鎳鉬礦冶煉煙塵中硒的提取新工藝及其機(jī)理研究.pdf

1、本論文從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的角度，研究了鎳鉬礦冶煉煙塵中硒的浸出工藝。理論上，證明了在HCl-H2SO4混酸體系中，采用氧化劑浸出鎳鉬礦冶煉煙塵中硒的可行性和科學(xué)性；與此同時(shí)，本研究從熱力學(xué)的角度，詳細(xì)考察了鎳鉬礦冶煉煙塵浸出液中硒的還原工藝。
　　 通過本研究，確定了硒鎳鉬礦冶煉煙塵中硒的提取工藝，即在鹽酸和硫酸的混合介質(zhì)中，經(jīng)過氧化劑氧化，將鎳鉬礦冶煉煙塵中的硒浸出進(jìn)入浸出液；在一定的還原條件下，采用亞硫酸鈉將浸出液中的亞硒酸還

2、原為金屬硒，實(shí)現(xiàn)了高砷、高硒溶液中砷、硒的有效分離，研制得到了工業(yè)硒粉。該浸出工藝克服了傳統(tǒng)工藝粉塵大、硒的回收率低、能耗高、易于產(chǎn)生SO2、SeO2和As2O3等有毒氣體的弊端，對(duì)改善工作環(huán)境、減小有毒氣體對(duì)環(huán)境的污染，具有積極的作用。顯示出該工藝的先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)了清潔、環(huán)保、節(jié)能冶金的目的。
　　 在硒鎳鉬礦冶煉煙塵中硒的浸出工藝研究中，根據(jù)物料中元素組成的性質(zhì)，采用鹽酸和硫酸的混酸體系，利用氯酸鈉的強(qiáng)氧化性，強(qiáng)化了鎳鉬礦冶煉

3、煙塵中硒的浸出過程，提高了硒的浸出率和浸出效率，有利于工業(yè)應(yīng)用中生產(chǎn)成本的降低。
　　 在高砷、高硒的鎳鉬礦煙塵浸出液中，研究了浸出液中硒的還原工藝。在試驗(yàn)研究確定的工藝條件下，采用亞硫酸鈉將亞硒酸還原為工業(yè)硒粉；而砷主要?dú)埩粲诒贿€原后的溶液中，實(shí)現(xiàn)了砷、硒的高度分離。
　　 通過試驗(yàn)研究，確定了從鎳鉬礦冶煉煙塵中浸出硒的最佳工藝條件：煙灰粒度-0.15 mm、攪拌速度350 rpm、酸度[H+]8 mol·L-1、HC

4、l與H2SO4的摩爾比為3:2、浸出時(shí)間150 min、液固比5:1、氯酸鈉加入系數(shù)4.5、氯酸鈉加入速率35 mg·min-1、浸出溫度95℃。在該工藝條件下，硒的浸出率為98.97％；確定了鎳鉬礦冶煉煙塵浸出液中硒的還原工藝條件：還原酸度3.5 mol/L、還原溫度80℃、還原時(shí)間120 min、攪拌速度400 r/min、亞硫酸鈉加入的系數(shù)β為10，在上述試驗(yàn)條件下，硒的還原率高于99％，研制出含硒99.684％的產(chǎn)品硒粉，達(dá)到G

5、B1477-79中Se-3標(biāo)準(zhǔn)的要求；在鎳鉬礦冶煉煙塵提取硒全流程中，硒的回收率為95.79％。
　　 通過對(duì)鎳鉬礦冶煉煙塵中硒的浸出動(dòng)力學(xué)研究，建立了浸出硒的動(dòng)力學(xué)模型：1-(1-η)1/3=185.43exp(-5339.6/RT)t；計(jì)算出浸出硒反應(yīng)的表觀活化為44.393KJ·mol-1，推斷出硒在浸出過程中受界面化學(xué)反應(yīng)控制的結(jié)論。
　　 提取硒后的廢液殘留較高的酸及砷，該廢液在排放前必須進(jìn)行處理。傳統(tǒng)的處理工

6、藝使用堿中和、沉淀砷，使砷固定。由于廢液殘酸較高，必將消耗大量的堿，且酸不能回收、綜合利用。本研究中，采用陰離子交換膜，通過擴(kuò)散滲析的方法，將廢液中的酸分離、回收，回收的酸可返回鎳鉬礦冶煉煙塵中硒的浸出。實(shí)現(xiàn)了降低堿耗、綜合利用資源的目的。
　　 本研究采用陰離子交換膜，通過擴(kuò)散滲析的方法，進(jìn)行了還原硒后廢液中的H+的回收工藝研究。通過靜態(tài)擴(kuò)散滲析試驗(yàn)，考察了3＃陰離子交換膜在擴(kuò)散滲析過程中，H+的平均擴(kuò)散速度、酸與鹽的分離系數(shù)

7、；推導(dǎo)出在靜態(tài)擴(kuò)散滲析條件下，H+和Na+的擴(kuò)散速度與擴(kuò)散時(shí)間的數(shù)學(xué)模型分別為y=3.188x-0.1242、y=0.3355x-0.1854。在動(dòng)態(tài)擴(kuò)散滲析試驗(yàn)中，考察了不同試驗(yàn)溫度下H+的擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)；研究確定了在15℃≤t≤35℃試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，H+的擴(kuò)散滲析傳質(zhì)系數(shù)U與溫度t的數(shù)學(xué)關(guān)系式為U=0.0195t+0.522。在一次通過式擴(kuò)散滲析試驗(yàn)中，考察了料液的流量、水的流量與料液的流量比對(duì)擴(kuò)散滲析結(jié)果的影響；在料液的流量為81m

8、l/h、水的流量與料液的流量比為1.2的試驗(yàn)條件下，H+的回收率為35.16％、砷的截留率為92.49％。
　　 為了實(shí)現(xiàn)鎳鉬礦冶煉煙塵中硒提取全流程的連貫性，本研究對(duì)提硒后廢液中的砷進(jìn)行了無害化處理的研究。通過試驗(yàn)，研究了氧化混凝除砷的機(jī)理，確定了含砷廢液中砷的除去較優(yōu)技術(shù)條件。在試驗(yàn)研究確定的較優(yōu)技術(shù)條件下，處理后的廢水達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　 總之，該課題的研究，從環(huán)保的角度看，可消除鎳鉬礦冶煉煙塵中的硒和砷對(duì)環(huán)