從低冰鎳中高效浸提Ni、Cu、Co

陳光炬，王會(huì)剛，張 梅，郭 敏

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從低冰鎳中高效浸提Ni、Cu、Co

陳光炬，王會(huì)剛，張 梅，郭 敏

(北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京 100083)

以低冰鎳為研究對(duì)象，采用FeCl3-HCl溶液體系高效浸提目標(biāo)金屬Ni、Cu、Co，系統(tǒng)地研究FeCl3溶液的濃度、鹽酸溶液的濃度、浸出溫度和時(shí)間對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響，并對(duì)Ni的浸出動(dòng)力學(xué)進(jìn)行探討。結(jié)果表明：在最優(yōu)浸出條件下，即FeCl3溶液的濃度為1.0 mol/L、鹽酸溶液的濃度為0.5 mol/L、浸出溫度90 ℃、浸出時(shí)間7 h時(shí)，Ni、Cu、Co浸出率分別達(dá)到98.4%、98.9%和97.3%。當(dāng)溫度為60~90 ℃時(shí)，Ni的浸出反應(yīng)符合未反應(yīng)核收縮模型，代入動(dòng)力學(xué)方程分析后發(fā)現(xiàn)，Ni浸出反應(yīng)過程是界面化學(xué)反應(yīng)控速，表觀活化能為38.4 kJ/mol。

低冰鎳；FeCl3-HCl溶液體系；浸出；Ni；Cu；Co；動(dòng)力學(xué)

鎳是國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展、國防工業(yè)建設(shè)以及科學(xué)技術(shù)發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)材料和重要的戰(zhàn)略物資，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建筑、機(jī)械制造、電池、電鍍、航天等領(lǐng)域[1]。世界上約70%金屬鎳從硫化鎳礦冶煉得到，中國鎳資源85%為硫化鎳礦[2]。硫化鎳礦中，最常見的含Ni相是鎳黃鐵礦((Fe,Ni)9S8))[3]，而且常伴生有Cu和Co，部分伴生有鉑族金屬[4]，因此，在硫化鎳冶煉時(shí)高效綜合回收各有價(jià)金屬長期引起關(guān)注。我國傳統(tǒng)硫化鎳冶煉工藝[1, 5]：1) 在閃速爐或電爐中對(duì)硫化鎳精礦進(jìn)行熔煉，分離脈石后得到目標(biāo)金屬富集的低冰鎳，該過程N(yùn)i、Cu、Co等目標(biāo)金屬損失少；2) 在轉(zhuǎn)爐對(duì)低冰鎳進(jìn)行吹煉，降低Fe和S含量，得到目標(biāo)金屬更進(jìn)一步富集的高冰鎳，該過程會(huì)產(chǎn)生污染氣體SO2，且70%Co及部分Ni和Cu會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)爐渣[6]；3) 對(duì)高冰鎳進(jìn)行精煉，如采用陽極電解法、硫酸選擇性浸出法、氯化浸出法等，得到目標(biāo)金屬或其化合物。為了提高鎳冶煉過程各有價(jià)金屬的回收率，探索新的冶煉工藝流程具有非常重要的意義。

