回收鎳浸出渣中有價金屬的工藝研究及應用

王玉芳

(金川集團有限公司火法冶金研究所,金昌 737100)

回收鎳浸出渣中有價金屬的工藝研究及應用

王玉芳

(金川集團有限公司火法冶金研究所,金昌 737100)

提出利用轉爐處理鎳浸出渣的工藝,經實驗室試驗得到最優條件為:溫度 1300℃,碳質還原劑率 3%,硅質熔劑率 10%,鈣質熔劑率 7%,時間 30min,在此最優條件下進行工業擴大試驗,Ni、Cu直收率分別為 96.18%和 96.85%,貴金屬中 Pt、Pd、Au直收率分別為 98.82%、95.32%和 98.34%。

鎳浸出渣;碳質還原劑;轉爐;工業應用

1 前言

某公司精煉廠加壓浸出車間在生產過程中約產出 10%～15%的鎳浸出渣,渣中除含有少量鎳、銅等有價金屬外,還富集了大量的金、鉑、鈀等貴金屬[1],隨著加壓浸出車間產能的擴大,渣量日益增多,充分利用公司現有生產流程,回收浸出渣中的貴金屬和有價金屬,不僅可以帶來良好的經濟效益,同時也能避免大量渣堆存的帶來的環境污染,對公司的可持續發展具有非常重要的意義[2]。

2 基本原理

經分析檢測,在生產過程中,貴金屬如 Au、Pt、Pd等全部進入鎳浸渣中,少部分的Ni、Cu以高價硫化物的形式進入渣中,Fe則主要以 Fe2O3的形式存在于渣中[3],在加入碳質還原劑的條件下,可將鎳浸渣中的 Fe還原成為 FeO,并與加入的硅質熔劑發生造渣反應,Ni、Cu的高價硫化物則分解生成低價態硫化物形成鎳锍,貴金屬同時在锍中得到富集[4]。主要發生的化學反應有:

在反應過程中,加入部分鈣質熔劑一方面參與造渣反應,另一方面可以進一步降低爐渣的比重和熔點,促進渣、锍更好的澄清分離。如圖 1所示,在FeO-SiO2-CaO三元系狀態圖中,鐵橄欖石附近的熔點約為1473K,當加入CaO后,熔點可降至鈣鐵橄欖石附近約為 1373K左右[5]。

3 試驗方法

分別進行了實驗室試驗以及工業擴大試驗,其中實驗室試驗在馬弗爐中進行,根據物料平衡計算結果,試驗過程中確定還原劑率為 3%,保溫時間控制在30min左右,試驗規模300g/次,鎳浸渣主要化學組成如表 1;工業試驗在轉爐中進行,試驗規模 8t/次,采用實驗室試驗最優條件,試料主要化學組成如表 2;碳質還原劑、硅質熔劑和鈣質熔劑基本化學組成分別見表 3、表4和表5。

圖 1 FeO-SiO2-CaO系狀態圖

表 1 鎳加壓浸出渣主要化學組成 /%

表 2 擴大試驗試料主要化學組成 /%

表 3 碳質還原劑基本化學組成 /%

表 4 硅質熔劑基本化學組成 /%

表 5 鈣質熔劑基本化學組成 /%

4 試驗內容

4.1 實驗室試驗

4.1.1 溫度以及還原劑率的選擇

在固定還原劑率 3%,保溫時間 30min的條件下,將馬弗爐從 1200℃升溫至 1400℃,考察溫度對試驗的影響,試驗結果表明:在不加熔劑的情況下,即使升溫至 1400℃,試料部分熔化,但流動性很差,渣锍無法分離;在添加硅質熔劑的情況下,升溫至1300℃,即可實現渣锍的良好分離。因此,在試驗過程中,選取最佳試驗溫度為 1300℃。

4.1.2 硅質熔劑率對試驗的影響

在固定還原劑率 3%,保溫時間 30min,溫度1300℃,鈣質熔劑率 5%的條件下,分別考察了硅質熔劑率對Ni、Cu直收率以及Au、Pt、Pd等貴金屬直收率的影響,如圖 2所示。

從圖 2可以看出,隨著硅質熔劑率的增大,Ni、Cu以及 Pt、Pd、Au等貴金屬的直收率隨之增大,當硅質熔劑率達到 10%以后,增長幅度變化較小,因此選擇最佳硅質熔劑率為 10%。

圖 2 硅質熔劑率對金屬直收率的影響

在固定還原劑率 3%,保溫時間 30min,溫度1300℃,硅質熔劑率 10%的條件下,分別考察了鈣質熔劑率對Ni、Cu直收率以及 Pt、Pd、Au等貴金屬直收率的影響,如圖 3所示。

