第五次课氧化镍矿的湿法冶金3课件.ppt
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- 第五 氧化 湿法 冶金 课件
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1、镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy 镍镍 冶冶 金金Nickel Metallurgy(4学时)学时)镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy1第第 六六 节节氧化镍矿的湿法冶金氧化镍矿的湿法冶金镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy2 含镍较高的含镍较高的硅镁镍矿硅镁镍矿目前仍多用火法处理,目前仍多用火法处理,湿法则用来处理含镍贫的湿法则用来处理含镍贫的红土矿红土矿。 湿法冶炼可以处理资源丰富的湿法冶炼可以处理资源丰富的低品位矿石低品位矿石,并能并能回收钴回收钴。湿法工艺可概括为两种流程:。湿法工艺可概括为两种流程:氨浸氨浸法法适用于含硅酸盐较多、氧化镁较高的矿石;
2、而适用于含硅酸盐较多、氧化镁较高的矿石;而褐铁矿高、氧化镁较低的矿石则适于褐铁矿高、氧化镁较低的矿石则适于酸浸法酸浸法。 酸浸因耗酸大又不能再生,选择性浸出差和酸浸因耗酸大又不能再生,选择性浸出差和腐蚀设备等原因而应用不广。腐蚀设备等原因而应用不广。 氨浸法的代表性工厂为古巴的氨浸法的代表性工厂为古巴的尼加罗厂尼加罗厂,酸,酸浸法的代表性工厂为古巴的浸法的代表性工厂为古巴的毛阿湾镍厂毛阿湾镍厂。 镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy3一、氧化镍矿还原焙烧一、氧化镍矿还原焙烧低压氨浸低压氨浸 氨浸法是基于红土矿中的氨浸法是基于红土矿中的镍一般与铁结合成铁镍一般与铁结合成铁酸盐酸盐状态,
3、经还原焙烧使状态,经还原焙烧使铁酸镍转变成金属镍或镍铁酸镍转变成金属镍或镍铁合金铁合金,以便在氨液中溶解。,以便在氨液中溶解。 以古巴尼加罗厂为代表,其规模为年处理矿石以古巴尼加罗厂为代表,其规模为年处理矿石1780Kt(平均含镍(平均含镍1.3%,钴,钴0.07%),年产烧结氧),年产烧结氧化镁化镁16170t(Ni90%),镍的实收率,镍的实收率70.4%,钴浸出率,钴浸出率1820%,氨耗,氨耗410kg/t镍,二氧化碳耗量镍,二氧化碳耗量551kg/t镍。镍。镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy4氨浸法流程的优点氨浸法流程的优点:A.碳铵溶液碳铵溶液既能选择性溶解焙砂中的镍、
4、铜、钴,生成既能选择性溶解焙砂中的镍、铜、钴,生成稳定的络合物,又能成功地分离回收。而铁、锌、镁稳定的络合物,又能成功地分离回收。而铁、锌、镁等一般溶解度很小,且在此后的生产过程中大部分能等一般溶解度很小,且在此后的生产过程中大部分能水解除去。水解除去。B.碳铵溶剂易于回收,返回使用。碳铵溶剂易于回收,返回使用。C.物料腐蚀性弱,设备多数可用碳钢制。物料腐蚀性弱,设备多数可用碳钢制。D.采用常压浸出,设备结构简单。采用常压浸出,设备结构简单。 镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy5氨浸法流程的缺点氨浸法流程的缺点:A.能耗较高能耗较高:用硫化镍矿生产镍其总能耗约:用硫化镍矿生产镍其总
