提高處理硫化鎳產能的試驗研究

李發祥，何承冬

(1.云南錫業研究院有限公司，云南 個舊 661000；2.昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南 昆明 650000)

0 引 言

某公司采用自產硫化鎳精礦氧壓浸出、除鐵、除硅鋁、萃取、電積的工藝生產金屬鎳板，電解陽極液返回氧壓浸出。但也存在一些問題陽極液體積膨脹、壓力釜生產能力達不到后續工序的處理量，希望經過擴容探索試驗為規模化生產提供設計依據。根據該公司的生產實際，用浸出液和洗水按一定比例搭配，加入(或不加)少量陽極液調漿，浸出技術除適當提高釜壓外其它參數均與生產控制相同，主要考查不同漿化條件對鎳浸出率和各種雜質走向，這樣生產上的大部分陽極液則可用沉淀碳酸鎳，其溶解液直接進入電積工序，從而減少凈化脫雜和萃取體系的處理量。

1 試驗原料

試驗原料為某公司自產硫化鎳精礦，調漿溶液(陽極液、浸出液)為電解車間和氧壓浸出車間所產，綜合洗水為生產過程中產出的所有洗水混勻所得，原料成分分析結果見表1。

表1 原料成分分析

2 氧壓浸出硫化鎳精礦的機理

在氧壓浸出過程中，硫化鎳氧化溶解為可溶性硫酸鹽的過程較為復雜。

1) 直接氧化為硫酸鎳，主要反應式是：

NiS+2O2=NiSO4

(1)

實際上硫化鎳精礦在常壓低溫干燥的過程中，活性硫化鎳就與空氣中的氧發生反應，生成硫酸鎳，該反應在加壓加溫的條件下必然發生。

2) 經歷NiS→Ni3S4(3NiS+S)→NiSO4的階段，主要反應是：

8NiS+O2+2H2SO4=2Ni3S4↓+2NiSO4+2H2O

(2)

2Ni3S4+3O2+6H2SO4=6NiSO4+6H2O+8S↓

(3)

其中(2)式和(3) 式合并，得：

2NiS+O2+2H2SO4=2NiSO4+2H2O+2S↓

(4)

上述反應最終生成硫酸鎳和元素硫。

3 試驗條件

固定技術條件：硫化鎳濕料0.9 kg(條件y-7、8、10、11、12、13、14、16為1.0 kg)，液固比6：1，反應釜溶液體積為3 L，轉速為600 轉/min，溫度95℃～105℃。

選擇性條件有：反應壓力，浸出液、陽極液及洗水在試驗中的加入比例，溶液反應的起始酸度。浸出起始酸度及調漿溶液配比條件見表2。

表2 氧壓浸出前調漿條件

備注：y-13為優化試驗，y-14、15、16為驗證試驗，其中試驗y-15調漿溶液中的浸出液為試驗y-14的氧壓浸出后液，試驗y-16調漿溶液中的浸出液為試驗y-15的氧壓浸出后液。

4 試驗結果

4.1 浸出液分析結果

浸出液成分及浸出率的分析結果，見表3。

表3 浸出液成分及浸出率

從表2、表3試驗結果表明，返回調漿浸出液占調漿用液總量的60%，其余完全用洗水或加部分陽極液，對鎳的浸出無太大的影響，浸出液中的鐵含量有所升高，其余雜質成分變化不大。在溫度固定條件下、起始酸度、反應時間以及反應釜壓力是影響浸出效果的主要因素，試驗y-4、5、6的起始酸度為80 g/L，浸出效果差，90 g/L左右的起始酸度較為合適；試驗y-1、2、6中反應時間從1～4 h，浸出效果也隨時間的延長而越好，根據生產實際反應時間為2～3 h較合適；試驗y-2、3、13或試驗y-7、12、8的兩組試驗對比也表明反應釜壓力從1.1～1.5 MPa時，浸出效果也隨反應釜壓力的增大而越好。

