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碳质镍钼矿选矿

2017-10-23 49页 doc 362KB 13阅读

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碳质镍钼矿选矿碳质镍钼矿选矿 1(前言 ............................................................................................................................................. 3 2(钼镍矿产资源及其提取技术国内外研究现状............................................................................. 4 2.1.1氧化...
碳质镍钼矿选矿
碳质镍钼矿选矿 1(前言 ............................................................................................................................................. 3 2(钼镍矿产资源及其提取技术国内外研究现状............................................................................. 4 2.1.1氧化焙烧法 ........................................................................................................................... 5 2.1.2 常压氧化浸出法 ................................................................................................................... 6 2.1.3 氧压法 .................................................................................................................................. 8 3(黑色岩系钼镍矿提取技术路线的选择 ................................................................................ 9 3.1 工艺路线的选择 ...................................................................................................................... 9 3.2试验原理 ................................................................................................................................ 10 3.2.1 加压氧化 ............................................................................................................................ 103.2.2 萃取 .................................................................................................................................... 11 3.2.3 三氧化钼和硫酸镍的研制 .................................................................................................. 12 4(原料性质及试验................................................................................................................. 13 4.1 钼精矿性质 ........................................................................................................................... 13 4.1.1化学元素分析 ................................................................................................................. 13 4.1.2物相分析 ......................................................................................................................... 13 4.2 研究方法及主要试剂 ............................................................................................................ 22 4.2.1 试验研究方法 ................................................................................................................ 22 4.2.2 主要试剂 ........................................................................................................................ 23 5(试验结果及讨论 ........................................................................................................................ 24 5.1 酸性介质加压氧化浸出 ........................................................................................................ 24 5.1.1 浸出催化剂的影响 ......................................................................................................... 24 5.1.2 浸出温度的影响 ............................................................................................................ 25 5.1.3氧分压的影响 ................................................................................................................. 