5、能耗约22Kw.h/kg镍,镍,而用氧化镍矿其总能耗要比硫化矿大而用氧化镍矿其总能耗要比硫化矿大13倍。倍。B.镍、钴回收率低镍、钴回收率低:尼加罗厂镍的总回收率:尼加罗厂镍的总回收率70.4,钴的浸,钴的浸出率出率1820,并且只富集在烧结氧化镍中。,并且只富集在烧结氧化镍中。C.浸出、洗涤作业的液固分离一般采用浸出、洗涤作业的液固分离一般采用浓密机浓密机,物料在系统,物料在系统中停留时间长(约中停留时间长(约72h),设备容积大,厂区占地面积大。),设备容积大,厂区占地面积大。镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy61、氧化镍矿选择性还原焙烧、氧化镍矿选择性还原焙烧 氧化镍矿选择性
6、还原焙烧的氧化镍矿选择性还原焙烧的目的目的是为了使镍钴氧化物是为了使镍钴氧化物还原成易溶于还原成易溶于NH3CO2H2O系溶液中的系溶液中的金属镍钴或镍金属镍钴或镍钴合金钴合金,同时同时使铁的高价氧化物大部分只还原成使铁的高价氧化物大部分只还原成Fe3O4,仅少量为金属铁。仅少量为金属铁。 还原焙烧多用还原焙烧多用沸腾焙烧炉沸腾焙烧炉,也有用多膛焙烧炉的。,也有用多膛焙烧炉的。焙烧炉料要求含水焙烧炉料要求含水45%和粒度小于和粒度小于3mm。 焙烧时控制好气相中焙烧时控制好气相中CO2:CO或或H2O:H2的比例,则的比例,则镍镍钴可优先还原成金属,而钴可优先还原成金属,而Fe2O3只能还原成
7、只能还原成Fe3O4,不会生,不会生成金属铁。但因矿石中的氧化物不完全是游离状态,且为成金属铁。但因矿石中的氧化物不完全是游离状态,且为了提高还原反应速度,了提高还原反应速度,需要更高一些的需要更高一些的CO或或H2浓度浓度。镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy72、氨浸、氨浸 焙烧矿中的镍、钴、铁在空气存在的情况下,按下列焙烧矿中的镍、钴、铁在空气存在的情况下,按下列反应在反应在NH3CO2H2O系溶液中溶解,而形成系溶液中溶解,而形成氨络离子氨络离子:Ni + O2 + nNH3 + CO2 = Ni(NH3)n2+ + CO32-Co + O2 + nNH3 + CO2 = C
8、o(NH3)n2+ + CO32-2Co + 3/2 O2 + nNH3 + 3CO2 = 2Co(NH3)n3+ + 3CO32-Fe + O2 + nNH3 + CO2 = Fe(NH3)n2+ + CO32-FeO + nNH3 + CO2 = Fe(NH3)n2+ + CO32-镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy8 当有空气存在时,当有空气存在时,Fe(NH3)n2+极不稳定而迅速氧化为极不稳定而迅速氧化为三价铁,并在三价铁,并在pH约等于约等于10的高碱浸出液中水解沉淀:的高碱浸出液中水解沉淀:Fe(NH3)n2+ + 3/2O2 + 3H2O = 2Fe(OH)3 +
9、nNH3 二价镍氨络离子和三价估氨络离子在二价镍氨络离子和三价估氨络离子在NH3CO2H2O系溶液中不稳定常数较小,故能系溶液中不稳定常数较小,故能稳定存在稳定存在于溶液中,于溶液中,从而达到从而达到镍钴与铁分离镍钴与铁分离的目的。的目的。 浸出成品液送除铁和蒸氨处理,浸出渣洗涤后作炼浸出成品液送除铁和蒸氨处理,浸出渣洗涤后作炼铁原料。铁原料。镍冶金镍冶金Nickel Metallurgy93、成品液蒸氨、成品液蒸氨 蒸氨的蒸氨的目的目的是使镍钴氨络合物分解成是使镍钴氨络合物分解成碱式碳酸镍碱式碳酸镍和和氢氢氧化钴氧化钴沉淀析出,同时回收沉淀析出,同时回收NH3和和CO2,返回浸出系统。,返回
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