低冰鎳是硫化鎳冶煉過程的中間產(chǎn)物，即硫化物熔體。相對(duì)于硫化鎳礦，低冰鎳充分富集了硫化鎳礦中的有價(jià)金屬元素Ni、Cu、Co；相對(duì)于高冰鎳，其有價(jià)金屬元素?fù)p失較少。目前，國內(nèi)外以低冰鎳為原料進(jìn)行提鎳的研究較少[7?8]，并且均是在一定高壓條件下氧化浸出，常壓氧化浸出未見報(bào)道?？紤]到低冰鎳的主要組成物相為一些硫化物及其硫化物固溶體，因此，傳統(tǒng)的針對(duì)含鎳硫化物的處理方法和工藝如：加壓酸浸[7, 9?10]、加壓氨浸[11]和常壓酸浸[12?13]、常壓氨浸[14]等方法可以應(yīng)用于低冰鎳的浸出研究。PARK 等[9, 11]針對(duì)硫化物熔體(包含CuFeS2, CuS2, (Fe,Ni)9S8, Ni3S2等)進(jìn)行了氧壓酸浸和氧壓氨浸的探討，發(fā)現(xiàn)氧壓酸浸時(shí)Cu、Ni、Co回收率分別達(dá)到99.2%、99.3%和99.5%；氧壓氨浸時(shí)Cu、Ni、Co回收率分別為93.8%、85.3%及76.5%。雖然氧壓浸出能夠高效回收各有價(jià)金屬，但高溫高壓條件對(duì)設(shè)備要求高，且操作復(fù)雜，一定程度上限制了它的應(yīng)用。MUZENDA等[14]對(duì)鎳銅锍(包含Ni3S2、Cu2S、Ni合金等)進(jìn)行了常壓氧化氨浸的研究，發(fā)現(xiàn)常壓氨浸時(shí)Ni合金難溶，Ni和Cu的回收率小于50%，即常壓氨浸難以高效回收鎳銅锍中有價(jià)金屬。近年來，常壓酸浸方法因其操作簡單、反應(yīng)條件溫和越來越引起人們的關(guān)注，特別是FeCl3-HCl體系常被用于浸出硫化物[12?13]，在常壓條件下，利用溶液中Fe3+的氧化性，實(shí)現(xiàn)金屬硫化物熔體(包含CuFeS2、CuS2、(Fe,Ni)9S8, Ni3S2等)中Cu、Ni、Co的高效浸出及目標(biāo)金屬的高效回收。然而，迄今為止，采用常壓下FeCl3-HCl體系氧化浸出低冰鎳的研究未見報(bào)導(dǎo)。

本文作者以低冰鎳為研究對(duì)象，首先對(duì)其組成物相及有價(jià)元素的賦存狀態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)表征；然后利用FeCl3-HCl溶液體系浸提目標(biāo)金屬Ni、Cu、Co，系統(tǒng)研究FeCl3溶液的濃度、鹽酸溶液的濃度、浸出溫度和時(shí)間對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響，并對(duì)Ni的浸出動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了探討。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及表征

本研究中所用低冰鎳由吉林某鎳冶煉廠提供，經(jīng)90 ℃干燥24 h后，研磨至75 μm以下。實(shí)驗(yàn)所用試劑FeCl3·6H2O和鹽酸溶液(36%~38%)均為分析純。

經(jīng)分析可知，低冰鎳的化學(xué)成分如表1所列，主要元素成分為Fe、Ni、Cu、Co和S。其中Ni、Cu、Co、Mg、Mn和Al的含量通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)分析得到，F(xiàn)et和Fem含量通過滴定法分析得到，S含量通過BaSO4重量法分析得到。低冰鎳的X射線衍射(XRD)分析見圖1，其主要物相為鎳黃鐵礦((Fe,Ni)9S8)、磁鐵礦(Fe3O4)、FeNi合金(FeNi3)及斑銅礦(Cu5FeS4)。其中以FeNi合金形式存在的金屬Fe含量為2.97%。根據(jù)FeNi3中Ni與Fe的質(zhì)量比，可以估算出以FeNi合金形式存在的金屬Ni含量約為9.35%，即約30%的Ni以FeNi合金形式存在，約70%的Ni以鎳黃鐵礦形式存在。

為了進(jìn)一步了解各元素和物相分布狀況，采用礦相解離分析儀(MLA)分析低冰鎳，電子顯微鏡照片及相應(yīng)元素的面掃描圖片如圖2所示，表2所列為圖2(a)中不同區(qū)域的能譜分析結(jié)果。通過對(duì)低冰鎳表征的綜合分析可知，低冰鎳中(Fe,Ni)9S8是最主要物相，F(xiàn)e3O4晶粒較大且分布集中，F(xiàn)eNi3合金主要以條狀嵌布在(Fe,Ni)9S8中，Cu5FeS4較少，呈不規(guī)則形狀均勻分布其中。低冰鎳中Ni、Cu、Co元素賦存狀態(tài)為：Ni以(Fe,Ni)9S8和FeNi3形式存在，Cu以Cu5FeS4形式存在，Co與Fe、Ni性質(zhì)相似，主要以類質(zhì)同象形式分布在(Fe,Ni)9S8與Fe3O4中。

表1 低冰鎳主要化學(xué)成分

Fet: Total Fe; Fem: Metallic Fe.

