從硫酸錳溶液凈化廢渣中浸出鈷鎳的研究.pdf

1、鈷和鎳都是重要的戰(zhàn)略資源，它們被廣泛應(yīng)用于航空、航天、機械制造、電氣儀表及化工等工業(yè)部門。我國鈷鎳資源缺乏，且鈷鎳產(chǎn)品大多是通過火法冶煉礦物獲得，而適合火法冶煉的鈷鎳礦物資源已逐漸枯竭。因此，對鈷鎳二次資源的濕法回收利用具有重要的現(xiàn)實意義。本文利用錳礦浸出液凈化過程中產(chǎn)生的硫化渣，分別以硝酸和硝酸鈉作氧化劑，研究了在硫酸介質(zhì)中浸出渣中鈷鎳的工藝，并對渣中鈷的浸出動力學(xué)進(jìn)行了研究。主要包括以下幾方面的內(nèi)容:
　　 在使用硝酸-硫酸

2、混酸體系氧化浸出硫化渣中鈷鎳的工藝研究中，采用單因素實驗方法，考察了硝酸濃度，浸出溫度，硫酸濃度和浸出時間等因素對鈷鎳浸出率的影響，獲得了較佳的工藝條件:硝酸濃度1.16 mol·L-1，硫酸濃度1.47 mol·L-1，浸出溫度45℃，浸出時間30 min，鈷鎳的浸出率分別達(dá)到98.0％和95.0％以上;在浸出過程中，鎳的浸出速率快于鈷。以單因素實驗為基礎(chǔ)，以鈷的浸出率為響應(yīng)值，設(shè)計硝酸-硫酸混酸體系的中心組合設(shè)計的響應(yīng)面實驗，擬合了

3、二次多項式模型，其中硝酸濃度、硫酸濃度、浸出溫度和浸出時間的一次項、二次項對鈷的浸出率均有顯著影響;硝酸濃度和硫酸濃度，硝酸濃度和浸出溫度，硫酸濃度和浸出溫度均有著顯著的交互作用;以鈷的浸出率達(dá)到98.0％為目標(biāo)，得到優(yōu)化實驗條件:硝酸濃度1.36 mol·L-1，硫酸濃度1.31 mol·L-1，浸出溫度44.2℃，浸出時間26.8 min。
　　 采用上述相同的研究方法，得出硝酸鈉-硫酸體系下氧化浸出硫化渣中鈷鎳的最優(yōu)工藝條

4、件為:硝酸鈉濃度0.41 mol·L-1，硫酸濃度1.84 mol·L-1，浸出溫度50℃，浸出時間3h，鈷鎳的浸出率分別達(dá)到96.0％和94.0％以上;鎳在浸出過程中先于鈷浸出。以單因素實驗為基礎(chǔ)，以鈷的浸出率為響應(yīng)值，設(shè)計硝酸鈉-硫酸體系的中心組合設(shè)計的響應(yīng)面實驗，擬合了二次多項式模型，其中硝酸鈉濃度、硫酸濃度、浸出溫度和浸出時間的一次項、二次項對鈷的浸出率均有顯著影響;硫酸濃度分別和硝酸鈉濃度，浸出溫度有著顯著的交互作用;以鈷的浸

5、出率達(dá)到96.0％為目標(biāo)，得到優(yōu)化實驗條件:硝酸鈉濃度0.46 mol·L-1，硫酸濃度1.81 mol·L-1，浸出溫度51.2℃，浸出時間2.5 h。
　　 在硝酸鈉-硫酸體系中對硫酸錳溶液凈化廢渣中鈷的浸出動力學(xué)研究表明，硫化渣鈷浸出的動力學(xué)方程滿足n=1的Avrami方程，控制步驟為化學(xué)反應(yīng)控制，表觀活化能為117.5 kJ·mol-1，硝酸鈉和硫酸的表觀反應(yīng)級數(shù)分別為1.69和2.08。由動力學(xué)數(shù)據(jù)擬合獲得的宏觀動力學(xué)