專利名稱：：超聲波作用下硫化鎳精礦的快速直浸法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于重有色金屬濕法冶金領(lǐng)域，特別是在超聲波作用下從硫化鎳精礦中經(jīng)氧化酸解直接浸取鎳的新方法。
背景技術(shù)：
：硫化鎳精礦由于本身及其伴生礦物性質(zhì)的原因，從中提取金屬鎳并不容易火法冶金過程產(chǎn)生的低濃度二氧化硫的回收，至今仍是一個(gè)世界性的難題；濕法浸鎳過程可以不產(chǎn)生二氧化硫，但通常浸出速度慢，效率低，耗時(shí)長(zhǎng)，成本高。為解決濕法浸鎳過程低效、耗時(shí)、高成本的問題，各種各樣的濕法浸鎳新流程被提了出來。為敘述方便，按其操作的基本參數(shù)，將其分為常溫常壓法和高溫高壓法二種(Hydrometallurgy，2008，91:35-55)。根據(jù)所浸硫化鎳精礦的性質(zhì)和具體的工藝特點(diǎn)，這兩種方法有時(shí)也交替或分段使用。高溫高壓法有較高的浸出效率、較快的浸出速度和較低的浸出劑用量等優(yōu)點(diǎn)。但也存在著能耗高、對(duì)設(shè)備的要求高、設(shè)備的投入和維修費(fèi)用高的不足。在對(duì)目的元素浸出率提高的同時(shí)，各種伴生元素的浸出率也同時(shí)提高；而且操作技術(shù)復(fù)雜等缺點(diǎn)也嚴(yán)重制約它的推廣。例如，高壓高溫法從硫化鎳精礦中用硫酸浸出鎳(中國(guó)專利CN1352308A)的方法，要求浸出過程的總壓達(dá)1.01.3X106Pa，氧氣分壓達(dá)23X105Pa，浸出溫度達(dá)10018(TC，浸出時(shí)間為16小時(shí)。又如，美國(guó)專利(US5855858)在O.22.0X106Pa的高壓和9016(TC的高溫下，用硫酸(40g/l)+鹽酸(10-12g/l)浸出硫化鎳精礦，浸出時(shí)間為0.55.0小時(shí)，浸出率約為9099%。常溫常壓法浸出硫化鎳精礦的優(yōu)點(diǎn)是明顯的首先節(jié)省了能耗；不需要特別的耐高溫高壓的設(shè)備；有較低的設(shè)備投入和設(shè)備維修費(fèi)用；有較大的安全性和較寬的適應(yīng)性；伴生元素的浸出也較低，從而有利于下一步的除雜工序。但其缺點(diǎn)也是明顯的如較慢的浸出速度；較低的浸出率；較大的設(shè)備體積和較長(zhǎng)的操作時(shí)間；較低的產(chǎn)出效率和較多的浸出劑用量等。但為了加快浸出速度，除過堆浸以外，真正在常溫常壓下的浸出過程很少。例如，美國(guó)專利(US2008050294)從鎳品位較低的硫化鎳精礦里浸鎳，用202223g/l的硫酸，在8(TC下浸出3小時(shí)，浸出率約72%;又如，中國(guó)發(fā)明專利(200710065624.1)用硫酸從硫化鎳精礦中浸鎳，硫酸的濃度為100120g/l，溫度為508(TC，浸出時(shí)間為1.52.0小時(shí)，浸出率為7591%。為克服常溫常壓浸出的缺點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)，影響硫化鎳精礦浸出速度的原因主要有兩個(gè)一是由于硫化鎳及其伴生元素存在形態(tài)的復(fù)雜性；二是由于還原的元素硫在鎳精礦微粒表面的吸附導(dǎo)致其擴(kuò)散困難，反應(yīng)緩慢。為解決前一問題，研究者們使用了各種氧化劑，如純氧，臭氧，氯氣，過氧化氫，三價(jià)鐵離子等來增加鎳離子的有效濃度，提高浸出速度；為克服后一困難，除加強(qiáng)攪拌以外，有的還提高了反應(yīng)溫度，用機(jī)械攪拌的波動(dòng)和高溫下溶液的湍流降低吸附的速度，減少吸附層的厚度。但前者的問題在于氣體類氧化劑都不易保存，而且有的價(jià)格較高，有的對(duì)操作人員不安全；而后者在于機(jī)械攪拌有個(gè)限度當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某個(gè)極限時(shí)，無論怎樣增加攪拌轉(zhuǎn)速，對(duì)吸附層的減薄都毫無作用。