圖1 低冰鎳的XRD譜

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及分析

實(shí)驗(yàn)儀器：TTR3型X射線衍射儀用于分析低冰鎳物相組成，工作電壓為40 kV，工作電流為200 mA，掃速為10 (°)/min；MLA250型礦相解離分析儀用于分析低冰鎳中各物相分布狀態(tài)；ARL ADVANT XP+型X射線熒光光譜儀(XRF)用于分析浸出渣的化學(xué)成分，工作電壓為50 kV，工作電流為50 mA，分析范圍0.001%~100%；OPTIMA 7000DV型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀用于分析浸出液中金屬元素的濃度。

圖2 低冰鎳的SEM像和面掃描

表2 圖2(a)中低冰鎳不同區(qū)域的能譜分析結(jié)果

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

研究FeCl3溶液的濃度、鹽酸溶液的濃度、溫度對(duì)Ni、Cu、Co浸出率影響時(shí)：浸出實(shí)驗(yàn)在500 mL三口燒瓶中進(jìn)行，三口燒瓶連接冷凝管、機(jī)械電動(dòng)攪拌器和橡皮塞，采用水浴控溫。按照液固比20 mL:1 g，取12.5 g低冰鎳及250 mL一定濃度的FeCl3和HCl溶液，待水浴溫度達(dá)到設(shè)定值，同時(shí)加入低冰鎳和FeCl3-HCl溶液，并調(diào)節(jié)攪拌速度至900 r/min充分?jǐn)嚢?，反?yīng)開始計(jì)時(shí)。達(dá)到預(yù)定浸出時(shí)間后，用真空泵抽濾實(shí)現(xiàn)固液分離，用去離子水清洗浸出渣3次。浸出渣在95 ℃干燥12 h，然后稱取質(zhì)量并檢測分析，按式(1)計(jì)算Ni、Cu、Co浸出率()：

式中：x為金屬元素，如Ni、Cu或Co；和分別為加入低冰鎳的質(zhì)量和浸出渣干燥后的質(zhì)量，g；x和x分別為x在低冰鎳和浸出渣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

研究浸出時(shí)間對(duì)Ni、Cu、Co浸出率影響時(shí)：浸出實(shí)驗(yàn)在500 mL三口燒瓶中進(jìn)行，水浴加熱并機(jī)械攪拌，溫度達(dá)到設(shè)定值后加入12.5 g低冰鎳和250 mL一定濃度的FeCl3-HCl溶液，開始攪拌并計(jì)時(shí)。在浸出時(shí)間分別為1、2、3、5和7 h時(shí)分別用移液管取5 mL浸出液，并加入5 mL初始濃度FeCl3-HCl溶液，保持浸出液體積不變。然后將不同浸出時(shí)間的浸出液定容稀釋，檢測溶液中Ni、Cu、Co的濃度，按式(2)計(jì)算Ni、Cu、Co浸出率()：

1.4 實(shí)驗(yàn)原理

根據(jù)對(duì)低冰鎳的表征分析，為了綜合浸提低冰鎳中的Ni、Cu、Co，金屬硫化物與FeNi合金需被氧化溶解。酸性溶液中Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性，常被用于氧化浸出金屬硫化物。另外，考慮到氯化物體系浸出金屬硫化物時(shí)生成的金屬氯化物溶解度大，并且反應(yīng)生成的單質(zhì)S0為多孔疏松狀[3]，對(duì)反應(yīng)劑擴(kuò)散傳質(zhì)的阻礙較小，有利于金屬元素的浸出。綜上所述分析，本論文選取FeCl3作為氧化劑，添加鹽酸溶液抑制Fe3+的水解，在FeCl3-HCl溶液綜合浸提低冰鎳中的有價(jià)金屬元素，主要反應(yīng)如式(3)~(7)所示：

(Fe,Ni(9?x))S8(s)+18FeCl3(aq)=

(18+)FeCl2(aq)+(9?)NiCl2(aq)+8S0(s)(3)

Cu5FeS4(s)+12FeCl3(aq)=5CuCl2(aq)+13FeCl2(aq)+4S0(s)(4)

FeNi3(s)+8FeCl3(aq)=9FeCl2(aq)+3NiCl2(aq)(5)

