镍钼矿中非晶质胶状硫化物氧化转化机理研究

Ni-Mo ore is a kind of typical polymetallic and complicated ore. The low-level techniques of traditional extraction process have made a great deal of resources waste and grievous pollution of environment. Ni/Mo in the Ni-Mo ore exists as an amorphous sulfide which has highly active, easily oxide to sulfuric acid and sulfate at low temperature in the presence of excess oxygen. The aim of this project is oxide the amorphous sulfide mineral into sulfuric acid and Ni/Mo sulfate by the oxygen pressure leaching method. The form of oxidation-reduction ion-combination accelerating the oxygen transfer and the oxidation leaching of Ni/Mo amorphous sulfide, realize the effective extraction and separation nickel, molybdenum and other valuable metals. The thermodynamic reaction trend of Ni-Mo species determined by the thermodynamic analysis and system optimization experiments. The kinetic study of the pressure leaching of Ni-Mo ore also investigated using the modern testing techniques and research methods for determine the kinetics of Ni and Mo dissolution. The present project focuses on the study of oxidative transformation of Ni/Mo amorphous colloidal sulfide, the influence of catalytic on the leaching process of Ni-Mo ore, the mechanism of acid generating and selective leaching processes, element migration and selective dissolve order, separation and enrichment the value ions from multielement solution, and the mechanism of Ni/Mo controllable extraction process, all those studies mentioned above aimed to construction the basic theory for efficient separation and extraction metal ions from the Ni-Mo ore. Through the project, the theoretical foundation of clean and effective extraction technique can be obtained, will providing the theoretical guidance and technical support for clean and efficient exploitation of the Ni-Mo black shale ore, and also providing the theoretical guidance and technical support for the same type of amorphous colloidal sulfides resource.

黑色岩系镍钼矿是一种典型的多金属复杂矿产资源，目前处理工艺落后，造成资源大量浪费和严重的环境污染。本项目针对镍钼矿中非晶质胶状硫化物具有高活性和易氧化转化的特点，采用氧压浸出方法将胶状硫化物直接氧化转化为硫酸和硫酸盐，并形成氧化还原催化离子组合，加速氧的传递和非晶质胶硫化物的氧化，实现有价金属清洁高效提取。主要开展氧化转化界面反应机理，元素迁移规律和多金属深度净化分离基础理论研究。通过热力学分析及系统实验，确定各物种的反应热力学趋势。应用现代检测方法和研究手段，测定和建立镍钼矿浸出动力学参数和模型。重点研究非晶质胶状硫化物的氧化转化机理，不同催化剂种类与胶状硫化物催化性能的关系，催化剂转化与氧分子传递机理，以及多金属溶液中有价金属深度净化分离行为和迁移规律等。构建镍钼矿有价金属高效分离和清洁提取的基础理论，为黑色岩系镍钼矿及同类型非晶质胶状硫化物资源的清洁高效利用提供理论指导与技术支撑。

本项目重点研究非晶质胶状硫化物的氧化转化机理，不同催化剂种类与胶状硫化物催化性能的关系，催化剂转化与氧分子传递机理，有价金属浸出行为和迁移规律等。根据项目书任务书，获得的主要成果如下：. （1）镍钼矿中有价金属元素主要包括Ni、Mo，杂质元素主要包括Fe、CaO、SiO2、Al2O3、C，其中镍主要以NiS矿物形态存在，钼以非晶质胶状硫化钼存在，铁主要以黄铁矿物相存在。. （2）150oC下Mo-S-H2O以及Ni-S-H2O系电位-pH图，表明在一定温度和氧压条件下，镍钼矿中的硫化物易氧化为硫酸和硫酸盐。. （3） 在不加初始硫酸，温度150℃，时间5 h，液固比2:1，粒度80%<0.074mm，压力1.2 MPa的优化条件下，镍、钼的浸出率分别达到了97%和75%。. （4）在氧压浸出过程中，镍完全转化并溶解进入溶液；钼硫化物得到完全转化，最高达70%溶解进入溶液，其余部分以钼氧化物进入渣中；铁最高达80%完成了氧化转化，此时约60%溶解进入溶液，其余部分以铁氧化物进入渣中。. （5）在反应前期，镍浸出率较快速的增大，同时伴随钼、铁的浸出，镍浸出过程受化学反应控制，其表观活化能为42.68kJ/mol，氧气的表观反应级数为0.79；反应后期镍已大部分溶解，随之镍浸出率快速降低，同时伴随钼、铁的再沉淀转化，且在矿物颗粒表面形成了钼、铁氧化物产物层，其阻止了镍的进一步溶解，镍浸出过程受固体产物层扩散控制，其表观活化能为11.01kJ/mol。. （6）黄铁矿氧压水浸过程中，铁元素以离子形式进入溶液中，以三氧化二铁、铁钒的形式留在渣中；硫元素以硫酸根的形式进入溶液中，以单质硫的形式留在渣中；二价铁离子、硫酸可促进黄铁矿的分解；黄铁矿氧化转化过程是形成硫酸的过程。. （7）黄铁矿与硫化钼相互促进分解；硫元素以硫酸根的形式进入溶液中，以单质硫的形式留在渣中；反应前期80%左右的钼元素进入溶液中，反应后期15%左右钼元素以三氧化钼、二氧化钼留在渣中；铁元素以离子形式进入溶液中；三价铁离子是影响钼元素溶出的主要因素。. 本项目发表论文12篇，申请专利2项，培养硕士2名,在读博士生1名，硕士生1名。