26 5.1.4浸出添加剂的影响 .......................................................................................................... 27 5.1.5 浸出时间的影响 ............................................................................................................ 28 5.1.6 酸性介质加压氧化浸出最佳综合工艺条件试验 ........................................................... 29 5.2碱性介质加压氧化浸出 ......................................................................................................... 30 5.2.1 温度对碱性介质加压氧化浸出结果的影响 ................................................................. 30 5.2.2 氢氧化钠用量对浸出结果的影响 ................................................................................ 31 5.3钼镍矿全湿法回收钼镍工艺流程确定 .................................................................................. 33 5.4 萃取回收浸出液中的钼 ........................................................................................................ 34 5.4.1 钼萃取 ............................................................................................................................ 34 5.4.2 钼反萃 ............................................................................................................................ 36 5.5 萃钼余液中镍的回收 ............................................................................................................ 38 5.6酸性介质加压氧化浸出渣中钼回收 ...................................................................................... 39 5.6.1 常压碱浸 ........................................................................................................................ 39 5.6.2 酸沉 ............................................................................................................................... 41 5.7 三氧化钼的研制 .................................................................................................................... 42 6(工艺条件及技术经济指标 ......................................................................................................... 43 6.1 加压氧化浸出 ....................................................................................................................... 43 1 6.2 钼萃取 ................................................................................................................................... 43 6.3 沉碳酸镍 ............................................................................................................................... 45 6.4 常压碱浸 ............................................................................................................................... 45 6.5 酸沉 ....................................................................................................................................... 46 6.6 煅烧 ....................................................................................................................................... 46 6.7 钼镍全程收率 ....................................................................................................................... 47 7(投资估算.................................................................................................................................... 48 8(直接生产成本估算 .................................................................................................................... 50 9(初步经济分析 ............................................................................................................................ 539.1 年销售收入 ........................................................................................................................... 