FeNi3(s)+8HCl(aq)=FeCl2(aq)+3NiCl2(aq)+4H2(g)(6)

Fe3O4(s)+8HCl(aq)=FeCl2(aq)+2FeCl3(aq)+4H2O(aq)(7)

由上述反應(yīng)式可知，目標(biāo)金屬Ni、Cu隨著(Fe,Ni(9?x))S8、Cu5FeS4和FeNi3的溶解以氯化物形式進(jìn)入溶液，伴生在(Fe,Ni(9?x))S8和Fe3O4的Co隨其溶解以CoCl2形式進(jìn)入溶液，實(shí)現(xiàn)Ni、Cu和Co的高效浸出。

2 結(jié)果與討論

2.1 浸出條件對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響

2.1.1 FeCl3溶液的濃度對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響

圖3所示為FeCl3溶液的濃度對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響。浸出條件：鹽酸溶液的濃度0.3 mol/L，溫度90 ℃，浸出時(shí)間7 h。由圖3可知，在FeCl3溶液的濃度為0.86 mol/L時(shí)，Ni、Cu、Co浸出率分別為90.0%、87.2%和84.5%。當(dāng)FeCl3溶液的濃度增加為 1 mol/L時(shí)，Ni、Cu、Co浸出率明顯提高，分別達(dá)到96.6%、98.8%和95.3%。繼續(xù)增加FeCl3溶液的濃度至1.5、2 mol/L，Ni、Cu、Co浸出率無明顯提高。由物相分析可知，低冰鎳中Ni賦存在(Fe,Ni)9S8和FeNi3中，Cu賦存在Cu5FeS4中，Co主要賦存在(Fe,Ni)9S8和Fe3O4中。在浸出反應(yīng)體系中，F(xiàn)eCl3是氧化劑，其濃度為0.86 mol/L是低冰鎳中全部S從?2價(jià)被氧化為0價(jià)單質(zhì)S0所需理論FeCl3濃度值。低冰鎳中除硫化物需要被氧化溶解，F(xiàn)eNi合金溶解也會(huì)消耗氧化劑，所以FeCl3溶液的濃度為0.86 mol/L時(shí)，氧化劑不足，使得金屬浸出率不高。FeCl3溶液的濃度由0.86 mol/L增大至1 mol/L能夠促進(jìn)反應(yīng)式(3)~(5)的進(jìn)行，促進(jìn)(Fe,Ni)9S8、Cu5FeS4和FeNi3的充分溶解，進(jìn)一步提高Ni、Cu、Co的浸出率。當(dāng)FeCl3溶液的濃度為1.0 mol/L時(shí)，低冰鎳中目標(biāo)金屬賦存相已基本反應(yīng)完全，近乎達(dá)到平衡，繼續(xù)增大FeCl3溶液的濃度，Ni、Cu、Co浸出基本保持不變。考慮到反應(yīng)成本和后續(xù)浸出液處理，選取FeCl3溶液的濃度1 mol/L為最佳。

2.1.2 鹽酸溶液的濃度對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響

圖4所示為鹽酸溶液的濃度對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響，其他浸出條件：FeCl3溶液的濃度1 mol/L，溫度90 ℃，浸出時(shí)間7 h。由圖4可知，鹽酸溶液的濃度從0.1 mol/L增大到0.5 mol/L時(shí)，Cu浸出率基本穩(wěn)定在98.8%左右，Ni、Co浸出率分別從95.5%、94.3%增大到98.4%、97.3%。在浸出反應(yīng)體系中，鹽酸溶液的主要作用是利用其酸性，抑制Fe3+水解，使Fe3+作為氧化劑被充分利用。鹽酸溶液的濃度較低時(shí)Cu5FeS4已能完全溶解，所以增大鹽酸溶液的濃度對(duì)Cu浸出率無明顯提高。鹽酸溶液的濃度增大能夠促進(jìn)反應(yīng)式(6)~(7)的發(fā)生，在一定程度上促進(jìn)FeNi3和Fe3O4的溶解，提高目標(biāo)金屬Ni、Co的浸出率。考慮到低冰鎳中有價(jià)金屬的充分回收，選取鹽酸溶液的濃度為0.5 mol/L為最優(yōu)。

