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微波辅助硫酸浸出低品位红土镍矿研究

作　者: 苏秀珠
导　师: 池汝安；车小奎
学　校: 武汉工程大学
专　业: 化学工程
关键词: 硫酸浸出 红土镍矿 动力学 添加剂 微波辅助
分类号: TF815
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


在微波辅助的条件下,采用硫酸直接浸出红土镍矿中的镍和钴,探讨了浸出过程中各种单因素:时间、硫酸浓度、浸出温度和微波功率等对镍和钴浸出率的影响。依据单因素试验所得结果确定了正交试验因素和水平,得出最优化的浸出条件:微波功率,600 W;硫酸浓度,25%（v/v）;浸出时间,1.5 h;温度,90℃。在最佳的浸出条件下,考察了浸出过程的动力学,结果表明浸出过程符合收缩未反应芯模型。通过Arrhenius经验公式,由不同温度下的InK-1/T图,计算得到镍、钴浸出的表观活化能分别为43.0 kJ/mol和87.7 kJ/mol。镍的浸出过程受表面化学反应控制,钴的浸出过程受内扩散控制,钴较难浸出,浸出速率较慢。同时提高镍和钴的浸出率,是本课题研究的主要内容。在微波功率,600 W;硫酸浓度,25%（v/v）;浸出时间,60 min;温度,90℃条件下,镍、钴的浸出率分别为82.7%、39.7%。为了提高镍、钴浸出率,在浸出过程中加入不同的氧化型和还原型添加剂:（NH4）2S2O8、Ca（ClO）2、H2C2O4、CuCl、NaNO2、Na2S2O3,考察了添加剂对镍、钴的浸出率的影响。结果表明,在微波功率,600 W;硫酸浓度,25%（v/v）;浸出时间,60 min;温度,90℃的条件下,加入NaNO2后,浸出反应5 min后,钴可达浸出平衡,浸出率为85.2%,60 min后,镍可达浸出平衡,浸出率为90.5%。相同条件下加入Na2S2O3后,浸出反应5 min后,钴可达浸出平衡,浸出率为70.2%,60 min后,镍可达浸出平衡,浸出率为90.7%。加入其它添加剂H2C2O4、CuCl、（NH4）2S2O8、Ca（ClO）2,镍、钴浸出率依次是86.7%、85.5%、85%、89.3%和80.7%、80.6%、51.5%、33.5%。添加剂的加入可大大提高镍、钴的浸出率,缩短浸出时间。采用微波辅助硫酸直接浸出低品位褐铁矿型红土镍矿的方法,具有低能耗、浸出选择性强、生产效率高、环境污染小等优点。随着将来这一工艺的进一步完善,将会对我国红土镍矿处理技术的进步以及工业应用产生具有一定的指导作用。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章 文献综述  9-23
  1.1 镍的性质、用途及消费  9-11
    1.1.1 镍的性质  9
    1.1.2 镍用途  9-10
    1.1.3 不锈钢需求情况  10-11
  1.2 中国镍矿资源特点、分布及利用情况  11-12
  1.3 国外红土镍矿的分布及利用现状  12-13
  1.4 红土镍矿的冶金工艺  13-20
    1.4.1 湿法工艺  14-16
    1.4.2 火法工艺  16-18
    1.4.3 火湿法结合工艺  18-19
    1.4.4 微生物浸出工艺  19-20
    1.4.5 其它处理工艺  20
  1.5 红土镍矿处理工艺的发展趋势  20-21
  1.6 课题研究目的和意义  21-23
第2章 实验方法  23-29
  2.1 试验原料  23
  2.2 微波加热理论基础  23-25
  2.3 试剂和设备  25-26
  2.4 试验方法  26
  2.5 试验流程图及反应器  26-29
第3章 微波加热硫酸直接浸出红土镍矿的试验研究  29-47
  3.1 单因素实验  29-32
    3.1.1 硫酸浓度对镍和钴浸出率的影响  29-30
    3.1.2 微波功率对镍和钴浸出率的影响  30-31
    3.1.3 微波时间对镍和钴浸出率的影响  31
    3.1.4 微波温度对镍和钴浸出率的影响  31-32
  3.2 正交试验  32-36
  3.3 浸出动力学研究  36-46
    3.3.1 浸出动力理论基础  36-37
    3.3.2 浸出过程及数学模型  37-39
    3.3.3 浸出动力学研究  39-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章 微波辅助硫酸浸出红土镍矿工艺条件的优化  47-67
  4.1 添加剂对镍、钴浸出率的影响  47-59
    4.1.1 Na_2S_20_3 对镍、钴浸出率的影响  48-49
    4.1.2 NaN0_2 对镍、钴浸出率的影响  49-50
    4.1.3 H_2C_20_4 对镍、钴浸出率的影响  50-51
    4.1.4 (NH_4)_2S_20_8 对镍、钴浸出率的影响  51-52
    4.1.5 氧化剂或还原剂对镍、钴浸出率的影响综合比较  52-54
    4.1.6 矿渣的XRD、红外光谱表征  54-59
  4.2 不同温度下NA_2S_20_3 对镍、钴浸出的影响  59-65
  4.3 本章小结  65-67
第5章 结论  67-69
参考文献  69-73
研究生期间发表的学术论文及申请专利  73-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 有色金属冶炼 > 重金属冶炼 > 镍
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