硫化镍精矿微负压浓硫酸焙烧浸出试验研究

田建华

（广西银亿新材料有限公司，广西 玉林 537000）

近些年，由于新能源汽车产业的迅猛发展，各电池材料生产商都在抢占氢氧化镍中间品市场。而硫化镍精矿品由于浸出难度较大，市场供应相对富余，为此，研究开发安全、高效的硫化镍精矿浸出工艺就变得很有意义。

硫化镍主要有火法、湿法、微生物等浸出工艺[1]，湿法浸出工艺主要有氧压浸出、常压氨浸法、加压氨浸法等[2]。本试验探索一种新的浸出工艺——微负压浓硫酸焙烧浸出。

1 试验

1.1 试验原料

硫化镍精矿为国外某湿法冶炼企业，使用H2S沉镍产出的硫化镍精矿，外观为黑色，散形状粉末，纯度较高，化学成 分（%）：Ni 50.11、Co 0.73、Mn 0.0065、Fe 6.37、Cu 0.0062、Zn 0.47、S 32.01、H2O 8.0。

1.2 实验原理

1.2.1 浓硫酸焙烧浸出

硫化镍精矿中，主要有价金属以硫化物形式存在，本工艺利用浓硫酸的强氧化性将S2-氧化，以S单质析出，自身被还原放出SO2气体，有价金属生成可溶硫酸盐得以回收。主要方程式如下：

由于98%的浓硫酸沸点高达338.2℃，因此，本方法不需要加压即可保证有较高的反应温度。微负压是为了将反应产生的SO2气体，引入尾气吸收装置，因此只需略低于常压即可。

1.2.2 硫磺回收

在125℃～158℃时，单质硫具有很低的粘度（0.096-0.079P），近似于水的粘度，此时硫单质具有良好的流动性，热熔过滤法就是基于此原理使浸出渣中的硫单质与其他物质分离，达到硫磺回收的目的。

1.3 试验方法及设备

浸出：称取一定量的镍精矿于瓷坩埚，加浓硫酸混合均匀，置于真空管式炉内，开启抽气泵，保持管内微负压，开启加热电源，达到预定温度后，开始计时，反应结束后，取出物料，加水搅拌溶解1h，浸出渣加水洗涤至近中性，分析检测，计算回收率。

硫磺回收：取一定量洗涤至近中性的硫化镍浸出渣，在电热鼓风炉内105℃烘干，再升至130℃恒温，使之融化，在保温状态下热过滤，分离得到液体硫磺。

主要实验设备：1200℃开启式管式炉（SKGL-1200C）；电热鼓风干燥箱（DL-101-2SB）。

2 结果与讨论

2.1 浓硫酸焙烧浸出

2.1.1 焙烧温度

称取镍精矿25g、浓硫酸75g，一式六份，混合均匀，分别在160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃条件下，焙烧浸出6h，反应物料加水搅拌溶解1h，浸出渣加水洗涤至近中性，分析检测，计算回收率。温度对浸出率的影响见图1。

从图1可以看出，随着温度的升高，镍浸出率随之提高，当焙烧温度为200℃时，镍精矿的浸出率为99.63%，且随温度继续升高，浸出率趋于平缓，因此焙烧温度定为200℃。

图1 焙烧温度对浸出率的影响

2.1.2 焙烧时间

图2 焙烧时间对浸出率的影响

称取镍精矿25g、浓硫酸75g，一式四份，混合均匀，在200℃条件下，分别焙烧浸出3h、4h、5h、6h，时间对浸出率的影响见图2。

从图2可以看出，随着时间的延长，镍浸出率随之提高，当焙烧时间为4h时，镍精矿的浸出率为98.87%，且随时间的延长，浸出提高不明显，因此焙烧时间定为4h。

2.2 硫磺回收

取硫化镍浸出渣，加水洗涤至近中性，105℃烘干至恒重，测得硫磺含量为93.4%。取2000g干渣，置于烘箱130℃恒温热熔，趁热过滤，得到硫磺1716.1g，硫磺回收率为91.87%，经检测分析硫磺达到商品硫磺优等品指标（GB/T2449.1-2014）。浸出渣回收硫磺后，可返回进行二次焙烧浸出。

3 结论

通过硫化镍精矿的浓硫酸焙烧浸出实验，得出最佳的浸出工艺条件：温度200℃、时间4h、酸矿比2.5，在此条件下镍的浸出率为98.73%，渣含镍1.92%。热熔回收91.87%的硫磺后，渣含镍富集7倍，可再次返回焙烧浸出，进一步提高镍、硫的回收率。该工艺流程短、能耗低。