第11卷第1期 2011年2月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engincering
碳酸钠碱熔处理褐铁型红土镍矿的热力学分析与实验研究
郭强12，曲景奎12，韩冰冰12，魏广叶，齐涛1.2
Vol.11 No.1 Feb. 2011
(1.湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，北京100190：2.中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程院重点实验室，北京100190
3.中国科学院研究生院，北京100190；4.、北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083)
摘要：对Na:CO;碱熔处理褐铁型红土镍矿过程进行了热力学分析和实验研究.热力学分析表明，在500~1500K，针铁矿和三水铝石的分解趋势明显，铬铁矿FeO-Cr,O，在高温下分解。焙烧过程可生成Na;CrO.，并量FeO-Cr:O,> Cr,O,的顺序，且溢度升高，铬的浸出率增大.NaAIO,和硅酸钠的生成反应在高温下自发进行，在1123~1273K，温度升高，铝、硅的浸出率均呈现增大趋势.但温度继续升高，已生成的NaAIO，易与SiO,发生反应生成铝硅酸钠相，导致可溶性铝、硅和钠的损失，实验得出在1273K,2h及碱矿质量比0.6的条件下，铬、铝和硅的没出率分别为99.7%， 82.8%和40.4%
关键词：榻铁型红土镍矿：碳酸钠：热力学分析：碱熔熔烧；浸出中图分类号：TF815
文献标识码：A
1前言
文章编号：1009-606X(2011)01-0072-07
过酸浸工艺温和提取镍、钴金属，同时得到高品位的酸
世界陆基镍的储量约为4.7亿t，其中39.4%以硫化镍矿形式存在，60.6%以红土镍矿形式存在"]目前世界镍工业生产的镍主要来自硫化镍矿资源，约占总产量的60%~65%，其余来自红土镍矿(2],因此，从红土矿中提取镍、钻的技术已逐渐成为研究和开发的热点。红土镍矿主要分为两种类型，一种是褐铁矿类型，位于矿床上部，铁含量高，镍含量低，宜采用凝法冶金工艺处理：另一种为硅镁镍矿，位于矿床下部，硅、镁和镍含量较高，铁、钻含量低，宜采用火法工艺处理3，火法冶金包括电炉还原炼镍铁合金和硫化熔炼产出低冰镍两种工艺，湿法冶金主要包括高压酸浸和还原焙烧-氨浸两种工艺[4]，目前，高压酸浸工艺已成为处理低品位褐铁型红土镍矿的研究和应用热点(5.6)
由于复杂的矿物组成及较低的镍品位，使红土镍矿无法富集，导致直接加压酸浸提取镍、钻工艺过程的经济性较差7，此外，在过去30年里，由于杂质的存在，尤其是铬的存在，使高压酸浸铁渣很难作为合格的炼铁原料18-10，且高铬铁渣的大量堆存也对环境造成极大的负担(，基于此，中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁技术与绿色过程课题组同北京矿冶研究总院和中国镍资源控股有限公司合作开发了“碱-酸双循环法高效清洁转化红土镍矿集成新技术”，用于处理低品位褐铁型红土镍矿[12,13],工艺过程为，首先对红土镍矿进行碱熔焙烧活化预处理，提取铬、铝等有价元素，并破坏红土矿的晶格结构，使镍、钻暴露在晶格之外：然后通
收稿日期：2011-0119，修回日期：2011-01-28
基金项目：国家科技支撑计划基金资助项月(编号：2011BAC06B07)
浸铁渣，新工艺的流程简图如图1所示，新工艺一方面可降低后续酸浸操作条件，提高镍、钻浸出率，实现红土镍矿中镍、钴、铬、铁和铝等多组分的综合利用，提高资源利用率和经济价值，缓解我国对上述战略金属的供求不平衡的矛盾：另一方面，此过程基本实现毒性物质零排放，符合清洁生产的要求。
NazCO；碱熔焙烧处理红土镍矿工艺是碱-酸双循
Limonitc laterite ore
Najco
Akali-roasting
Clinker
Water eaching &
Residue
uogejedes pinbg/pgos
containing Ni, Co
Pressure acid leaching
Scrubbing &
solidliquid separation
Acid recycling
Residue for
Solution
iron-making containing Ni, Co
Solution
Akali recycling Evaporation& Lcrystallizationj
containingCr.A
By-product
preparation & separation
r,A by-products
图1碱-酸双循环法处理揭铁型红土镍矿工艺流程简图 Fig.1 Brief flow sheet of alkaliacid circulating technology
for processing of limonitic laterite ore
作者简介：郭强(1982-)，男，河南省洛阳市人，博士研究生，化学工艺专业：齐涛，通讯联系人，E-mail:tqgreen@home.ipe.ac.cn 万方数据