53 9.2 年生产总成本 ....................................................................................................................... 53 9.3 经济效益估算 ....................................................................................................................... 54 10(结论 ......................................................................................................................................... 55 2 1(前言 钼、镍是性质优异的有色金属元素,广泛应用于不锈钢、航空、航天、化工、电子等领域。我国国民经济稳步增长,钢铁行业产量不断增加,使得钼、镍消耗量显著增加,供需矛盾比较突出。我国钼资源具有两大特点:一是品位低,高品位富矿很少;二是钼资源种类复杂,有单独钼矿床,也有与铜伴生矿,更有我国特有的黑色岩系钼镍矿和彩钼铅锌矿等。前两种类型的矿均可采用选矿的方法产出钼精矿。但对于黑色岩系钼镍矿和彩钼铅锌矿,尚没有高效低污染的先进工艺技术进行处理,多数个体户采用污染大、回收率低的方法回收钼,镍无法得到综合利用,造成极大的资源浪费和严重的环境污染。 近年来,在我国湖南、浙江、云贵川等省区相继发现了埋藏量巨大的黑色岩系钼镍矿,由于钼、镍在这类矿中高度富集和重要的经济价值,以及巨大的资源总量,使这一矿床类型必然成为一种新型钼、镍矿资源。由于钼镍矿的特殊性,采用传统的选矿技术,难以将有用矿物进一步富集,传统的火法冶金技术也达不到钼、镍等众多金属组分分离的目的,由于这种钼镍矿是我国独有的矿产资源,国外也无现成的加工技术。为了经济环保的开发利用这种独特的矿产资源,需要我们针对钼镍矿的特点开展钼镍矿冶炼新工艺的研究。 3 本课拟针对我国湖南张家界黑色页岩型钼镍矿,开发可同时高效回收钼、镍的无污染提取新技术。由于钼、镍在这类矿中高度富集,可利用经济价值很高,且储量十分可观,可成为传统资源的有效补充,缓解原料的供需矛盾。 过去,国内研究大多局限于氧化焙烧-浸出工艺,该类工艺存在钼镍回收率低,造成资源浪费。更为严重的是焙烧钼镍矿时产生低浓度SO,目前通常采用直接排入大气的做法,严重污染周围环境。本2 课题拟开发不需焙烧,也不需添加强氧化剂就能直接浸出钼镍矿的加压氧化浸出全湿法提取钼镍新工艺,从源头彻底消除SO的污染,由2于不需添加强氧化剂就能选择性浸出钼镍矿中的钼镍等有价金属,降低辅助材料的消耗和加工成本,同时也有利于废水处理,开辟了清洁环保经济地开发利用鉬镍矿的新工艺。本项目研究成功对经济环保地开发利用该类钼镍矿资源以及推动该区域经济的发展具有深远的意义。 2(钼镍矿产资源及其提取技术国内外研究现状 黑色岩系钼镍矿是我国特有的新型矿产资源,广泛分布于在我国云贵川、湘西以及浙赣地区,钼镍在这类矿中高度富集,总蕴藏量巨大,具有远大开发前景。在钼镍矿发现后的二十多年时间里,我国地质、选矿和冶金研究人员相继进行了多轮次的不同途径的选冶研究,钼镍矿的提取方法主要有氧化焙烧法和全湿法两大类。由于钼镍矿中的有价金属钼和镍均以硫化物形态存在,无论是强酸性水溶液还是强 4 碱水溶液都难以溶解这些硫化物,所以无论是氧化焙烧法还是全湿法处理钼镍矿都需先将钼镍矿中的金属硫化物氧化为金属氧化物后,才能将这些金属浸到水溶液中。下面根据氧化钼镍矿的各种方法来综述钼镍矿提取技术的研究现状。 2.1.1氧化焙烧法 氧化焙烧法可分为氧化焙烧-(酸、碱或氨)浸出-萃取-提纯工艺;氧化焙烧-挥发钼工艺法和氧化焙烧-制钼镍铁合金或镍钼铁合金流程。 (1)氧化焙烧-(酸、碱或氨)浸出-离子交换提纯工艺 钼镍矿在温度600~700:C下焙烧脱硫,其中钼氧化成三氧化钼,镍氧化成氧化镍。钼、镍在焙烧过程中的化学反应如下: MoS + 7/2O = MoO + 2SO 2232 NiS + 3/2O = NiO + SO 22 焙砂先经过酸浸,其中的镍和锌绝大部分进入酸浸液,大约30%钼也进入酸浸液中,浸出液中的钼以萃取法加以回收,而镍锌则通过沉淀以富集物的形式加以回收;浸出渣中的钼经碱或氨浸、离子交换和酸沉等工序以钼酸铵的形式产出。 (2)氧化焙烧-挥发钼工艺 钼镍矿在1200?左右的炉温下焙烧,硫化钼氧化成MoO,且呈3气相与SO共同排出,矿石主要杂质-铁则在被氧化成氧化亚铁后与2 5 硅质熔剂形成硅酸盐相,并与液态镍(含贵金属)分离,形成炉渣。液态含贵金属即为高浓度冰镍。MoO在淋洗除杂后再通入氨气,使3 其被还原为MoO,MoO进一步通入氢气还原最终得到较纯的钼粉。22 冰镍制成阳极,通过电解生产电解镍。贵金属富集在阳极泥中。 该工艺的优点是能资源利用率高,不足之处是工艺流程冗长,投资费用高,过程能耗高,关键问题的是焙烧产生的低浓度SO,这种2低浓度SO工业上无法直接制酸,治理成本相当高。 2 (3)氧化焙烧-制镍钼铁合金流程 该法属于全火法工艺,钼镍矿在550~600:C的温度下氧化焙烧脱硫,将钼镍矿中的钼镍铁转化为氧化物,然后在矿热炉中进行熔炼,得到钼镍铁合金,作为初级产品进入市场。虽然该流程可同时回收利用钼镍矿中的钼镍资源,但工艺过程中钼的回收率很低。在氧化焙烧过程中存在严重的SO烟气污染问题 2 2.1.2 常压氧化浸出法 (1)硝酸氧化法 硝酸氧化钼镍矿的主要反应如下: MoS + 18HNO = HMoO + 2HSO + 6HO + 18NO 23242422 NiS + 8HNO = NiSO+ 4HO + 8NO 34 22 经过破碎球磨的钼镍矿在硝酸水溶液中加热反应,其中的硫化物被硝酸氧化为硫酸盐,钼镍以金属离子形式进入溶液。硝酸氧化法浸 6 出钼镍矿的过程中会产生大量有毒的氮氧化物气体,需进行吸收处理,浸出过程需消耗大量硝酸,浸出费用极高,同时由于废液中含有大量硝酸,废水处理相当困难。硝酸氧化法处理钼镍矿从经济环保角度考虑没有发展优势。 (2)次氯酸钠氧化法 次氯酸钠氧化法可分为酸性介质氧化法和碱性介质氧化法两种工艺。主要反应如下: MoS + 9NaClO +3HO = HMoO + 2HSO + 9NaCl 222424 NiS + 4NaClO = NiSO+ NaCl 4 钼镍矿经过破碎球磨、然后在稀氨水介质中用次氯酸钠氧化浸出,再经过滤、蒸氨,溶液萃取制取钼酸铵,萃余溶液再经过蒸发浓缩等工序得到硫酸镍。原矿钼的品位,.,,,,.,,,镍的品位于为,.,,,,.,,,硫,,,,。用本方法制备钼、镍的总回收率分别为,,,、,,,以上。 钼镍矿原矿经过破碎球磨、然后用稀酸和次氯酸钠浸出、过滤、滤液萃取和反萃取得到钼酸铵,萃余溶液再经过萃取和反萃取得到硫酸镍,残液经过蒸发浓缩得到副产品硫酸铁铵。原矿钼的品位,.,,,,.,,,镍的品位于为,.,,,,.,,,硫,,,,。该法的钼镍的总回收率分别为,,,、,,,。 次氯酸钠氧化法钼镍的总回收率都较高,但浸出过程要消耗大量 7 的次氯酸钠以及酸和碱等,生产成本较高,由于在浸出过程中有大量的氯离子进入溶液中,给后续废水处理带来麻烦。 2.1.3 氧压法 氧压法分解钼镍矿可分为酸性条件下的加压氧化法和碱性条件下的氧压浸出法。 (1)加压氧化法 在高温和氧压条件下,钼镍矿中钼的硫化物几乎全被氧化成氧化物,其中70%左右的钼以HMoO或MoO形式留在固相,其余的以243 MoO(SO)或MoO(SO)形式进入溶液,绝大部分镍以硫酸镍的形式24254 进入酸浸液,钼镍矿加压氧化反应如下: MoS + 3HO + 9/2O = HMoO + 2HSO 2222424 NiS + 2O = NiSO 24 (2)氧压碱浸法 氧压碱浸法是在一定温度和氧压条件下,采用NaOH、NaCO23或氨水等碱性试剂浸出钼镍矿,其中的钼进入以钼酸钠的形式进入浸出液,而镍则以氧化镍的形式留在渣中(用氨水浸出时,镍也进入浸出液中),浸出过程的主要化学反应如下: MoS + 6NaOH + 9/2O = NaMoO + 2NaSO + 3HO 2224242 8 NiS + 2NaOH + 3O = NiO + NaSO + HO 2242 浸出液中的钼通常采用萃取法进行分离或直接酸沉生产钼酸铵,镍以富集物的形式出售。 3(黑色岩系钼镍矿提取工艺技术路线的选择 对张家界黑色岩系中有价元素的状态进行了初步考查。结果表明,矿石中的有价元素主要有Mo、Ni、V,另见少量Zn;主要金属矿物为黄铁矿、方硫镍矿、硫砷镍矿,见少量闪锌矿、褐铁矿;脉石矿物主要为石英、绢云母、磷灰石和高岭石;关于Mo的问题,未见通常意义上的辉钼矿或钼的氧化物,Mo-S总是和炭质在一起,炭质的大部分呈无定形状态,少量为显微镜下可见的片状(与煤相似但总含数量不等的Mo、S),所以说Mo能否富集取决于能否将炭质富集。鉴于大部分炭质呈无定形状态,所以只采用物理选矿方法自这种资源中经济地回收Mo是不可能的。这类钼镍矿只能直接冶炼提取其中的有价金属。 3.1 工艺路线的选择 黑色页岩系钼镍矿是我国特有的矿产资源,至今国外还没有关于钼镍矿提取工艺的研究报道,过去,国内研究较多的是沿用钼精矿制取钼酸铵的氧化焙烧-浸出工艺,氧化焙烧-浸出法是一种处理钼精矿传统而古老的工艺,无论是技术还是设备都比较成熟易于掌握和操作,但是黑色岩系钼镍矿与钼精矿又许多不同点,钼镍矿成分较复杂, 9 含硫量低(通常不到10%,而钼精矿的含硫量通常达30%以上),所以钼镍矿在焙烧过程产生低浓度二氧化硫气体难以用于制酸,造成严重的大气污染问题。另外,由于钼镍矿成分复杂,采用氧化焙烧-浸出工艺钼镍的回收率也较低,如陈礼运等人报道采用氧化焙烧-浸出-萃取法生产钼酸铵,钼的回收率只有65%。为了克服二氧化硫烟气污染问题,研究人员尝试多种全湿法工艺流程,如硝酸氧化浸出法、次氯酸钠浸出法、氯碱浸出法、加压碱浸法和加压酸浸法等。硝酸氧化浸出法、次氯酸钠浸出法和氯碱浸出法在浸出过程中须消耗大量硝酸或次氯酸钠,生产成本较高,同时由于溶液中含有大量的硝酸根和氯离子也不利于后续废水处理。而加压氧化浸出所用的氧化剂为氧气,整个过程不需要添加硝酸或次氯酸钠,加压氧化法处理钼镍矿省去了焙烧系统,消除了SO对大气的污染,操作环境较好,可实现清洁生2 产,同时能耗以及生产成本较低,所以本研究采用加压浸出-萃取法。 3.2试验原理 3.2.1 加压氧化 钼镍矿中的钼和镍等有价金属主要以硫化物的形式存在,在高温氧压条件下钼镍矿中的MoS和NiS首先发生如下反应: 2 2MoS + 9/2O + 3HO = HMoO + 2HSO()()2S2aq22424 NiS+ 2O = NiSO()()s2aq4 钼镍矿的加压氧化浸出分为:(1)碱性介质加压氧化浸出;(2)酸性介质加压氧化浸出两种不同工艺。 10 (1)碱性介质加压氧化浸出 钼镍矿在碱性介质中加压氧化浸出,在浸出过程中绝大部分钼以钼酸盐的形式进入浸出液,绝大部分镍、锌和铁进入浸出渣中。进入浸渣中的镍再采用酸浸加以回收。 (2)酸性介质加压氧化浸出 钼镍矿在酸性介质中加压氧化浸出,在浸出过程中大部分的钼以钼酸或三氧化钼形式进入浸出渣中,绝大部分镍和锌,少部分钼以及少量的铁等金属进入溶液。 留在浸出渣中的钼用氢氧化钠溶液浸出,钼以 NaMoO形式进24入溶液: MoO + 2NaOH = NaMoO + HO 3242 本研究将对这两种通过试验考察,根据实验结果进行技术经济比较,从而确定出最为经济环保的最佳工艺流程。 3.2.2 萃取 进入溶液中的钼需进行萃取提纯,有关研究和生产实践证明,采用叔胺类萃取剂可从酸介质中选择性萃取钼, 钼萃完后,镍留在萃余液中,萃余液经P204萃取除杂后,用纯碱沉淀出碳酸镍,碳酸镍经酸溶,再经蒸发结晶制成硫酸镍。 本次试验萃取剂选择加有改质剂的叔胺萃取剂BK235,钼反萃剂 11 均选择氨水。 萃取主要反应: , 2+[MoO(SO)] + 2H + 2 RN (RNH)•MoO•(SO) 242332242或 , 2-[MoO(SO)]+ (RN)H•HSO (RNH)•MoO•(SO) + HSO 242324 322424 反萃主要反应: (RNH)•MoO•(SO) + 6NH•HO 2RN + NH MoO 3224232344 + 2(NH)SO + 4HO 4 2423.2.3 三氧化钼和硫酸镍的研制 (1)MoO的研制 3 含钼100~130g/l的反萃液和碱浸液经过酸沉,溶液中的钼将以钼酸盐的形态结晶析出,经离心甩干,晶体再经干燥、煅烧后生产出MoO产品。 3 HMoO MoO + HO 2432 (2) 硫酸镍的研制 加压酸浸液先用叔胺类萃取剂可从酸介质中选择性萃取钼,留在萃余液中的镍经P204萃取除杂后用纯碱或碳酸氢铵沉碳酸镍,然后将所得的碳酸镍沉淀用硫酸溶解,再经蒸发结晶、离心过滤生产硫酸镍产品。 2NiSO + 2(NH)CO + HO = Ni(OH)CO + 2(NH)SO + CO 442322234242Ni(OH)CO + 2HSO = 2NiSO + CO + 3HO 22324422 12 4(原料性质及试验方法 4.1 钼精矿性质 4.1.1化学元素分析 试验所用钼镍矿由张家界市天泰钼业有限公司提供,主要化学成分见表4-1。 表4-1 钼镍矿多元素分析结果 Mo Ni V Zn Fe Ti 元素 1.56 1.14 0.26 0.0005 5.90 0.17 含量% Al Ca Mg Ba K Na 元素 2.3 4.9 0.36 0.46 0.87 0.036 含量% As Co Cu Cr Ba Cd 元素 0.55 0.005 0.046 0.055 0.46 0.005 含量% 4.1.2物相分析 采用显微镜鉴定、扫描电镜能谱分析及X射线衍射分析方法查明了矿石中的相组成,计有含钼,硫炭质(非晶相)、硫砷镍矿、方硫镍矿、黄铁矿和闪锌矿;主要脉石组份为水云母、石英、高岭石、磷灰石。钼主要和炭质有关,镍主要和硫化物或硫砷化物有关,钒则主要与云母类矿物有关。 含量较多的矿物在X射线衍射谱中可以得到反映,见图2。 13 图2 炭质页岩矿样的X射线衍射谱 现将主要相组成的嵌布特征描述于后。 (1)炭质 矿石含显著量的碳,但镜下未见石墨形态的碳,实际上作为变质深度较浅的页岩中,炭质也不可能转变为石墨。 大部分炭质充填于由石英、水云母和高岭石组成的基体中,镜下较难识别,部分集中形成非晶态的不规则物质充填于粒间或裂隙中而较易辨别。镜下辨别炭质的嵌布特征见图3、4。 14 图3 在炭质页岩基质中充填的较粗粒度的炭质(C-MoS),形态很不规则。X260 2 图4 在炭质页岩基质裂隙中充填的含Mo炭质(C-Mo),基质中还分散嵌布有 黄铁矿的微细晶粒(黄色,粒度一般<10微米),X520 能谱分析表明,炭质中总是含有数量不尽相同的硫和钼,它是矿石中钼的主要载体,下面一组扫描电镜分析资料(图5~11)可说明这 15 点。 图5 在页岩基质中充填的含Mo较高的炭质背散射电子图象, 图注分析点A、Py的能谱见下图 图6 上图中a点能谱,显示含Mo-S和C,图7 图5分析点Py的能谱,为黄铁矿 C较少,另见很少量的Fe、As、Ni 16 图8 在页岩基质中充填的含Mo较少的炭质(A2,有裂纹),图注分析点A2及Q 的能谱见图9、10 图9 图8分析点A2的能谱,显示含显著图10 图8分析点Q的能谱,显示其为SiO2量Mo、S的炭质,另见少量Ti、Si、V 17 图11 在石英(Q,颗粒状)粒间充填的含V云母和炭质(A-8)集合体的能谱,显示粒间充填 物中有无定形C和Mo-S,V是云母所含,而Cr是抛光料带入的 炭质同时也和其它硫化物或硫砷化物一起,此时硫化物及硫砷化物是在含钼炭质中结晶出来的,见图12。 