而高溫操作也不能完全消除吸附層，且有高耗能的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，尋找一種從硫化鎳精礦里提取鎳的新方法。該方法能夠基本兼容上述兩類方法的主要優(yōu)點(diǎn)即基本能在常溫常壓下浸出從而省能、降耗且不需特殊高壓裝備，同時(shí)具有較快地浸出速度。本發(fā)明的技術(shù)方案在超聲波作用下，鎳粒表面的硫吸附層得到一定程度的清除，使鎳粒表面裸露出來。超聲波的空化作用減薄了液-固邊界層，強(qiáng)化了傳質(zhì)，也降低了浸出時(shí)元素硫吸附和反應(yīng)產(chǎn)物導(dǎo)致的阻力膜，加速了反應(yīng)進(jìn)行。以少量硫酸和硝酸鈉的水溶液，氧化酸解浸出硫化鎳精礦。該法具有常壓操作，反應(yīng)速度快，浸出率高，且氧化劑為固體硝酸鹽，相對(duì)安全的特點(diǎn)。本發(fā)明按以下步驟進(jìn)行保證鎳精礦粉礦的粒度為0.150.08mm占90%以上；將鎳礦粉與水混勻成礦漿置于不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)，其中水與鎳礦重量比為530:l;加入氧化劑，其中所述的氧化劑可以是硝酸鈉、硝酸鉀、純氧、過氧化氫或臭氧，優(yōu)選加入固體氧化劑硝酸鈉或硝酸鉀，其中固體氧化劑與鎳礦重量比為0.51.0:1;再加入98%濃硫酸，其中濃硫酸與鎳礦重量比為0.51.1:l，最后在超聲波不銹鋼探頭(頻率20.02kHz，功率為50150W)作用下，常溫常壓下共浸取4060min。本發(fā)明可能涉及的主要化學(xué)反應(yīng)方程如下Ni3S2+2N03—+8H+—3Ni2++2S+2N0+4H20或Ni3S2+2N03—+8H+—3Ni2++2S+N02+4H20本發(fā)明達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)鎳浸出率95%99%。與現(xiàn)有的其它浸鎳技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)①使用固體硝酸鈉或硝酸鉀作為氧化劑。避免了氣體氧化劑較不易保存及安全方面的隱患；②使用超聲波強(qiáng)化硫化鎳精礦的浸出過程，不但在分子水平上提高了反應(yīng)物和生成物的傳質(zhì)速度，而且降低了反應(yīng)的活化能，超聲波作用于浸出過程退化的熱能也在一定程度上強(qiáng)化了反應(yīng)過程，能量得到充分利用；③反應(yīng)速率快，浸出率高。達(dá)到97X99X的浸出率僅用4060min，避免了一般同類浸出中較長(zhǎng)的浸出時(shí)間和大部分情況下較低的浸出率；④對(duì)鎳精礦粒度要求低。鎳精礦粒度90%以上為0.150.08mm，這正好相當(dāng)于市售的工業(yè)粉礦IOO目200目，能與現(xiàn)有的工藝銜接。避免了同類浸出中鎳礦磨細(xì)程度要求更高的缺點(diǎn)；浸出過程為常壓，無額外供熱。避免了很多同類浸出中高達(dá)數(shù)百度的浸出溫度和某些浸出過程高達(dá)1.3X106帕的壓力。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明(實(shí)例中所用硫化鎳精礦均來自金川鎳公司的粉礦)實(shí)施例1硫化鎳精礦組成(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>將硫化鎳精礦磨細(xì)至0.15mm左右，準(zhǔn)確稱取2g與水?dāng)嚢杌靹虺傻V漿于100ml不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)，水與硫化鎳精礦重量比為30:l，加入固體氧化劑硝酸鈉，硝酸鈉與硫化鎳精礦重量比為0.825:l，攪拌lOmin后，再加入98%濃硫酸，濃硫酸與硫化鎳精礦重量比為l.1:1，同時(shí)在超聲波作用下，常壓共浸出40min，完全不用專門加熱(但超聲波與溶液分子作用的退化熱可使溫度有所升高，下同)，超聲波頻率20.02kHz，功率為90W，鎳浸出率為98.22%。