4.2 浸出渣分析結果

浸出渣成分及浸出率的分析結果，見表4。

表4 浸出渣成分及浸出率

試驗分析結果表明，由于浸出渣洗滌不充分，洗水中鎳含量較高，渣計鎳浸出率相對液計浸出率就要更合理些，浸出渣分析的試驗結果總體上也和浸出液分析的試驗結果相吻合。

鐵的浸出率較高均達到94%以上，硫的浸出率差別不大，在20%左右。優化試驗結果鎳的浸出率都在97%以上，浸出渣產率和鎳的浸出率差異不明顯。

4.3 結果分析

4.3.1 反應釜壓力對浸出的影響

調漿溶液分別用浸出液、洗水與陽極液相對比的兩組試驗來考查反應釜壓力對硫化鎳浸出的影響。

1)陽極液調漿時，反應釜壓力對浸出的影響見表5、圖1。

2)浸出液和洗水調漿浸出時，反應釜壓力對浸出的影響見表6、圖2。

表5 陽極液調漿時，反應釜壓力對浸出的影響

表6 浸出液調漿時，反應釜壓力對浸出的影響

圖1 陽極液調漿時，釜壓與渣含鎳的關系

圖2 浸出液調漿時，釜壓與渣含鎳的關系

從表5、表6、圖1、圖2可以看出，在溫度、酸度和攪拌強度等條件固定的情況下，反應釜的壓力增大，浸出渣中含鎳量顯著降低，鎳、鐵、硫浸出率相應提高，調漿溶液使用浸出液、洗水與陽極液對鎳浸出率基本無影響。

4.3.2 硫化鎳用浸出液和洗水浸出時，反應時間對浸出的影響

與生產(釜壓：1.1MPa)上對比，調漿溶液改用浸出液和洗水，以考查其反應時間對硫化鎳的氧壓浸出效果的影響，其結果見表7和圖3。

4.3.3 優化試驗與氧壓車間生產實際的對比

試驗y-13的優化條件與氧壓車間的生產實際相對比的結果見表8和圖4。

表7 反應時間對浸出的影響

表8 優化試驗與生產實際的對比

圖3 反應時間與渣含鎳的關系

圖4 優化實驗后，釜壓與渣含鎳的關系

從表7和圖3的試驗結果分析可見，當反應時間在1～4 h內，調漿溶液改用浸出液和洗水，隨反應時間的延長，浸出渣含鎳降低，鎳的浸出率提高，鐵、硫浸出率也相應提高。

從表8、圖4可以看出，在調漿溶液改用浸出液和洗水的優化試驗中，反應釜壓力由原來生產上的1.1 MPa增加到1.5 MPa后，鎳浸出率提高，鐵、硫浸出率也相應提高，浸出渣的含鎳品位降低。

4.4 驗證試驗的結果分析

利用試驗y-13的優化條件，考查其浸出液中雜質的走向，進一步驗證該試驗的生產可行性，其結果見表9。

表9 驗證實驗的結果分析

注：驗證試驗中試驗y-15的調漿溶液為試驗y-14的氧壓浸出后液和綜合洗水，試驗y-16的調漿溶液為試驗y-15的氧壓浸出后液和綜合洗水。

從表9的驗證實驗結果的分析中可見，硫化鎳隨浸出液和綜合洗水的循環浸出達3次后，其影響生產的主要雜質Fe、Al、Mn、SiO2等富集的程度很小，鎳的渣計浸出率基本穩定在98%左右，浸出渣含鎳為1.0%左右。

5 結 語

氧壓浸出擴容探索試驗取得了較好的成效，達到了預期的目的。

1)試驗表明反應釜壓力的升高利于浸出速率提高，降低浸出時間，增加硫化鎳精礦的投入，提高產量。

2)用浸出液和洗水按一定比例搭配調漿可以代替陽極液調漿進行硫化鎳的氧壓浸出，陽極液則可用沉淀碳酸鎳，其溶解液直接進入電積工序，從而減少凈化脫雜和萃取體系的處理量降低生產成本。

3)氧壓浸出擴容探索試驗取得了較好成效的基礎上，同年該公司完成技改工作。氧壓浸出系統調漿配制液用浸出液25%～42%，洗水58%～75%進行硫化鎳漿化。技改工作完成后的新工藝投入運行后生產較為穩定，各種技術經濟指標有較大提高：電鎳產量由70～75 t/月提高到110～115 t/月；生產成本由3.2 萬元/電鎳下降到2.6～2.8 萬元/電鎳；鎳金屬回收率提高了1%～1.5%。生產能力有較大幅度提高，達到了改造的目的年產電鎳1 200 t，系統抗風險能力明顯增強。