18 图12 在炭质(A)基体中结晶的多种硫化物集合体(B,各硫化物的反射率不同)。这部分炭 质较易和硫化物一起进入精矿。X520 (2)硫化物和硫砷化物 可以看到较大量的硫化物,但粒度一般较细,形态复杂。最常见者为黄铁矿,呈极细的尘点状或和其它硫化物及硫砷化物组成细粒集合体,参见图4、12~14。 19 图13 黄铁矿(较亮者)与硫砷镍矿(灰白色者)组成密不可分的中粗粒集合体。X2660 图14 在磷块岩(A)基体中结晶的细粒黄铁矿(亮黄色)及闪锌矿(灰色),粒度在2微米左右 这些硫化物和硫砷化物的成分见下列有关能谱。 20 图15 黄铁矿能谱,总含少量Ni,部分可能与硫砷镍矿的密切连生有关 图16 硫砷镍矿能谱 图17 方硫镍矿能谱 21 和硫化物,硫砷化物一起的闪锌矿能谱。 为磷灰石包裹的极细粒闪锌矿能谱。 图18 闪锌矿能谱 硫化物和硫砷化物组成的集合体嵌布粒度不均匀,主要呈复杂的细粒结构,少部分呈中粒嵌布;部分炭质与硫化物,硫砷化物关系密切,采用物理选矿方法较难实现炭质与硫化物,硫砷化物的真正分离。 (3)脉石矿物 本矿样中的主要矿物皆为与泥沙质机械沉积物和化学沉积有关的各种产物,其中脉石主要有石英、绢云母、高岭石和磷灰石。 4.2 研究方法及主要试剂 4.2.1 试验研究方法 (1)加压氧化浸出 加压浸出试验在GSA型2L立式衬钛加压釜中进行。将钼镍矿、酸或碱、添加剂、水按一定比例混合放入釜中,密闭升温,当温度升至设定值时,将氧分压调整至试验需要值。反应结束后冷却釜体,物 22 料过滤分离,浸出渣放入烘箱烘干后和溶液一起送样分析。 (2)萃取 萃取与反萃均在分液漏斗中进行,经康氏振荡器振荡后静置分相,从萃余液和反萃液中取样分析钼。 (3)碱浸 常压碱浸在1000毫升的烧杯中进行。将加压酸浸渣、水和碱按一定比例加入烧杯中,加热到设定温度进行搅拌浸出,反应结束后过滤,浸出渣放入烘箱烘干后和溶液一起送样分析。 4.2.2 主要试剂 硫酸:分析纯,浓度98%; 硝酸:分析纯,浓度65~68%; 氢氧化钠:化学纯,含量99%; 氨水:分析纯,浓度25~28%; 氧气:O,工业纯; 2 BK235:工业级; P204:工业级; 煤油:工业级。 23 5(试验结果及讨论 5.1 酸性介质加压氧化浸出 5.1.1 浸出催化剂的影响 化学反应过程中添加少量的催化剂可显著提高反应速度,降低反应温度。硝酸或铁离子在加压氧化过程中可起到催化作用,加速氧原子的传递,加快反应速度。所以,硝酸和铁离子是加压氧化浸出常用的催化剂。由于钼镍矿本身含铁较高,本研究仅考察添加硝酸对浸出结果的影响。 试验固定条件如下: 钼镍矿: 100g; 浸出温度: 120:C; 液固比: 5:1; 木素磺酸钙: 0.1g; 氧分压: 0.4MPa; 氧化浸出时间: 2h; 搅拌线速度: 1.55m/s。 试验结果见表5-1 24 表5-1 催化剂硝酸的影响 溶液(g/L) 加压渣(%) 硝酸浓度镍浸出率钼浸出率钼转化率 (g/L) (%) (%) (%) V(ml) Ni Mo G(g) Ni Mo 0 450 2.92 1.37 99.7 0.51 0.95 72.1 39.4 78.7 10 420 3.35 1.45 88.3 0.24 0.98 86.9 41.3 93.4 20 425 3.32 1.44 85.2 0.056 1.01 96.7 41.2 98.1 30 450 3.09 1.36 84.4 0.018 1.04. 98.9 41.1 98.3 由表5-1可以看出,硝酸对钼镍矿的氧化有显著的催化作用,在温度120?下加压浸出,当硝酸的用量达到20g/l时镍的浸出率可达96.2%,98.1%的钼转化为氧化钼。 5.1.2 浸出温度的影响 温度是影响加压氧化浸出结果的最重要的因素,随着温度升高,化学反应速度加快,但随着温度的升高,水蒸汽压大幅度提高,对加压浸出设备的耐压要求也将大幅提高,另外,提高浸出反应温度也会增大能源消耗,从节约能源和降低设备投资的角度,要求氧化浸出反应温度尽可能低。为了确定最合适的加压浸出温度,在其它条件固定不变情况下,考察了不同加压浸出温度对氧化浸出实验结果的影响。试验结果见表5-2。 试验固定条件如下: 钼镍矿: 100g; 液固比: 5:1; 25 木素磺酸钙: 0.1g; 氧分压: 0.4MPa; 氧化浸出时间: 2h; 搅拌线速度: 1.55m/s。 表5-2 温度对浸出结果的影响 溶液(g/L) 加压渣(%) 温度总压镍浸出率钼浸出率钼转化率(?) (MPa) (%) (%) (%) V(ml) Ni Mo G(g) Ni Mo 120 0.6 450 2.92 1.37 99.7 0.51 0.95 72.1 39.4 78.7 140 0.76 430 3.26 1.42 86.3 0.19 0.99 90.1 41.7 94.3 150 0.9 410 2.88 1.41 85.1 0.018 1.01 98.7 40.2 98.3 160 1.03 400 3.09 1.36 83.4 0.016 0.87 98.8 42.8 98.6 试验结果表明,随着温度升高,镍的浸出率和钼的转化率提高,当温度达到150?时在不添加硝酸催化剂的情况下镍的浸出率和钼的转化率均达到满意的结果,分别达96.1%和98.3%。 5.1.3氧分压的影响 氧气是加压氧化浸出过程的反应物,其浓度(即氧分压)对氧化浸出结果有重要影响,提高氧分压有利于提高氧化反应速度,但也提高了对设备的耐压要求。工业上钼或镍的加压氧化浸出所采用的氧分压通常在0.2~0.8MPa,不同氧分压对浸出试验结果的影响列于表5-3 试验固定条件如下: 26 钼镍矿: 100g; 温度: 150:C; 液固比: 5:1; 木素磺酸钙: 0.1g; 氧化浸出时间: 2h; 搅拌线速度: 1.55m/s。 表5-3 氧分压的影响 溶液(g/L) 加压渣(%) 总压氧分压镍浸出率钼浸出率钼转化率(MPa) (MPa) (%) (%) (%) V(ml) Ni Mo G(g) Ni Mo 0.8 0.2 430 2.64 1.48 88.7 0.16 0.98 88.9 42.3 94.8 0.9 0.4 410 2.88 1.41 85.1 0.018 1.01 98.7 40.2 98.3 1.03 0.6 450 2.90 1.43 84.9 0.018 1.03 98.8 42.3 98.6 试验结果表明,氧分压在0.2~0.6MPa范围内,随着氧分压的提高,镍的浸出率和钼的转化率都有所提高,当氧分压为0.4MPa时便可取得令人满意的结果。 5.1.4浸出添加剂的影响 试验固定条件: 钼镍矿: 50g; 浸出温度: 150:C; 27 液固比: 5:1, 氧化浸出时间: 2h, 氧分压: 0.4MPa; 搅拌线速度: 1.55m/s。 试验结果见表5-4。 表5-4 木素磺酸钙的影响 木素磺溶液(g/L) 加压渣(%) 镍浸出率钼浸出率钼转化率酸钙(%) (%) (%) V(ml) Ni Mo G(g) Ni Mo (g) 0 440 2.71 1.33 85.7 0.025 0.99 98.2 40.8 98.4 0.1 410 2.88 1.41 85.1 0.018 1.01 98.7 40.2 98.3 试验结果表明,木素磺酸钙对钼镍矿的氧化浸出结果影响很小,所以在以后钼镍矿的氧化浸出试验中不再添加木素磺酸钙。 5.1.5 浸出时间的影响 延长氧化浸出反应时间有利于氧化浸出反应进行彻底,但反应时间过长会降低设备产能和增加生产能耗,不利于工业生产。为了确定最佳氧化浸出反应时间,在其它条件固定不变的情况下考察了氧化浸出时间对氧化浸出反应的影响。试验结果列于表5-5。 试验固定条件: 钼镍矿: 100g; 28 浸出温度: 150:C; 液固比: 5:1; 氧分压: 0.4MPa; 搅拌线速度: 1.55m/s。 