第３２卷第６期 甘肃冶金 Ｖ０１．３２ Ｎｏ．６ ２０１０年１２月 ＧＡＮＳＵ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｄｅｃ．，２０１０ 文章编号：１６７２－４４６１（２０１０）０６－００３１－０４ ．机械活化强化废氧化亚镍催化剂浸出的工艺研究 王耀彬 （金川集团有限公司，甘肃金昌７３７１００） 摘要：进行了机械活化强化废氧化亚镍催化剂浸出的研究，研究结果表明：废氧化亚镍催化剂在球磨机内机械活 化５０ ｍｉｎ后化学活性明显提高，与浸出剂反应加快，浸出时间大大缩短，浸出酸耗减少，浸出率由原来的７０％，提 高到９７％以上。 关键词：氧化亚镍；机械活化；氯浸 中图分类号：ＴＦｌ１１．３１ 文献标识码：Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｙｉｎｇ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ Ｄｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｎｉｃｋｅｌ Ｐｒｏｔｏｘｉｄｅ Ａｃｔｉｖａｔｏｒ Ｌｉｘｉｖｉａｔｅ ＷＡＮＧ Ｙａｏ—ｂｉｎｇ （Ｊｉｎｃｈｕａｎ Ｇｒｏｕｐ Ｌｔｄ．，Ｊｉｎｃｈａｎｇ ７３７１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｙｉｎｇ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｄｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｎｉｃｋｅｌ ｐｒｏｔｏｘｉｄｅ ａｃｔｉｖａｔｏｒ ｌｉｘｉｖｉａｔｅ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｌ￣ｈ ｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ｒｅ。 ．ｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｄｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｎｉｃｋｅｌ ｐｒｏｔｏｘｉｄｅ ａｃｔｉｖａｔｏｒ ｗａｓ ｉｎ ｐｒｏｖｅｄ ａｎｄ ｒａｔｅ ｏｆ ｉｔｓ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｃｈ ｃｈｌｏ－ ｒｉｎｅ ｌｃａｃｈｉｎｇ ｉＲｅｌｅａｓｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ５０ ｍｉｎｕｔｅｓ ｉｎ ａ ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｍｉｌ１．Ｄｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｎｉｃｋｅｌ ｐｒｏｔｏｘｉｄｅ ａｃｔｉｖａｔｏｒ ｗａｓ ｒａｔｅ ｏｆ ｉｔｓ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒｅａｇｅｎｔｓ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｓｈｏｒｔｅｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ｄｅａｃｔｉｖａ・ ｔｉｏｎ ｎｉｃｋｅｌ ｐｒｏｔｏｘｉｄｅ ａｃｔｉｖａｔｏｒ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ．Ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｗａｓ ｇｒｏｗｔｈ ｔｏ ９７％ｆｒｏｍ ７０％． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｎｉｃｋｅｌ ｐｒｏｔｏｘｉｄｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ；ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ １ 引言 ２．