4.1.3 鈣質熔劑率對試驗的影響

圖 3 鈣質熔劑率對金屬直收率的影響

從圖 3可以看出隨著鈣質熔劑率的增加,Ni、Cu以及 Pt、Pd、Au等貴金屬的直收率隨之增大,當鈣質熔劑率達到 7%左右,各有價金屬直收率均達到最優,因此選取最佳鈣質熔劑率為 7%。

綜上所述,可以得到處理鎳浸出渣最優工藝條件為固定還原劑率 3%,時間 30min,溫度 1300℃,硅質熔劑率 10%,鈣質熔劑率 7%,完全符合現有轉爐生產工藝操作條件,因此,在轉爐上開展了處理鎳浸渣工業擴大試驗。

4.2 工業擴大試驗

在最優條件下,利用轉爐共進行了 4爐次試驗,每爐處理鎳浸出渣 8t(含水 4%左右),試驗結果良好,渣锍冷卻分離后,檢斤共獲得锍 10.20t,渣17.648t。其中Ni、Cu及 Pt、Pd、Au等貴金屬在锍和渣中的分布如表 6所示。

表 6 Ni、Cu、Pt、Pd、Au在锍和渣中的分布

由表 6可以看出,在轉爐擴大試驗過程中,Ni、Cu直收率分別為 96.18%和 96.85%,結果產生了一定正偏差,這主要是物料檢斤過程中造成的;Pt、Pd直收率分別為 98.82%和 95.32%,由于 Pt、Pd在渣中含量太低,從而在渣中未檢測出,因此造成了一定負偏差;Au直收率為 98.34%,造成正偏差的原因主要是分析誤差。

5 結論和建議

(1)利用轉爐處理加壓鎳浸出渣是回收其中有價金屬的有效途徑,既不影響現有生產工藝流程,又可以獲得很好的有價金屬直收率,其中Ni、Cu直收率分別為 96.18%和 96.85%,Pt、Pd、Au直收率為98.82%、95.32%和 98.34%;

(2)利用轉爐處理加壓鎳浸出渣最優工藝條件為:溫度 1300℃,碳質還原劑率 3%,硅質熔劑率10%,鈣質熔劑率 7%,時間 30min,完全符合現有轉爐生產工藝操作條件;

(3)利用轉爐處理加壓鎳浸出渣可以有效富集渣中的有價金屬和貴金屬,但產出的锍并不能直接作為產品,可納入現有高鎳锍處理工藝流程一并處理,最終實現有價金屬的綜合回收[6]。

REFERENCES

[1] 李國成,朱紅斌.哈賈瓦爾塔精煉廠的鎳浸出工藝.金川科技, 2006,(2):32-35.

[2] 盛廣宏,翟建平.鎳工業冶金渣的資源化.金屬礦山,2005, (10):68-71.

[3] 羅遠輝,王穎,黃小珂,等.高冰鎳浸出機理及工藝研究.有色金屬(冶煉部分),2002,(1):2-6.

[4] 傅崇說主編.有色冶金原理[M].北京:冶金工業出版社, 1984.

[5] ZHANG Yan-ling,ZHANG Rui,Eiki kasal,et al.Vaporization behavior of lead from the FeO-CaO-SiO2-Al2O3 slag system. Journal of University of Science and Technology Beijing.2008 (15):671-677.

[6] 孫倬主編.重有色金屬冶煉設計手冊·銅鎳卷[M].北京:冶金工業出版社,1996.

Industrial Study and Application on Recycling ValuableM etals in NickelLeaching Slag

WANG Yu-fang
(Pyrometallurgical Institute,JNMC,Jinchang,Gansu,China 737100)

A new process of treating nickel leaching slagwith converter has been proposed in the article.Under the optimum conditions,that adding 3%carbonaceous,10%siliceous flux and 7%calcareous flux in the temperature of 1300℃for 30min.The results from lab and industrial experiments show that the recovery ratio of Ni,Cu is 96.18%and 96.85%,and the recovery ratio of noble metals,such as Pt,Pd,Au can reach 98.82%,95.32%and 98.34%.

nickel leaching slag;carbonaceous reducing agent;converter;industrial application

book=44,ebook=61

TF815

A

1009-3842(2010)02-0044-03

2010-03-12

王玉芳(1969-),女,甘肅永登人,本科,工程師,主要從事有色金屬冶煉工作研究。E-mail:wyf10234@163.com