表5-5 浸出时间的影响 溶液(g/L) 加压渣(%) 时间镍浸出率钼浸出率钼转化率(h) (%) (%) (%) V(ml) Ni Mo G(g) Ni Mo 1 435 2.68 1.28 86.1 0.083 1.05 94.2 38.1 95.2 2 410 2.88 1.41 85.1 0.018 1.01 98.7 40.2 98.3 3 430 2.74 1.38 85.4 0.018 1.01 98.2 40.8 98.4 从试验结果可以看出,氧化浸出反应时间达2小时后,继续延长反应时间并不能提高镍的浸出率和钼的转化率,说明钼镍矿在液固比4:1、氧化浸出温度150?和氧分压0.4MPa的条件下,当氧化反应时间为2小时后,氧化浸出反应就基本达到了终点。 5.1.6 酸性介质加压氧化浸出最佳综合工艺条件试验 通过以上单因素试验考察,确定最佳综合工艺条件如下: 钼镍矿: 100g; 液固比: 3:1; 总 压: 0.9MPa; 29 氧分压: 0.4MPa; 浸出温度: 150:C; 氧化浸出时间: 2h; 搅拌线速度: 1.55m/s。 在上述条件下加压氧化浸出钼镍矿,钼的浸出率为40.2%,转化率为98.3%,镍的浸出率为98.7%。浸出渣含钼1.06%,含镍0.018%,浸出液成分列于表5-6。 表5-6 浸出液成分 Mo Ni Fe V Zn Al pH 元素 2.72 4.28 0.076 0.18 0.3 1.22 1.8 含量(g/l) 浸出液萃取钼的试验将以这一溶液为料液。 5.2碱性介质加压氧化浸出 5.2.1 温度对碱性介质加压氧化浸出结果的影响 在不同浸出温度下加压氧化浸出试验结果列于表5-7 试验固定条件: 钼镍矿: 100g; 液固比: 7:1, 氧分压: 0.4MPa; 30 氢氧化钠用量: 25g 搅拌线速度: 1.55m/s。 表5-7 不同浸出温度下加压氧化浸出试验结果 溶液(g/L) 加压渣(%) 温度总压钼浸出率镍浸出率镍转化率(?) (MPa) (%) (%) (%) V(ml) Ni Mo G(g) Ni Mo 120 0.6 0.64 0.035 2.26 91.7 1.74 0.1 94.0 1.38 42.6 135 0.75 0.64 0.003 2.46 91.7 1.86 0.084 95.3 0.11 41.9 150 0.9 0.64 0.001 2.23 91.7 1.57 0.068 95.8 0.04 42.3 从试验结果可以看出,在120~150?的温度范围内,随着浸出温度的提高钼的浸出率有所提高,但提高幅度并不大。碱性介质加压氧化浸出钼镍矿的温度确定为135?比较适宜。 5.2.2 氢氧化钠用量对浸出结果的影响 在碱性介质中加压氧化浸出钼镍矿,可选择性地将钼浸出到溶液中,而将镍留在浸出渣中,在浸出过程中便可实现钼镍分离。氢氧化钠用量对加压氧化浸出结果的影响列于表5-8。 试验固定条件: 钼镍矿: 100g; 浸出温度: 135:C; 液固比: 7:1, 31 氧分压: 0.4MPa; 总压: 0.75MPa 搅拌线速度: 1.55m/s。 表5-8 氢氧化钠用量对浸出结果的影响 溶液(g/L) 加压渣(%) 氢氧化钠钼浸出率镍浸出率镍转化率(g) (%) (%) (%) V(ml) Ni Mo G(g) Ni Mo 5 0.655 2.0 0.71 95.5 0.063 1.16 29.6 95.6 96.1 10 0.64 1.72 0.36 90.0 0.38 1.31 16.3 76.3 78.7 20 0.59 0.19 1.57 90.0 1.42 0.45 69.6 8.1 54.2 30 0.64 0.001 2.23 91.7 1.53 0.068 95.8 0.04 42.3 40 0.648 0.001 2.25 89.2 1.55 0.03 98.2 0.05 41.6 试验结果表明,随着氢氧化钠用量增加,钼的浸出率增大,而镍的浸出率和转化率降低,当氢氧化钠用量为40g时,钼的浸出率可达98.2%,此时镍几乎全部留在渣中,在碱性介质中进行加压氧化浸出可成功实现钼镍分离。不利的结果是:在氢氧化钠溶液中进行加压氧化浸出,大部分镍不能转化为氧化镍,浸出渣中的镍仍以硫化镍的形态存在,要回收这部分镍还需进行加压酸浸。另外,要想碱性介质氧化浸出使钼获得高浸出率,浸出时氢氧化钠必须过量,为了充分利用这部分过量的氢氧化钠就必须采用二段逆流浸出,所以,采用碱性介质加压浸出回收钼镍的工艺需要二段逆流碱性介质加压浸出和一段酸性介质加压浸出。浸出流程过于冗长,不如直接加压酸浸工艺简洁。 32 5.3钼镍矿全湿法回收钼镍工艺流程确定 通过前述浸出试验结果可知,钼镍矿加压氧化酸浸一步便可将98%的镍和40%左右的钼浸到溶液中,同时,留在加压酸浸渣中的钼大部分也被转化成氧化钼(钼的转化率可达98%以上),这部分钼经常压碱浸便可浸到溶液中。可见处理钼镍矿采用加压酸浸比采用加压碱浸优越。全湿法处理钼镍矿的工艺流程如下: 钼镍矿 球 磨 水 加压酸浸 过 滤 负载有机相 一段常压碱浸 BK235萃钼 碱液 渣 过 滤 碱反萃 沉碳酸镍 液 反萃液 滤液 二段常压碱浸 酸 沉 过 滤 滤液 过 滤 过 滤 滤液 中和处理 达标排放 碱浸渣 煅 烧 酸沉后液 碳酸镍 返到加压浸出 MoO 3 图19 钼镍矿全湿法提取钼镍工艺流程 钼镍矿经过球磨至80% -0.074mm,加水控制一定的液固比,泵入加压釜中,通入氧气(氧分压0.4MPa),控制氧化浸出反应温度150?5?,停留时间为2小时,在加压浸出过程中除氧气外,不添加其它添加剂和催化剂,加压浸出工艺经济、清洁环保。加压氧化浸出过 33 程中有98%的镍和40%的钼进入浸出液,其余钼以氧化钼的形式进入浸出渣。浸出渣中的钼经二段常压碱浸加以回收。 加压氧化浸出液中的钼用叔胺萃取剂BK235萃取,用氢氧化钠水溶液反萃,反萃液和碱浸液经过酸沉得钼酸盐沉淀,经过滤,酸沉后液还含有1.62g/l钼,返到加压氧化浸出作浸出用水。钼酸盐沉淀经烘干、煅烧得三氧化钼产品。 镍留在萃钼后的萃余液中,用纯碱中和萃余液,萃余液中的镍以碳酸镍的形式沉淀,过滤回收碳酸镍,滤液可返到二段碱浸作为碱浸用水,或经废水处理达标排放,由于整个工艺的开发过程非常注重环保,整个工艺过程没有添加任何有害物质,所以废水中不含任何有害物质,废水经过中和沉清处理便可达标排放。 5.4 萃取回收浸出液中的钼 5.4.1 钼萃取 钼萃取试验的料液为酸性介质加压氧化浸出综合条件试验获得浸出液,浸出液成分见表5-6。萃取条件试验分别考察了萃取时间,萃取相比等因素对钼萃取率的影响。 1) 萃取时间的影响 试验条件: 萃取剂浓度: 10%BK235; 相比: 1:1; 34 料液酸度: pH=1.8 萃取温度: 常温。 试验结果见表5-9。 表5-9 萃取时间对钼萃取的影响 萃余液(g/L) 萃取率(%) 萃取时间 (min) Mo Ni Mo Ni 1 0.36 4.27 86.8 0.23% 2 0.11 4.26 96.0 0.46% 3 0.058 4.27 97.8 0.23% 4 0.056 4.27 97.9 0.23% 试验结果表明,萃取时间为3min时,钼的萃取率为97.8%与萃取时间4min的钼萃取率97.9%差别不达,说明萃取时间3min时萃取基本达到平衡,所以萃取时间选定3min。 2) 相比的影响 试验条件: 萃取剂浓度: 10% BK235 萃取温度: 常温; 料液酸度: pH=1.8 萃取时间: 3min。 试验结果见表5-10。 35 表5-10 相比对钼萃取的影响 相比(O/A) 萃余液Mo(g/L) 钼萃取率(%) 1:1 0.041 98.5 1:3 0.058 97.8 1:6 0.14 94.8 试验研究结果表明,随着相比的增大,Mo萃取率有上升趋势,但相比降低有利于降低投资,同时有利于提高负载有机相中钼的浓 :3比较适宜。 度,所以萃取相比选取1 根据上述萃取结果确定萃取工艺条件及技术指标如下: 萃取剂浓度: 10% BK235 萃取温度: 常温; 料液酸度: pH=1.8 萃取时间: 3min; 萃取相比(O/A): 1:3; 萃取级数: 1级; 钼萃取率: 97.8%。 