红土镍矿按其分布及利用性能可分为两种类型，即“干型”和“湿型”。一般来说，“干型”红土镍矿比“湿型”红土镍矿风化程度弱，含粘土成分相对较多，针铁矿成分较少。而“湿型”红土镍矿含粘土少，蛇纹石化强烈。两种类型的红土镍矿利用性能有所差别。
高压酸浸（PHAL）工艺处理红土矿产商业化应用始于20世纪50年代末，但直到20世纪90年代末才开始有新厂投入，原因是高压釜技术及溶液处理技术的限制。近年来，新厂的建设也多采用高压酸浸工艺。但由于红土镍矿类型及利用性能的不同，以及各地情况也不一样，特别是干旱地区缺乏淡水，工艺水一般就用地下水。而地下水含有大量的Na+、Mg+、SO2-4、CL-等离子，对浸出化学反应有很大的影响。所以国外研究者对水的盐度及矿类型的影响进行了系列的研究。Whittington及Johnson等认为，当用海水代替淡水浸出红土镍矿时，当游离酸浓度较高时，镍浸出率提高。但钠离子浓度超过15g/L时，镍浸出率下降，浸出时间增加。Whittington对不同红土镍矿类型进行高压酸浸研究，考察了矿物类型对渣相组成，铁，镁，铝镍浸出的影响。但以上高压酸浸出取红土镍矿的研究，浸出温度均在250～280℃，在此温度下，压力较高，结高压釜要求较高，存在安全隐患，这也是高压酸浸工艺不能广泛用的原因，所以我们针对澳洲“干型”红土镍矿，提出氧压酸浸工艺，即在反应初始充入一定量氧气。使得红土矿能在较低的温度下浸出，而又不降低镍、钴的浸出率。
一、实验部分
（一）矿石特性及物相组成
实验所用石来源于澳大利亚，矿石物质组成（%）：石英和长石26.99、蒙脱石和滑石19.24、赤铁矿17.32、腐殖土状褐矿11.69、致密状褐铁矿5.20和磁赤铁矿磁铁矿5.69、粘土4.82、方解石和白云石3.33、铬铁矿0.25、磁黄铁矿微量、锰土矿0.8、铁染粘土2.3、云母和伊利石0.27、绿泥石2.1，矿石主要成本(%)：Ni l.07、CoO.1、Fe20.43、Mg2.48、Ca0.35、Si 20.57、Al 0.11、Mn0.4。可以看出，石中的矿物主要是以脉石矿物如英石、蒙脱石、滑石为主，其次为褐铁矿（有相当一部分为表层腐殖土状褐铁矿），这说明矿石系“干型”红土镍矿。
（二）试验方案
浸出实验是在2L钛高压釜内进行，温度采用PID自动控制，温控范围在±2℃，采用电加热，内置水冷系统，磁力搅拌。用分析纯硫酸作浸出剂，每次实验取矿样100g（－0.074 mm），液固比8∶1，搅拌速度300r/min。主要研究硫酸用量、浸出时间、浸出温度、氧分压对镍、钴、铁浸出率及游离酸含量的影响。
二、结果与讨论
（一）硫酸用量的影响
硫酸反应温度为200℃，反应初始时充入压力为1MPa的氧气，反应时间为2h，结果见图1。可以看出，当硫酸用量小于30mL时，镍、钴浸出率变化不大，均低于90%。当硫酸用量大于30mL时，镍、钴浸出率增加明显，硫酸用量为40mL时，镍、钴浸出率分别为97.06%和90.26%。而随着硫酸用量的增加，铁的浸出率增加，体系中游离酸含量也随之增加。
图1 硫酸用量的影响
Fig.1 Effect of sulfuric acid dosage on leaching rate
（二）反应温度的影响
固定硫酸用量25mL，反应初始时充入0.5MPa氧气（250℃下，没有充人氧气），反应时间2h，结果见图2。由图2可见镍、钴浸出率随着温度的升高而增加。而铁的而铁的浸出率变化不大，体系中游离酸含量随着反应温度的升高而降低。220℃， 5MPa氧气时的镍、钴浸出率分别为99.83%、90.44%，而铁浸出率仅为2%，基本上进入渣中，溶液中含量仅有0.3 g／L，与250℃，不充入氧气时的镍、钴浸出率大致相当。这说明反应初始充入一定量的氧气能够加快反应进程，对提高镍、钴的浸出率十分有利。
图2 浸出温度的影响
Fig.2 Effect of temperature on leaching rate
（三）反应时间的影响
固定反应温度为200℃，反应初始时充入0.5MPa氧气，硫酸用量为40mL，结果见图3。可以看出镍、钴浸出率随着反应时间的延长而增加，延长反应时间有利于降低溶液中铁、游离酸的含量，便于后续处理。所以适宜的反应时间为2h，此时镍、钴浸出率分别为97.06%、90.26%。
图3 浸出时间的影响
Fig.3 Effect of time on leaching rate
（四）初始氧气分压的影响
固定反应温度为200℃，反应时间为2h，硫酸用量为30mL，结果见图4。图4可看出，在反应初始充入氧气对提高镍、钴浸出率十分有效，但当初始氧气压大于0.5 MPa时，效果就不明显了。所以适宜的氧气初始分压为0.5MPa。
图4 初始氧气分压的影响
fig. 4 Effect of initial partial pressure ofoxygen on leaching rate
（五）反应机理探索
研究发现，当反应初始通入一定量氧气时，能够提高镍、钴的浸出率，并且还可观察到反应过程中有明显的耗氧现象，这说明矿石中有耗氧物质存在。这说明矿石中含有11.69%的腐殖土状褐铁矿，而腐殖土中的铁有相当一部分是以二价铁形式存在。所以高压酸浸红土矿时，首先是二价铁的溶解，接着镁的溶解，然后二价铁氧化成三价铁。三价铁水解释放酸，生成两种沉淀即：羟基硫酸铁沉淀（FeOHSO4）和赤铁矿沉淀, 羟基硫酸铁沉淀容易形成但不稳定，很快就转化成赤铁矿沉淀。而褐铁矿中的铁主要以针铁矿形式存在(α－FeOOH)，在高压酸过程中，三价铁溶解之后才水解。而镍的溶解是按氧化镍溶解的穷式进行。所以反应初始通人一定量氧气利于二价铁的氧化，加快反应进行，使得反应体系热力学推动力变大，从而使在较低温度下，镍钴浸出率也较高。整个反应过程如式（1）～（6）所示：
（1～6）公式
三、结论
采用氧压酸浸工艺浸出澳大利亚“干型”红土镍矿。当反应初始通入一定量氧气时，能够加快反应进程，提高镍、钴的浸出率。相同条件下，当反应初始充入0.5MPa氧气时的镍、钴浸出率分别为99.83%、90.44%，而铁浸出率仅为2%，基本上进入渣中，与250℃不充入氧气时的镍、钴浸出率大致相当。
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