圖3 FeCl3溶液的濃度對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響

圖4 鹽酸溶液的濃度對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響

2.1.3 浸出溫度對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響

圖5所示為溫度對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響。其浸出條件：FeCl3溶液的濃度1 mol/L，鹽酸溶液的濃度0.5 mol/L，浸出時(shí)間7 h。由圖5可知，60 ℃時(shí)，Cu浸出率已達(dá)到93.6%；升高溫度至90 ℃時(shí)，Cu浸出率達(dá)到98.9%，提高溫度對(duì)Cu浸出率提高影響較小。當(dāng)溫度從60 ℃升高到90 ℃提升時(shí)明顯，Ni、Co的浸出率分別從60 ℃時(shí)的64.4%、50.7%升高到90 ℃時(shí)的98.4%、97.3%。溫度升高能降低反應(yīng)發(fā)生所需的活化能，促進(jìn)反應(yīng)式(3)~(7)的進(jìn)行，即Ni、Cu、Co賦存相的溶解，使得Ni、Cu、Co浸出率提高，所以浸出溫度選取90 ℃為最優(yōu)。

圖5 浸出溫度對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響

2.1.4 浸出時(shí)間對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響

圖6所示為浸出時(shí)間對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響，其他浸出條件：FeCl3溶液的濃度1 mol/L，鹽酸溶液的濃度0.5 mol/L，浸出溫度90 ℃。由圖6可知，隨著浸出時(shí)間延長，Ni、Cu、Co浸出率都隨之增大，浸出率從1 h時(shí)Ni 54.7%、Cu 87.9%、Co 46.2%增大到7 h時(shí)的Ni 98.4%、Cu 98.9%、Co 97.3%。反應(yīng)剛開始時(shí)，Ni、Cu、Co溶解速率比較快，隨時(shí)間延長，由于氧化劑FeCl3濃度降低，以及氧化產(chǎn)物S0一定程度上阻礙傳質(zhì)，溶解速率降低。浸出反應(yīng)7 h后，Ni、Cu和Co的浸出率都已超過97%，繼續(xù)延長浸出時(shí)間不能有效提高Ni、Cu、Co浸出率，所以認(rèn)為7 h為最佳浸出時(shí)間。

圖6 浸出時(shí)間對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響

綜上所述可知，通過系統(tǒng)研究FeCl3溶液的濃度、鹽酸溶液的濃度、浸出溫度和時(shí)間對(duì)Ni、Cu、Co浸出率的影響發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eCl3溶液的濃度、浸出溫度和時(shí)間對(duì)Ni和Co浸出率影響很大，Cu5FeS4比(Fe,Ni)9S8容易氧化溶解，最優(yōu)浸出條件為：FeCl3溶液的濃度1.0 mol/L、鹽酸溶液的濃度0.5 mol/L、浸出溫度90 ℃，時(shí)間7 h。在此條件下，Ni、Cu、Co浸出率分別達(dá)到98.4%、98.9%、97.3%，實(shí)現(xiàn)了高效浸提低冰鎳中有價(jià)金屬。

2.2 Ni的浸出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析

2.2.1 不同控速步驟的浸出動(dòng)力學(xué)方程

在FeCl3溶液的濃度1.0 mol/L，鹽酸溶液的濃度0.5 mol/L，液固比20 mL:1 g，攪拌速度900 r/min的條件下，研究不同浸出溫度、不同浸出時(shí)間對(duì)于Ni浸出率的影響，如圖7所示。低冰鎳在FeCl3-HCl溶液中浸出反應(yīng)是液?固反應(yīng)，可以采用未反應(yīng)核收縮模型進(jìn)行分析[15?16]，其反應(yīng)控制環(huán)節(jié)可能是擴(kuò)散控速或界面化學(xué)反應(yīng)控速，相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式如式(8)和(9)所示[17]。

圖7 不同溫度下Ni浸出率隨時(shí)間變化

1?(1?)1/3~(9)

式中：為表觀速率常數(shù)，min?1；為Ni浸出率，%；為反應(yīng)時(shí)間，min。

2.2.2 Ni浸出反應(yīng)的表觀活化能

阿倫尼烏斯(Arrhenius)方程：

=exp[?a/()] (10)

對(duì)阿倫尼烏斯方程兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)可得方程：

ln=ln?a/() (11)