１．１原料粒度分布及堆积密度 试验原料为绿色粉末，取样２０ ｋｇ按要求把样 氧化亚镍是硫酸生产中大量使用的催化剂，主 品全部混匀后取综合样，粗略测定综合样品的堆积 要用于ＳＯ：向ｓＯ，的催化转变，反复使用后，活性降 密度６．２５ ｇ／ｃｍ。综合样品粒度情况见表ｌ。 低，催化能力减弱，完全失活后变成废镍触媒。废镍 表１ １００ ｇ综合样品的粒度分布 触媒中Ｎｉ品位较高，杂质元素较少，可以进入镍冶 炼企业回收处理。但由于废氧化亚镍催化剂熔点较 高（１ ６５０—１ ６６０ ｏＣ），若不配备碳还原（或氢还原） 设备，很难对其进行火法处理。采用湿法氯化浸出， ２．１．２ 原料化学成分（见表２） 仍然存在浸出时间较长，浸出率低等问题，氯化浸出 表２ 原料化学成分（％） 处理该催化剂也较为困难。本文研究了机械活化对 三！ ！ 翌 ７６ ０．３２ Ｏ．Ｏ１６ ０．００６２ ０．０Ｏ２４ ０．０５０ ０．２３ ０．０５ 废氧化亚镍催化剂浸出的强化工艺，废氧化亚镍催 ２．１．３ 原料的ＸＲＤ物相分析 化剂经过机械活化后，浸出时间大大缩短，浸出率在 物相组成见图ｌ、表３。 ９６％以上，浸出过程得到明显强化。 表３物质组成（％） ２试验部分 堕 整塑 堡全旦堡堕垡望主 堡墨 塑±堡璺堡量 含量（％）０．２１ ２２．８７ ０．４０ ５５．０３ ７８．５１ ２．１原料性质 孵ＥＴｅｌ ｉ ０９３ｉ ８５６ ３２ 甘肃冶金 第３２卷 瓤Ｏ怕渤 姒 Ｉｌ （１１１） ｌ ∞“ ＿。－．－＿－一 一一 一ｒ… ： 管 ：＝： ：＝＝ 盾 钿 Ｉ＝Ｉ－叫 。・＿ ＝ ：＝＿ ＿ ＿ ｈ ＿ 糯 ＿，－‘ 。‘ 蚺峨。。．Ｉ‘褂 ：＝：３：＝ ； ： 尝 盘 图１原料的ＸＲＤ衍射图谱 ２．２试验方法 将原料取样２０ ｋｇ，充分混匀待用，每次试验称 取５００ ｇ原料，在球磨机中经过机械活化后，放人５ ３．１常规氯浸 原料不经过机械活化直接浸出，在盐酸浓度５ Ｌ烧杯中，在指定机械活化时间、盐酸浓度、浸出时 ／Ｌ，液固比８／１，浸出温度９Ｏ℃的条件下（原料 间、浸出温度、液固比的条件下进行试验。浸出结束 ｍｏｌＩ＝左 后过滤，滤渣充分洗涤，以镍的液计浸出率为浸出工 氯浸时放热，自热能使浸出温度维持在９０ ｃ艺的衡量指标。 ３ 结果与讨论 右）。浸出时间与镍浸出率之间的关系如图３所 示。常规氯浸浸出时间较长，效率较低，连续浸出 １２ ｈ浸出率只有７６％左右。 ８０ 试验使用３ｌ％浓度的工业盐酸，工业氯气从管 道引出，变径至中ｌ０ ｒｆｌｌｎ引出供试验使用。管道出 口氯气压力０．３ ＭＰａ。 试验主要设备为ＸＭＱ一 ２４０×９０Ｚ锥形球磨 机，容积６．２５ Ｌ，转速９６ ｒ／ｍｉｎ，球料质量比：２５／１， 功率０．５５ ｋＷ。给料粒度小于３ ｍｍ，出料粒度小于 ０．０７４ ｒａｉｎ。辅助设备为自制玻璃气体分布器、数显 电位仪等。试验工艺流程如图２。 ‘ 原料 替弓・ ７５ ７Ｏ ６５ 童６ｏ ５５ ５０ 型４５ ４０ ３５ ３０ ２５ ２（） ５ ６ ７ ８ ９ １０ １】 １２ １３ 浸ｊＩ；时ｌｈＪ（ｈ） 图３常规浸出中浸出时间与浸出率的对应关系 ３．２ 机械活化浸出 矿物经过机械活化后使矿物化学活性提高、浸 出反应加快的文献报道和实际应用较多，见表４。 若在废氧化亚镍催化剂的浸出过程中，采用机械活 滤 渣 滤 液 化手段，强化浸出过程，或许可以解决该催化剂浸出 困难的问题，为此对该催化剂的机械活化浸出进行 了一定的研究。 图２试验工艺流程 嬲黼 ‘ｃ０ｎ１ 第６期 王耀彬：机械活化强化废氧化亚镍催化剂浸出的工艺研究 ３３ ３．２．１ 活化时间对浸出率的影响 原料在球磨机内经过机械活化后，在盐酸浓度 ５ ｍｏｌ／Ｌ，液固比８／１浸出时间６ ｈ，浸出温度９０℃ 的条件下，活化时间与镍浸出率之间的关系如图４ 所示。原料经过机械活化２０ ｍｉｎ后，较相同浸出条 件下未经过活化（活化时间为０）的常规氯浸，浸出 率增长１倍以上，原料经过机械活化５０ ｍｉｎ后，浸 出率为９８％，与常规氯浸相比浸出效率大大提高， 浸出过程得到强化。 