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合理利用镍自然资源和二次资源是可持续发展的要求。本文利用三种含镍原料,采用三条工艺路线分别制备了镍产品-镍铁合金粉、金属镍和硫酸镍晶体,同时回收到氧化铝和硫酸铜副产品。
采用氧化焙烧-氢气还原-磁选分离的方法在较低温度下从硫化镍精矿中制备镍铁合金粉。研究表明,产品中镍铁品位随还原时间和还原温度增加而增加,随氢气流量增加而略有降低,还原原料粒度在2.25μm左右有利于提高镍铁品位:磁性产品中镍铁品位受磁选条件影响,增强磁场强度有利于提高镍回收率,但降低了镍铁品位,磁选原料粒度适当减小有利于镍铁品位提高;产品中镍铁品位受原料影响。
将未反应核模型应用于氢气还原镍精矿氧化焙烧产物。研究表明,反应初始阶段还原过程为化学反应控制,反应后期为扩散控制。
采用碳酸钠钠化焙烧-氢气还原工艺从含镍废铝基催化剂中回收了金属镍和氧化铝。研究表明,氧化铝浸出率随固-固相反应温度增加、焙烧时间延长、无水碳酸钠比率增加以及废催化剂粒度减小而增加;氧化铝浸出率随浸出温度、搅拌速度、浸出时间和液固比增加而增加,随碱液浓度增加而先增加后减少;碳分产品经600℃和1200℃高温煅烧,分别制得γ型和θ型Al<,2>O<,3>产品。滤渣氢气还原实验表明,磁性产品中金属镍含量随还原时间延长和还原温度增加而增加。
将不可逆热力学建立的固一固相反应动力学模型应用于氧化铝和碳酸钠焙烧过程。证明在1073K氧化铝钠化焙烧控制步骤与氧化铝粒度有关。氧化铝粒度小于0.050mm,该固相反应由界面化学反应控制;氧化铝粒径在0.105~0.154mm,该固相反应由扩散控制。并得到了相应的动力学方程。
采用硫酸浸出一分步沉淀除杂质方法从含镍物料中制备了纯度为99.9%的硫酸镍晶体和硫酸铜粗产品。研究表明,镍浸出率随硫酸浓度、浸出时间和硫酸浓度一定时的液固比增加而增加;随浸出温度、硫酸用量一定时的液固比增加而先增加后降低;利用各种金属沉淀物生成pH的不同,分步沉淀分离金属,净化溶液。该工艺操作简单,可根据原料中元素含量回收有价值金属。
将不可逆热力学建立的液-固反应动力学模型应用于黑色氧化镍硫酸浸出过程。研究表明,在323K黑色氧化镍的硫酸浸出过程由化学反应控制,并得到反应动力学方程。