硫化矿中铜镍的浸取研究.docx

硫化矿中铜镍的浸取研究①张凤君马玖彤李滦宁王玉洁(长春科技大学材料科学与工程学院,长春130026)(长春科技大学应用理学院,长春130026)摘要采用三氯化铁作为浸取剂,在盐酸介质中对硫化矿中铜镍的浸取进行了研究,最佳的浸出条件为三氯化铁120g/L、盐酸2mol/L、温度95～98℃、时间8h及矿样粒度小于0.044mm。在此条件下,铜镍的浸出率分别达到98.93%和91.07%。并对残渣进行了成分分析,发现未被浸出的矿物多为硅酸盐矿物,因此可以说该方法对硫化矿中铜镍的浸出比较完全。关键词硫化矿浸取湿法冶金中图分类号TD952.1湿法冶金技术是目前较为流行的从矿石中提取有用金属的有效方法,与传统的火法相比,它具有以下优点:①可在矿山附近就地建厂,投资少,环境污染小,避免长途运输矿石的费用损失;②使矿山将出售矿石原料变为出售金属成品,实现了产品深加工以及多金属提炼,可获得较高的利润;③可将低品位的原矿和尾矿中的有用金属提出,扩大资源的利用率。因此,国外有色重金属的湿法冶金技术(特别是铜的湿法冶金技术)发展很快1,如美国的圣汉威、赞比亚的欠戈拉等厂,年产电积铜均在万吨以上。美国几乎全部的砷、铼、硒、钯及大部分的磷、银、钼、镍、铌及大量的铅、锌都来自铜矿石中2。但我国在该领域的研究进展缓慢,研究内容多为低品位的氧化矿类型,而多金属硫化矿的湿法冶金技术研究的更少。因此采用湿法冶金方法处理硫化矿原料3,4,以获取高质量的浸铜原料和回收伴生元素具有实际意义。本文对影响硫化铜精矿(约含20%Cu及5%Ni)浸出率的各因素进行了浸取研究,找到了较合适的操作条件,为铜精矿中多金属湿法冶金技术的进一步推广应用奠定了基础。实验原理本实验的基本原理是在盐酸体系中,利用Fe3+较强的氧化性和Cl-的配合性,将硫化铜、硫化镍晶格中的S2-离子氧化,同时生成金属络离子,从而打破硫化铜、硫化镍的晶格结构,使铜、镍离子进入浸取体系中。同时浸取剂可再生使用5。其反应方程式为:1CuS+2Fe3+=Cu2++2Fe2++S;NiS+2Fe3+=Ni2++2Fe2++S①本文由省科委“铜矿湿法冶金项目”(No.952503)资助第一作者简介张凤君男39岁副教授博士生工业分析专业已发表“黄铜矿中铜的湿法冶金工艺研究”等论文收稿日春科技大学学报1998年232实验部分主要仪器及试剂UV2150202型分光光度计,HJ21型磁力加热搅拌器;氯化铵、浓氨水、醋酸(1+1)、碘化钾、浓硫酸、浓盐酸、过硫酸铵、丁二酮肟、三氯化铁等,所用试剂均为分析纯。2Cu2+标准溶液:1mg/mL;Ni2+标准溶液:10Λg/mL;Na2S2O3标准溶液(约0.05mol/L)按文献6配制与标定。结果与讨论本实验从可能影响铜镍浸出率的因素出发,考察了浸取温度和时间、FeCl3溶液及盐酸的用量以及矿样粒度对浸出率的影响。3.1浸取温度及时间对浸出率的影响温度和时间是影响浸出率的重要因素。实验发现温度低于90℃时,浸出率明显下降。在本实验中,将温度范围定为95～98℃。通常矿山的日工作时间为8h,所以选取最长浸取时间为8h,在固定浸取液中FeCl3的用量为120g/L,盐酸浓度2mol/L,浸取温度95～98℃的条件下,进行浸取时间实验,结果是浸取8h,Cu和Ni的浸出率分别为97.29%3和75.2%,浸取6h,则浸出率明显下降,分别为91.02%和63.8%,浸取4h,则降为89.20%和60.32%。所以我们把浸取时间定为6～8h,再通过其它因素提高浸出率。3.2FeCl3用量对浸出率的影响FeCl3是浸取过程中的关键试剂,它不仅氧化S2+破坏晶格结构,而且还提供一定量的配位Cl-离子。在固定盐酸浓度2mol/L、浸取时间8h、浸取温度95～98℃之间,改变FeCl3的用量,进行浸取实验(图1)。由图可知,提高FeCl3的用量有利于提高浸出率。但是,Fe3+对后续Cu2+、Ni2+的萃取有影响,用量不能过高,因此我们将FeCl3溶液的最大用量定为120g/L。3.3盐酸浓度对浸出率的影响盐酸在浸取过程中有两方面的作用:一方面是保持体系的酸度,防止Fe3+的水解;另一方面是提供配位的Cl-离子。固定上述条件及FeCl3的浓度为120g/L,改变盐酸的用量(图2)。当盐酸用量达到一定时,浸出率不再随盐酸用量的增加而增大,因此选取盐酸浓度为2mol/L。3.4矿样粒度对浸出率的影响表1Table1粒度与浸出率的关系Effectofthesamplesizeontheleachingratio由于Cl和Ni-2+没有配位作用,在一颗粒直径/mm0.1280.0820.044定的矿样粒度情况下,镍的浸出率总比铜的浸出率低很多。因此仅靠增加试剂的用量来提高浸出率就变得很困难。为