产生这一结果的原因是原料经过机械球磨后粒 度变小，表面积增大，表面能增加，从而内能增加，使 ∞％∞ｌ宝帅＝￡ ＾ 砖薯 Ｉ１舯 得氧化亚镍的化学活性明显提高。在机械球磨的过 程中，钢球对原料表面不断冲击碰撞，有可能使得氧 化亚镍表面的钝化膜被打破，新鲜的反应表面充分 暴露并与浸出剂接触，化学反应速率明显加快。 图５ 盐酸浓度与浸出率对应关系 ９０℃的条件下。浸出时间与镍浸出率之间的关系 如图６所示。原料经过５０ ｍｉｎ机械活化后氯浸，浸 出６个小时，浸出率可到９６．７％。原料不经过机械 活化，直接氯浸，连续浸出ｌ２个小时，浸出率仅为 ７６．７％。由此可知，物料经过５０ ｒａｉｎ的机械活化 后，在相同浸出条件下，浸出率明显提高，浸出时间 大大缩短。 图４ 活化时间与浸出率的对应关系 ３．２．２盐酸浓度对浸出率的影响 原料球磨５０ ｍｉｎ后，在液固比为８／１，浸出温度 在９０℃，浸出时间６ ｈ的条件下。盐酸浓度与镍浸 出率之问的关系如图５所示。３．３ ｍｏｌ／Ｌ盐酸浓度 下浸出率为９７．５％，而相同浸出条件下常规氯浸５ ｍｏｌ／Ｌ盐酸浓度浸出率仅为４０％。原料经过机械活 化后浸出率提高了５７．５％，盐酸浓度降低了１．７ ｍｏｌ／Ｌ。 图６ 浸出时间与浸出率对应关系 ３．２．４ 液固比对浸出效果的影响 原料球磨５０ ｍｉｎ后，在盐酸浓度３．３ ｍｏｌ／Ｌ，浸 出温度９Ｏ℃，浸出时间６ ｈ的条件下，液固比与镍 浸出率之间的关系如图７所示。原料浸出过程中， 氯化镍在溶液中的溶解度较高，在不断降低原料浸 出液固比的条件下，分别进行浸出试验。所有试验 的浸出率均在９５％以上，浸出率彼此之间差距较 小。由此可知液固比对浸出率的影响较小。 ３．２．３ 浸出时间对浸出效果的影响 在盐酸浓度５ ｍｏｌ／Ｌ，液固比８／１，浸出温度在 甘肃冶金 第３２卷 ｍｏｌ／Ｌ、浸出温度９Ｏ℃、浸出时间６ ｈ、液固比４／１、 浸出电位６００ ｍＶ。 ＾ 静 弓三 疑 图７ 液固比与浸出率对应关系 浸出哇土位（ｍｖ） ３．２．５ 浸出电位对浸出效果的影响 图８ 浸出电位与浸出率对应关系 ３．３．２平行验证试验 原料球磨５０ ｍｉｎ后，在盐酸浓度３．３ ｍｏｌ／Ｌ，液 固比６／１，浸出温度９Ｏ℃，浸出时问６ ｈ的条件下。 浸出电位与镍浸出率之间的关系如图８所示。氧化 还原电位在６００ ｍＶ时，浸出率在９８％以上。控制 按以上工艺条件进行４组平行试验，由于浸出 后渣量较少，累积４次平行试验浸出渣混合后分析， 浸出电位，可以间接控制氯气供给量，提高氯气利用 效率，避免浸出尾气中残余氯气浓度较高。 ３．３ 机械活化浸出验证试验 ３．３．１ 工艺技术条件 试验结果见表５。４次平行试验混合渣率为５． ５８％，但混合渣中含镍较高（含镍量为３６．２３％）。 工业生产时，可将得到的浸出渣与原料合并，再次机 械活化浸出，确保原料中的镍充分回收。 机械活化时间（磨矿）５０ ｍｉｎ以上、盐酸浓度３．３ 表５ 平行试验浸出结果 ４ 结语 废氧化亚镍催化剂应用机械活化强化浸出，镍 浸出率由原来的７０％左右，提高到９７％以上。缩短 甘肃冶金，２００６（２）：１４． ［５］李运姣，等．热球磨碱分解法处理黑钨精矿的研究 ［ｚ］．首界全国稀有金属科技学术交流会论文集，桂林： １９９２．１１． 了浸出时间，降低了浸出剂浓度，使得镍的浸出反应 得到明显强化。 ［６］ 闰旭，等．湿法冶金新技术新工艺及设备选型应用 手册［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００６． ［７］李希明，等．细磨活化对白钨矿浸取行为的影响［Ｊ］． 金属学报，１９９１（６）：２７． 参考文献： ［１］彭容秋．镍冶金［Ｍ］．长沙：中南大学出版社，２００５． ［２］ 黎铉海，等．机械活化强化ＩＴＯ废料中铟浸出的动力 ［８］李希明，等．机械活化对铁酸锌浸取行为的影响［Ｊ］． 有色冶金，１９９１（２）：４３． 收稿日期：２０１０－０６－２３ 学研究［Ｊ］．金属矿山，２００６（３）：４６． ［３］刘岩，等．含镍废料浸出条件及循环逆流浸出工艺 研究［Ｊ］．矿业工程，２００６（５）：４４． ［４］’王越，等．含金矿石的机械活化浸出工艺研究［Ｊ］． 作者简介：王耀彬（１９８３．），男，工程师，２００６年６月毕业于贵州大学 材料科学与冶金工程学院，材料科学与＿［程专业。从事镍钴铜及稀 贵金属的湿法冶金工艺研究。 窝罄孵 鬻 。