式中：為速率常數(shù)，min?1；為指前因子，min?1；a為浸出反應(yīng)的表觀活化能，J/mol；為摩爾氣體常數(shù)，=8.314 J/(mol·K)；為熱力學(xué)溫度，K。

基于前面分析可知，Ni的浸出反應(yīng)由界面化學(xué)反應(yīng)控速，根據(jù)圖8(b)中直線斜率得到溫度為333、343、353、363 K時(shí)的表觀速率常數(shù)為4.66×10?4、7.09× 10?4、1.14×10?3和1.44×10?3min?1。以ln對(duì)?1作圖并分析，如圖9所示，線性回歸方程為=6.205? 4614，2=0.98，得出Ni浸出反應(yīng)過程由界面化學(xué)反應(yīng)控速時(shí)的表觀活化能a=4614×8.314= 38.4 kJ/mol。

圖8 不同溫度下1?x?(1?x)2/3和1?(1?x)1/3與浸出時(shí)間的關(guān)系曲線

圖9 lnk?T?1的關(guān)系圖

3 結(jié)論

1) 通過對(duì)低冰鎳的XRD、SEM和EDS綜合分析，低冰鎳中(Fe,Ni)9S8是最主要物相，F(xiàn)e3O4晶粒較大且分布集中，F(xiàn)eNi3主要以細(xì)條狀嵌布在(Fe,Ni)9S8中，Cu5FeS4較少，呈不規(guī)則形狀均勻分布其中。Ni以(Fe,Ni)9S8和FeNi3形式賦存，Cu以Cu5FeS4形式賦存，Co以取代形式賦存在(Fe,Ni)9S8和Fe3O4中。

2) 采用FeCl3-HCl體系浸出低冰鎳的最優(yōu)條件為：FeCl3溶液的濃度1.0 mol/L，鹽酸溶液的濃度0.5 mol/L，浸出溫度90 ℃和時(shí)間7 h。在此條件下，Ni、Cu和Co浸出率分別達(dá)到98.4%、98.9%和97.3%，實(shí)現(xiàn)了低冰鎳中有價(jià)金屬元素的高效浸出。

3) Ni的浸出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)符合未反應(yīng)核收縮模型。根據(jù)Ni在不同溫度和時(shí)間時(shí)的浸出率，發(fā)現(xiàn)Ni在60~90 ℃之間時(shí)，浸出反應(yīng)受界面化學(xué)反應(yīng)控速，根據(jù)阿倫尼烏斯經(jīng)驗(yàn)方程計(jì)算得到反應(yīng)的表觀活化能a=38.4 kJ/mol。

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(編輯 李艷紅)

High efficient leaching of Ni, Cu and Co from low nickel matte

CHEN Guang-ju, WANG Hui-gang, ZHANG Mei, GUO Min

(School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)

The extraction of Ni, Cu and Co with high leaching efficiencies from the low nickel matte in FeCl3-HCl solution was investigated. The effects of FeCl3concentration, hydrochloric acid concentration, leaching temperature and time on the leaching rates of Ni, Cu and Co were systematically investigated. The results show that leaching rates of Ni, Cu and Co are 98.4%, 98.9% and 97.3%, respectively, under the optimal conditions (FeCl3concentration: 1.0 mol/L, hydrochloric acid concentration: 0.5 mol/L, leaching temperature: 90℃, leaching time: 7 h). The leaching process follows the shrink-core model at the temperature of 60~90℃ and through kinetic analysis, the leaching efficiency of Ni is controlled by the interface chemical reaction, and the apparent activation energy is 38.4 kJ/mol.

low nickel matte; FeCl3-HCl solution; leaching; Ni; Cu; Co; kinetics

Project (2014CB643401, 2013AA032003) supported by National Basic Research Priorities Program of China; Project (51372019) supported by National Natural Science Foundation of China

2016-07-21; Accepted date: 2016-12-26

GUO Min; Tel: +86-10-62334926; E-mail: guomin@ustb.edu.cn

10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.09.23

1004-0609(2017)-09-1936-07

TF815

A

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2014CB643401, 2013AA032003)；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51372019)

2016-07-21；

2016-12-26

郭 敏，教授，博士；電話：010-62334926；Email：guomin@ustb.edu.cn