硫化鎳精礦微負壓濃硫酸焙燒浸出試驗研究

田建華

（廣西銀億新材料有限公司，廣西 玉林 537000）

近些年，由于新能源汽車產業的迅猛發展，各電池材料生產商都在搶占氫氧化鎳中間品市場。而硫化鎳精礦品由于浸出難度較大，市場供應相對富余，為此，研究開發安全、高效的硫化鎳精礦浸出工藝就變得很有意義。

硫化鎳主要有火法、濕法、微生物等浸出工藝[1]，濕法浸出工藝主要有氧壓浸出、常壓氨浸法、加壓氨浸法等[2]。本試驗探索一種新的浸出工藝——微負壓濃硫酸焙燒浸出。

1 試驗

1.1 試驗原料

硫化鎳精礦為國外某濕法冶煉企業，使用H2S沉鎳產出的硫化鎳精礦，外觀為黑色，散形狀粉末，純度較高，化學成 分（%）：Ni 50.11、Co 0.73、Mn 0.0065、Fe 6.37、Cu 0.0062、Zn 0.47、S 32.01、H2O 8.0。

1.2 實驗原理

1.2.1 濃硫酸焙燒浸出

硫化鎳精礦中，主要有價金屬以硫化物形式存在，本工藝利用濃硫酸的強氧化性將S2-氧化，以S單質析出，自身被還原放出SO2氣體，有價金屬生成可溶硫酸鹽得以回收。主要方程式如下：

由于98%的濃硫酸沸點高達338.2℃，因此，本方法不需要加壓即可保證有較高的反應溫度。微負壓是為了將反應產生的SO2氣體，引入尾氣吸收裝置，因此只需略低于常壓即可。

1.2.2 硫磺回收

在125℃～158℃時，單質硫具有很低的粘度（0.096-0.079P），近似于水的粘度，此時硫單質具有良好的流動性，熱熔過濾法就是基于此原理使浸出渣中的硫單質與其他物質分離，達到硫磺回收的目的。

1.3 試驗方法及設備

浸出：稱取一定量的鎳精礦于瓷坩堝，加濃硫酸混合均勻，置于真空管式爐內，開啟抽氣泵，保持管內微負壓，開啟加熱電源，達到預定溫度后，開始計時，反應結束后，取出物料，加水攪拌溶解1h，浸出渣加水洗滌至近中性，分析檢測，計算回收率。

硫磺回收：取一定量洗滌至近中性的硫化鎳浸出渣，在電熱鼓風爐內105℃烘干，再升至130℃恒溫，使之融化，在保溫狀態下熱過濾，分離得到液體硫磺。

主要實驗設備：1200℃開啟式管式爐（SKGL-1200C）；電熱鼓風干燥箱（DL-101-2SB）。

2 結果與討論

2.1 濃硫酸焙燒浸出

2.1.1 焙燒溫度

稱取鎳精礦25g、濃硫酸75g，一式六份，混合均勻，分別在160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃條件下，焙燒浸出6h，反應物料加水攪拌溶解1h，浸出渣加水洗滌至近中性，分析檢測，計算回收率。溫度對浸出率的影響見圖1。

從圖1可以看出，隨著溫度的升高，鎳浸出率隨之提高，當焙燒溫度為200℃時，鎳精礦的浸出率為99.63%，且隨溫度繼續升高，浸出率趨于平緩，因此焙燒溫度定為200℃。

圖1 焙燒溫度對浸出率的影響

2.1.2 焙燒時間

圖2 焙燒時間對浸出率的影響

稱取鎳精礦25g、濃硫酸75g，一式四份，混合均勻，在200℃條件下，分別焙燒浸出3h、4h、5h、6h，時間對浸出率的影響見圖2。

從圖2可以看出，隨著時間的延長，鎳浸出率隨之提高，當焙燒時間為4h時，鎳精礦的浸出率為98.87%，且隨時間的延長，浸出提高不明顯，因此焙燒時間定為4h。

2.2 硫磺回收

取硫化鎳浸出渣，加水洗滌至近中性，105℃烘干至恒重，測得硫磺含量為93.4%。取2000g干渣，置于烘箱130℃恒溫熱熔，趁熱過濾，得到硫磺1716.1g，硫磺回收率為91.87%，經檢測分析硫磺達到商品硫磺優等品指標（GB/T2449.1-2014）。浸出渣回收硫磺后，可返回進行二次焙燒浸出。

3 結論

通過硫化鎳精礦的濃硫酸焙燒浸出實驗，得出最佳的浸出工藝條件：溫度200℃、時間4h、酸礦比2.5，在此條件下鎳的浸出率為98.73%，渣含鎳1.92%。熱熔回收91.87%的硫磺后，渣含鎳富集7倍，可再次返回焙燒浸出，進一步提高鎳、硫的回收率。該工藝流程短、能耗低。