BK235在pH低于2的硫酸水溶液中完全不萃镍,在萃取过程中镍的损失低于0.5%,属料液夹带损失。 5.4.2 钼反萃 1) 相比的影响 36 试验条件如下: 氢氧化钠浓度: 5%; 反萃时间: 3min; 温度: 20:C。 试验结果见表5-11。 从试验结果可以看出,反萃相比对钼反萃率影响不大,提高反萃相比可提高反萃液的钼含量,有利于后续钼提取,钼的一级反萃率达到90%以上。 表5-11 相比对反萃的影响 反萃相比(O/A) 反萃液成分(g/L) Mo反萃率(%) 4/1 31.13 90.6. 5/1 35.61 90.2 6/1 42.79 90.0 2) 氢氧化钠浓度的影响 试验条件: 反萃相比: 5/1; 反萃时间: 3min; 温度: 20:C。 试验结果见表5-12。 37 表5-12 氢氧化钠浓度对反萃的影响 反萃相比 反萃液成分(g/L) Mo反萃率(%) 5% 35.61 90.0 8% 36.5 92.2 10% 37.6 94.9 根据上述反萃条件试验结果,反萃工艺条件确定为: 反萃剂: 10%氢氧化钠水溶液; 反萃相比: 5/1; 反萃时间: 3min; 温度: 常温; 反萃级数: 三级; 反萃率: ?96%。 反萃后的有机相经1M硫酸酸化处理后返回萃取段循环使用。 5.5 萃钼余液中镍的回收 镍留在萃钼后的萃余液中,用纯碱使这部分镍以碳酸镍的形式沉淀析出。工艺条件如下: 沉淀温度: 常温; 沉淀终点pH: 8.0; 沉淀时间: 2h; 沉淀后液含镍: 0.074g/l; 38 镍的沉淀率: 98.2%; 沉碳酸镍收率: 94% 5.6酸性介质加压氧化浸出渣中钼回收 5.6.1 常压碱浸 加压氧化浸出渣中还含有1.06%的钼,这些钼以氧化物的形态存在,用碱性水溶液就能将这部分钼浸出。考察了浸出温度、碱用量对浸出结果的影响。 (1)浸出温度的影响 碱浸试验固定条件 加压浸出渣: 100g; 液固比: 2:1; 浸出方式: 常压; 碳酸铵用量: 15g 氢氧化钠用量:5g; 浸出时间: 2h。 试验结果列于表5-13 39 表5-13 温度对浸出结果的影响 溶液 加压渣 钼浸出率(%) 温度(?) V(ml) Mo(g/l) G(g) Mo(%) 30 175 5.71 93.2 0.091 92.1 60 170 6.06 92.8 0.064 94.5 80 160 6.44 92.8 0.045 96.1 试验结果表明:常压碱浸温度为60?时钼浸出率达94.5%,所以,常压碱浸温度选定为60?。 (2)氢氧化钠用量对浸出结果的影响 碱浸试验固定条件,氢氧化钠用量为变量 加压浸出渣: 100g; 液固比: 2:1; 浸出方式: 常压; 碳酸铵用量: 15g 浸出温度: 60?; 浸出时间: 2h。 试验结果列于表5-14 40 表5-14 氢氧化钠用量对浸出结果的影响 溶液 加压渣 NaOH用量钼浸出率(%) (g) V(ml) Mo(g/l) G(g) Mo(%) 2 165 5.71 94.3 0.27 76.0 5 170 6.06 92.8 0.064 94.5 8 170 6.12 92.6 0.038 96.7 从氢氧化钠用量试验结果可以看出,随着氢氧化钠用量的提高,钼浸出率提高,为了确保钼的浸出率,同时能提高碱浸液中钼含量和降低氢氧化钠耗量,碱浸采用二段错逆流浸出。 一段碱浸:用含有氢氧化钠的二段碱浸液循环浸出加压浸出渣,液固比为2:1,直至一段碱浸液的pH值为低于9.5,此时钼含量达到30g/l以上,钼含量达30g/l以上的碱浸液送酸沉工序,一段碱浸渣进行二段浸出。 二段浸出:用含氢氧化钠25g/l的水溶液循环浸出一段浸出渣,液固比为2:1,直至二段碱浸液钼含量达到10g/l,钼含量达10g/l的二段碱浸液返到一段碱浸,二段浸出渣经洗涤后堆存排放。洗水用于配制氢氧化钠水溶液。 5.6.2 酸沉 钼含量30g/l的碱浸液和反萃液,在常温搅拌下,每升溶液加入20g碳酸铵,搅拌溶解,再缓慢加入硫酸,将pH值调至1.8,钼酸铵 41 结晶析出,过滤,含有1.62g/l钼的酸沉后液返到加压氧化浸出作浸出用水,滤饼即为钼酸铵。酸沉得到的钼酸铵为白色结晶,其多元素分析结果列于表5-15。由于酸沉后液返回加压浸出工序作浸出用水,所以,酸沉工序钼的收率可按100%计。 表5-15 钼酸铵多元素分析结果 元素 Mo Al Fe Cu Mg Ni Mn P 含量(%) 56.48 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 元素 Bi K Na Ca Pb Sn Sb Si 含量(%) 0.0001 0.0028 0.12 0.0004 0.0001 0.0001 0.0001 0.0006 5.7 三氧化钼的研制 酸沉所得的钼酸铵先在110?下干燥,再在400?下煅烧,得到三氧化钼产品。煅烧收率按96%计,三氧化钼产品的多元素分析结果列于表5-16 表5-16 三氧化钼产品多元素分析结果 元素 Mo Al Fe Cu Mg Ni Mn P 含量(%) 65.3 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 元素 Bi K Na Ca Pb Sn Sb Si 含量(%) 0.0001 0.003 0.14 0.0005 0.0001 0.0001 0.0001 0.001 42 6(工艺条件及技术经济指标 6.1 加压氧化浸出 加压浸出工艺条件 液固比: 3:1; 氧化浸出温度: 150?; 氧分压: 0.4MPa; 总压: 0.9MPa; 停留时间: 2h。 加压浸出工序技术指标: 浸渣含镍: 0.018%; 镍浸出率: 98.7%; 浸出渣含钼: 1.06; 钼浸出率: 40.2%; 钼转化率: 98.3%; 3耗氧量: 150Nm/吨矿 6.2 钼萃取 钼萃取工艺条件 43 萃取剂浓度: 10% BK235 萃取温度: 常温; 料液酸度: pH=1.8 萃取时间: 3min; 萃取相比(O/A): 1:3; 萃取级数: 1级; 负载有机反萃工艺条件 反萃剂: 10%氢氧化钠水溶液; 反萃相比: 5/1; 反萃时间: 3min; 温度: 常温; 反萃级数: 三级; 反萃率: ?96%; 反萃后的有机相经1M硫酸酸化处理后返回萃取段循环使用。 萃取工序技术指标 钼萃取率: 97.8%; 氢氧化钠消耗量: 0.6 t/t Mo; 硫酸消耗量: 0.1 t/t Mo; 萃取剂耗量: 5 kg/tMo; 44 6.3 沉碳酸镍 沉碳酸镍工艺条件: 沉淀剂: 纯碱; ; 沉淀温度: 常温 终点pH值: 8。 沉碳酸镍工序技术指标: 镍沉淀后液含镍: 0.074; 镍的沉淀收率: 98.2%; 沉碳酸镍收率: 94% 纯碱消耗量: 3.2 t/tMo 6.4 常压碱浸 碱浸工艺条件: 浸出方式: 二段逆错流浸出; 浸出温度: 80?; 液固比: 2:1; 每段浸出时间: 2h。 碱浸工序技术指标 45 碱浸渣含钼: 0.038; 钼浸出率: ?96%; 耗碱量: 3.2t/t Mo。 6.5 酸沉 酸沉工艺条件: 酸沉前含钼: 30g/l; 酸沉温度: 常温; 碳酸铵浓度: 20g/l 酸沉终点pH值: 1.8 酸沉工序技术指标: 酸沉后液含钼: 1.62g/l; 酸沉率: 94.6%; 硫酸消耗量: 2.5t/tMo; 碳酸铵消耗量: 1.6 t/tMo。 6.6 煅烧 煅烧工艺条件: 干燥温度: 110?; 46 煅烧温度: 400?; 煅烧时间: 4h。 煅烧工序技术指标: 煅烧收率: 96%。 6.7 钼镍全程收率 按图19所示工艺流程提取钼镍矿中的钼镍有价金属的全程回收率列于表6-1 表6-1 钼镍提取工艺全程回收率 序号 工序 钼走向或收率(%) 镍收率(%) 1 加压氧化浸出 浸出液:40.2 浸出渣:59.8 浸出液:98.7% 2 94.5% 常压碱浸 3 97.8% 99.5% 萃取 4 酸沉 5 94% 沉碳酸镍 6 96% 煅烧 92.0% 92.3 全程总收率(%) 从表6-1可以看出,采用本研究的流程处理钼镍矿,钼和镍的全程收率都非常高,分别为92.0%和92.3%。 