摘要： 本文在傳統(tǒng)紅土礦處理工藝的基礎(chǔ)上，采用常壓酸浸法處理流程，并優(yōu)化了相關(guān)工藝參數(shù)，最終確定工藝條件為：酸礦比=0.35，加熱溫度250℃，加熱時(shí)間2h，粒度40～60目，浸出時(shí)間2h。在此工藝流程下鎳的浸出率可達(dá)到92%以上，且數(shù)據(jù)分布均，結(jié)果穩(wěn)定，重現(xiàn)性好。

關(guān)鍵詞：紅土礦    鎳    工藝   浸出

前言

鎳是一種重要的戰(zhàn)略金屬材料，具有抗腐蝕、抗氧化、耐高溫、強(qiáng)度高、延展性好等特點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用^[1，2]。世界上可供開采的鎳次源有二類，分別為硫化礦床和紅土鎳礦^[3]，紅土鎳礦占有世界陸基鎳資源的72%，然而其生產(chǎn)的鎳只占有世界鎳產(chǎn)量的42%，因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，紅土鎳礦將是未來鎳供應(yīng)的主要來源^[4-7]。隨著世界鎳需求的不斷上升和硫化鎳礦資源的逐漸枯竭，對(duì)于紅土鎳礦的處理工藝的研究要求迫切。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于紅土鎳礦處理工藝的研究，還處于起步階段。根據(jù)紅土鎳礦層的不同，處理工藝也不同，大致有以下幾種：火法工藝，濕法工藝，氯化離析-磁選，還原硫化焙燒-磁選以及行物浸出等方法^[8]。

1. 實(shí)驗(yàn)步驟

1.1 工藝流程

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

馬弗爐 型號(hào)SX2-10-12，天津某某利科技有限公司；攪拌器，河南中合匯萃科技有限公司；烘箱型號(hào)WH136，天津某某利科技有限公司； 常壓反應(yīng)釜，河南中合匯萃科技有限公司；紅土礦，硫酸，硝酸等。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

     鎳礦制樣過20目篩，稱取100g樣品，按樣品：酸=1：0.35的比例加H₂SO4，混勻，裝入常壓反應(yīng)釜中，在370～400℃條件下焙燒1.5h。焙燒好的樣品按水：礦=3：1的比例加入水，用磁力攪拌器攪拌0.5h，過濾，保持溫度在80℃左右。用80℃的熱水洗3次，用冷水洗2次，過濾，濾渣放于烘箱內(nèi)在105～110℃下保持2h。稱取礦渣0.25g，加王水20ml溶解，沖入100ml容量瓶中，稀釋到刻度。分別測(cè)定浸出液和礦渣中的Ni含量，計(jì)算鎳的浸出率。同時(shí)，改變紅土礦的粒度，加熱時(shí)間，加熱溫度，浸出時(shí)間等工藝條件，設(shè)計(jì)出正交試驗(yàn)表1，以得出最優(yōu)工藝。

表1  正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表1的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，為4因素4水平試驗(yàn)，不考慮交互作用，選擇

L₁₆（4⁵）作為試驗(yàn)表格，如表2。有一列空列，作為試驗(yàn)誤差以衡量試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。由表2可以得出，各種因素對(duì)鎳浸出工藝的影響大小順序依次為：加熱溫度＞礦石粒度＞加熱時(shí)間＞浸出時(shí)間；從表中還可以得出此工藝的最優(yōu)工藝條件為加熱溫度250℃，加熱時(shí)間2h，粒度40～60目，浸出時(shí)間2h。

表2  紅土礦中鎳浸出工藝試驗(yàn)方案

2.2   酸礦比對(duì)紅土礦中鎳浸出率的影響

將紅土礦粉碎，按表2的優(yōu)化工藝方案：加熱溫度250℃，加熱時(shí)間2h，粒度40～60目，浸出時(shí)間2h，改變酸礦比例（質(zhì)量比），以酸礦比為X軸，以余酸和浸出率為Y軸作圖，如圖1和圖2。

圖1  酸礦比對(duì)鎳浸出率的影響

圖2 酸礦比對(duì)余酸含量的影響

 紅土礦中鎳浸出的過程中，為節(jié)約硫酸的用量和降低廢水處理的費(fèi)用，應(yīng)在浸出率高的情況下降低酸礦的比例。如圖1和圖2所示，酸礦比提高，鎳的浸出率和余酸含量同時(shí)提高，綜合2圖來看，酸礦比在0.35時(shí)，鎳的浸出率為93.65，余酸含量為23.4g/l。因此，將試驗(yàn)酸礦比控制在0.35左右，可以保持較高浸出率的同時(shí)降低余酸含量。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

    按前文所得最佳工藝參數(shù)：酸礦比=0.35，加熱溫度250℃，加熱時(shí)間2h，粒度40～60目，浸出時(shí)間2h進(jìn)行工藝的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如表3。由結(jié)果可以看出，方差21.2，偏差為1.74，表3數(shù)據(jù)說明由該工藝流程所得出的結(jié)果穩(wěn)定，重現(xiàn)性好。

表3 工藝流程實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3. 結(jié)論

由上述文章中得出如下結(jié)論：紅土礦中鎳的浸出最佳工藝條件為：酸礦比=0.35，加熱溫度250℃，加熱時(shí)間2h，粒度40～60目，浸出時(shí)間2h，在此工藝條件下鎳的浸出率在92%以上，實(shí)驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，重復(fù)性好。

參考文獻(xiàn)：

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