實(shí)施例2硫化鎳精礦組成同實(shí)施例1，將硫化鎳精礦磨細(xì)至0.08mm左右，準(zhǔn)確稱取10g與水?dāng)嚢杌靹虺傻V漿于500ml不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)，水與鎳礦重量比為20:l，加入固體氧化劑硝酸鈉，硝酸鈉與硫化鎳精礦重量比為l:1，攪拌10min后，再加入98X濃硫酸，濃硫酸與硫化鎳精礦重量比為1.33:1，最后在超聲波作用下，常壓共浸出50min，完全不用專門加熱，超聲波頻率20.02kHz，功率為120W，鎳浸出率為98.31%。實(shí)施例3硫化鎳精礦組成同實(shí)施例1，將硫化鎳精礦磨細(xì)至0.lmm左右，準(zhǔn)確稱取10g與水?dāng)嚢杌靹虺傻V漿于500ml不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)，水與硫化鎳精礦重量比為20:l，加入固體氧化劑硝酸鉀，硝酸鉀與硫化鎳精礦重量比為0.8:l，攪拌10min后，再加入98X濃硫酸，硫酸與硫化鎳精礦重量比為1.4:l，同時(shí)在超聲波作用下，常壓共浸出50min，完全不用專門加熱，超聲波頻率20.02kHz，功率為120W，鎳浸出率為97.79%。權(quán)利要求超聲波作用下硫化鎳精礦的快速直浸法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行將鎳礦粉碎，使其礦粒度為0.15～0.08mm占90％以上；將鎳礦與水混勻成礦漿置于不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)；加入氧化劑；再加入98％濃硫酸，其中濃硫酸與鎳礦重量比為0.5～1.1∶1，最后在超聲波作用下，常溫常壓下浸取40～60min。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波作用下硫化鎳精礦的快速直浸方法，其特征在于其中水與鎳礦重量比為530:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波作用下硫化鎳精礦的快速直浸方法，其特征在于所述的氧化劑可以是硝酸鈉、硝酸鉀、純氧、過氧化氫或臭氧；其中固體氧化劑與鎳礦重量比為o.5i.o:i。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波作用下硫化鎳精礦的快速直浸方法，其特征在于所述超聲波頻率20.02kHz，功率為50150W。全文摘要超聲波作用下硫化鎳精礦的快速直浸法，屬于重有色金屬濕法冶金領(lǐng)域。按照下述步驟進(jìn)行將鎳礦粉碎(或直接使用市售粉礦)，使其礦粒度為0.15～0.08mm占90％以上；將鎳礦與水混勻成礦漿置于不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)，其中水與鎳礦重量比為5～30∶1；加入氧化劑，其中所述的氧化劑可以是硝酸鈉或硝酸鉀；其中固體氧化劑與鎳礦重量比為0.5～1.0∶1；再加入98％濃硫酸，其中濃硫酸與鎳礦重量比為0.5～1.1∶1，最后在超聲波作用下，其中所述超聲波頻率20.02kHz，功率為50～150W；常壓常溫下直接浸取40～60min。本發(fā)明具有常壓操作，反應(yīng)速度快，浸出率高，達(dá)到97％～99％的浸出率僅用40～60min，且使用固體硝酸鹽為氧化劑，相對(duì)安全、便宜的特點(diǎn)。文檔編號(hào)C22B3/00GK101717857SQ20091018428公開日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年8月18日優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日發(fā)明者季振源,李小霞,李敬生,杜飛虎申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)