47 7(投资估算 投资规模按月处理钼镍矿2000吨计,每天处理钼镍矿67吨,各主要设备的投资估算如表7-1所示。各工序车间固定投资估算列于表7-2。 表7-1 主体设备清单及设备投资估算 序号 设备名称 数量 单价(万元) 金额(万元) 1 20 20 球磨机 1台 2 5 10 浆化槽 2台 3 250 250 加压釜 1套 4 5 5 闪蒸槽 1套 5 10 20 碱浸釜 2台 6 80 80 萃取槽 1套 7 6 36 压滤机 6台 8 10 10 酸沉槽 1个 9 3 3 离心机 1台 10 15 15 干燥机 1台 11 30 30 煅烧炉 1台 12 10 10 气体吸收装置 1套 13 120 120 5t锅炉 1台 48 14 1.5 30 储罐 20个 15 0.5 15 泵 30台 16 10 10 沉镍槽 1台 17 100 100 制氧站 1套 18 30 管道阀门 19 50 变电站 844 合计 表7-2 建设投资初步估算 投资(万元) 序建筑面积工程名称 2号 (m) 土建 设备 安装 其它 合计 1 100 335 25 460 球磨、浸出 648 2 100 120 12 232 萃取、沉镍 648 3 50 28 3 81 酸沉 324 4 324 50 65 5 120 烘干、煅烧 5 432 65 100 20 185 制氧站 6 216 30 120 25 175 锅炉房 7 216 30 20 50 机修、化验 8 360 30 30 仓库 49 9 20 5 25 污水处理站 10 180 27 27 办公室 11 360 55 10 65 食堂、宿舍 12 27 50 10 87 变电所 180 13 20 2 22 供水 14 100 100 工程预备费 15 80 80 科研费 16 150 150 费 17 30 30 试车投产费 18 100 100 其它费用 3888 564 988 107 360 2019 总计 月处理2000t钼镍矿规模的工厂总投资大约2019万元(未包括土地征用费),主要用于土建、设备购置和设备安装。 8(直接生产成本估算 直接加工成本计算依据: (1) 年处理钼镍矿按24000吨计; (2) 车间总人数初步按60人计,工人月工资按1500元计; (3) 管理费用按工资总额的50%计; 50 (4) 设备折旧按10年计算。 加压氧化浸出全湿法处理钼镍矿的直接加工成本列于表8-1。 表8-1 每吨钼镍矿直接加工成本 单耗 单价 费用 年总成本序工序 材料名称 (万元) 号 (t/t钼镍矿) (元/t) (元/t钼镍矿) 1 20 20 48 球磨 电 1元/kwh 3150 Nm 0.7 105 252 氧气 3 5 15 36 水 1 加压氧化浸出 12 28.8 电 12 kwh/t钼镍矿 1元/kwh 1.25 180 225 540 蒸汽 0.05 2500 125 300 氢氧化钠 0.3 5 1.5 3.6 水 2 常压碱浸 8 19.2 电 8 kwh/t钼镍矿 1元/kwh 0.45 180 81 194.4 蒸汽 0.02 2500 50 120 氢氧化钠 0.01 700 7 16.8 硫酸 18 0.075 kg/t钼镍3 100000 7.5 萃取 萃取剂 矿 0.2 5 1 2.4 水 6 14.4 电 6 kwh/t钼镍矿 1元/kwh 51 0.05 700 35 84 硫酸 4 0.025 4200 105 252 酸沉 碳酸铵 1 4 9.6 电 4 kwh/t钼镍矿 0.05 1500 75 180 碳酸钠 5 0.2 5 1 2.4 沉碳酸镍 水 1 2 4.8 电 2 kwh/t钼镍矿 0.2 5 1 2.4 水 6 煅烧 1 50 120 电 50kwh/t钼镍矿 7 15 36 废水处理 8 50 120 工资及附加 9 25 60 管理费用 10 80 192 折旧及摊销 11 10 24 维修费用 12 100 240 其它费用 1217 2920.8 总计 计算结果表明,处理每吨钼镍矿的直接加工成本为1217元,年 加工总成本为2920.8万元。 52 9(初步经济分析 9.1 年销售收入 根据本项目的小型试验研究结果,加压氧化浸出全湿法处理钼镍矿生产三氧化钼和碳酸镍,钼和镍的全程总回收率分别为92.0%和92.3%,钼镍矿中钼和镍的含量分别按1.56%和1.81%计,年处理24000吨钼镍矿可生产522吨三氧化钼和2600吨的碳酸镍(镍金属量为400 。 吨)。年销售收入列于表9-1 表9-1 年销售收入 产品名称 年产量(t/a) 售价(元/t) 年销售收入(万元) 2600 16000 4160 碳酸镍 522 190000 9918 三氧化钼 14078 总计 9.2 年生产总成本 计算依据: 1)年生产总成本由钼镍矿采矿成本、直接加工成本、销售费用和财务费用组成; ,)钼镍矿采矿成本按2000元/吨计算; ,)销售费用按销售收入的0.5%计算; 53 ,)财务费用按加工成本的,,,计算。 年生产总成本列于表,-2。 表9-2 年生产总成本 序号 费用名称 金额(万元/a) 1 4800 钼镍矿采矿费用 2 2920.8 年直接加工费用 3 70.2 销售费用 4 292 财务费用 8083 总计 9.3 经济效益估算 年产值利税估算列于表9-3 表9-3 产值效益估算 序号 项目 金额(万元) 1 14078 年销售收入 2 8083 年生产总成本 3 1028 年销售税金 4 4967 年利税总额 5 1242 所得税 6 3725 税后纯利润 54 初步估算结果表明,建立年处理钼镍矿24000吨规模的加压氧化浸出全湿法加工厂,固定投资为2019万元,年产值为14078万元,年销售税金为1028万元,年利税总额可达4967万元,税后纯利润为3725万元,经济效益非常可观。 10(结论 钼镍矿是我国特有的矿产资源,传统的处理钼精矿的氧化焙烧工艺处理钼镍矿,由于在焙烧过程中产生低浓度二氧化硫气体,由于目前工业上还没有成熟的低浓度二氧化硫制酸技术,这种低浓度二氧化硫气体难以治理,存在严重的大气污染问题,制约了钼镍矿的开发利用。本研究开发了加压氧化浸出全湿法处理钼镍矿的清洁生产新工艺,钼镍矿中的硫在加压氧化过程中一部分被氧化成硫酸根,一部分被氧化成硫磺,整个工艺流程不产生二氧化硫废气,从源头上彻底消除了二氧化硫的污染。开辟了经济环保地开发利用钼镍矿资源新途径。 本研究对钼镍矿在碱性介质加压氧化浸出和在酸性介质加压氧化浸出进行了详尽的小型试验研究,根据试验结果确定了酸性介质加压氧化浸出钼镍矿-钼镍萃取分离的新工艺(工艺流程参见图19),在加压氧化浸出钼镍矿的过程中不添加任何化工原料,加压氧化浸出过程镍的浸出率达98.7%、钼的浸出率40.2%、钼的转化率98.3%,实现了经济、清洁环保和资源高效利用等多个目标。 55 酸沉后液返回加压氧化浸出,工艺流程简洁,显著地降低了设备投资和处理过程中辅助材料的消耗,提高了水的利用率,降低废水排放量,同时提高了钼的全程回收率,工业上可操作性强,易于工业化实施。 采用BK235萃取剂萃取分离钼镍,钼的萃取率高达97.8%,在该萃取体系下,BK235完全不萃镍,实现了钼镍高效分离,萃取剂循环使用,钼镍分离工艺经济环保。 采用本研究取得的工艺流程处理钼镍矿,生产三氧化钼和碳酸镍,钼和镍的全程收率分别为92.0%和92.3%。 处理每吨钼镍矿的直接加工成本为1217元,建设一座年处理钼镍矿24000吨规模的加压氧化浸出全湿法加工厂,固定投资为2019万元,年产值为14078万元,年销售税金为1028万元,年利税总额可达4967万元,税后纯利润为3725万元,经济效益非常可观。 56
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