1 概述 1
1.1 镍的性质及主要用途 1
1.1.1 镍的性质 1
1.1.2 镍的主要用途 2
1.2 镍的生产与消费 2
1.2.1 全球镍的生产与消费 2
1.2.2 中国镍的生产与消费 4
1.3 镍的资源状况 6
1.3.1 镍的发现及开发历史 6
1.3.2 镍的资源特点 6
1.3.3 镍红土矿资源及其开发现状 9
1.4 镍红土矿处理工艺概况 12
1.4.1 火法处理工艺 12
1.4.2 湿法处理工艺 15
1.4.3 生物浸出工艺 21
1.4.4 氯化离析工艺 21
1.4.5 微波浸出工艺 22
1.5 研究背景及主要研究内容 22
1.5.1 研究背景 22
1.5.2 主要研究内容 23
2 实验研究方法 25
2.1 矿石原料 25
2.1.1 矿石来源及矿床特点 25
2.1.2 化学组成分析 26
2.1.3 物相结构分析 26
2.1.4 元素赋存状态分析 28
2.1.5 原料分析结论及适应性工艺选择 30
2.2 化学试剂与实验设备 30
2.2.1 化学试剂 30
2.2.2 仪器设备 31
2.3 实验方法及流程 32
2.3.1 镍红土矿还原焙烧—氨浸实验 32
2.3.2 镍红土矿硫酸化焙烧—浸出实验 32
2.3.3 镍红土矿常压盐酸浸出实验 33
2.4 分析与检测 33
2.4.1 元素分析 33
2.4.2 浸出率计算 35
2.4.3 铁还原度计算 35
2.4.4 样品检测与表征 35
3 镍红土矿还原焙烧—氨浸理论及工艺研究 38
3.1 引言 38
3.2 还原焙烧过程热力学分析 38
3.2.1 热力学数据及计算 39
3.2.2 还原焙烧过程主要反应热力学平衡图 40
3.3 氨浸过程热力学分析 41
3.3.1 热力学数据及计算 42
3.3.2 氨浸过程Me-NH3-H2O体系E-pH图 46
3.4 实验结果与讨论 49
3.4.1 原料粒度的影响 49
3.4.2 还原剂用量的影响 49
3.4.3 焙烧温度的影响 50
3.4.4 焙烧时间的影响 53
3.4.5 氨浸温度的影响 53
3.4.6 氨浸时间的影响 54
3.4.7 氨浸NH3/CO2的影响 56
3.4.8 矿浆浓度的影响 57
3.4.9 通氧速率的影响 58
3.4.10 综合实验 58
3.5 还原焙烧过程优化实验设计 60
3.5.1 响应曲面法介绍 60
3.5.2 实验设计及数据处理 61
3.5.3 还原剂用量与焙烧温度的交互影响 64
3.5.4 还原剂用量与焙烧时间的交互影响 66
3.5.5 焙烧温度与焙烧时间的交互影响 67
3.5.6 优化条件确定 67
3.6 氨浸过程动力学研究 69
3.6.1 动力学理论及方法 69
3.6.2 浸出动力学曲线 70
3.6.3 表观活化能和控制步骤 73
4 镍红土矿硫酸熟化焙烧—浸出理论及工艺研究 76
4.1 引言 76
4.2 硫酸熟化焙烧过程热力学分析 76
4.2.1 热力学数据及计算 76
4.2.2 硫酸熟化焙烧过程主要反应△rGΘ-T图 79
4.3 焙烧产物氨浸过程热力学分析 80
4.3.1 热力学数据及计算 81
4.3.2 焙烧产物氨浸过程Me-NH3-CO2- 3-H2O体系lgcMe，T-pH图 89
4.4 硫酸熟化焙烧—水浸实验结果与讨论 93
4.4.1 硫酸加入量的影响 93
4.4.2 水加入量的影响 94
4.4.3 焙烧温度的影响 94
4.4.4 焙烧时间的影响 97
4.4.5 原料粒度的影响 98
4.4.6 硫酸钠加入量的影响 99
4.4.7 矿浆浓度的影响 100
4.4.8 综合实验 102
4.5 焙烧产物氨浸实验结果与讨论 103
4.5.1 氨浓度的影响 103
4.5.2 铵盐种类和浓度的影响 104
4.5.3 矿浆浓度的影响 107
4.5.4 氨浸温度的影响 108
4.5.5 氨浸时间的影响 108
4.5.6 综合实验 108
4.6 硫酸化焙烧过程优化实验设计 110
4.6.1 实验设计及数据处理 110
4.6.2 硫酸加入量与焙烧温度的交互影响 113
4.6.3 硫酸加入量与焙烧时间的交互影响 115
4.6.4 焙烧温度与焙烧时间的交互影响 115
4.6.5 优化区域确定 117
4.7 硫酸熟化焙烧过程动力学研究 119
4.7.1 硫酸化动力学曲线 119
4.7.2 表观活化能和控制步骤 121
5 镍红土矿常压盐酸浸出过程理论及工艺研究 124
5.1 引言 124
5.2 常压盐酸浸出过程热力学分析 124
5.2.1 热力学数据及计算 124
5.2.2 常压盐酸浸出过程主要反应△rGΘ-T图 125
5.3 实验结果与讨论 126
5.3.1 酸料比的影响 126
5.3.2 浸出温度的影响 127
5.3.3 浸出时间的影响 128
5.3.4 矿浆浓度的影响 129
5.3.5 原料粒度的影响 129
5.3.6 Cl-浓度的影响 130
5.3.7 综合实验 131
5.4 常压盐酸浸出过程动力学研究 131
5.4.1 浸出动力学曲线 131
5.4.2 表观活化能和控制步骤 134
6 研究成果与展望 137
6.1 研究成果 137
6.2 展望 139
参考文献 140