,在常压浸出的基础上需要进行加压氧化浸出。加压氧化浸出过程中,镍的浸出率受浸出温度、浸出时间、浸出终点pH值以及氧分压等条件的影响。加压浸出过程中,浸出温度在140℃以下,镍浸出率的变化与温度成正比,当温度继续上升,镍浸出率接近100%,浸出反应基本完全。浸出初始,镍浸出率随浸出时间的延长而提高,当浸出进行2小时后,浸出基本完全。氧分压是影响镍浸出率的另一个重要条件,随氧分压的增大,镍浸出率增加,当氧分压达到150kPa时,镍浸出率达到最佳效果。加压浸出终点pH值对硫化矿中各种金属的浸出影响差异较大,浸出终点pH值大于1.8时,铜的浸出率随浸出终点pH值的升高而迅速降低,而对镍钴浸出率的影响却比较平缓,因此可以通过控制浸出终点pH值来分离铜与镍钴,达到选择性浸出镍钴的目的。Cyanex272是一种新兴的分离镍钴有机膦类萃取剂,对镍钴的分离系数较大,适用于高镍低钴硫酸镍溶液的镍钴分离。Cyanex272对钴的萃取能力受有机相中Cyanex272含量的影响,有机相中Cyanex272含量越高,有机相的萃钴能力越大,但有机相负载的金属量过多时也会导致有机相黏度增大,反而会降低有机相的萃钴能力。萃取相比是影响有机相萃钴能力的又一因素,通过对萃取实验结果的比较,表明相比(O/A)选择在1:1~2范围内比较合适。混合萃取后液的分相是工业生产中的重要问题,萃取混合相的分相时间受负载有机相负载金属量的影响,分相时间与有机相负载金属量存在指数关系。
电积液的电导率、黏度、表面张力和密度等物理性状对电积的各项经济技术指标存在较大影响,电积液的主要组成Ni2+、Na+、H3BO3等以及电积液的pH值、温度对电积液的电导率、黏度、表面张力和密度均存在不同程度的影响。镍离子的增加会使电积液的电导率降低;镍离子的升高则会使溶液的黏度增大,使溶液的表面张力有所增加;对于溶液密度的影响,镍离子的增加使溶液密度增大,符合溶液性质规律。钠离子对溶液的黏度、表面张力以及密度的影响行为与镍离子基本相似,但影响却与镍离子相反。硼酸对溶液的表面张力可以说基本没有影响,对溶液电导率影响也比较微弱;而硼酸对溶液的黏度却有些影响,对密度的影响,硼酸与镍离子以及钠离子相似。pH值对溶液的电导率、黏度、表面张力以及密度均基本无影响。电积液的电导率随温度的增加而增大,电积液的黏度和表面张力则随着电积液温度的升高而下降。