某富镁硅酸镍矿常压酸浸工艺中镁的综合利用

罗永吉，肖 博

（1.中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038；2.中钢设备有限公司，北京市 100080）

某硅酸镍矿属风化壳型矿床，风化壳含矿层覆盖于基性、超基性岩上。矿区内矿石主要是含铁高、氧化彻底的红土型镍矿和有强烈变质蚀变现象的含水富镁蛇纹岩型硅镁镍矿，两种类型矿石中镁的含量都很高。含镍红土矿是最大的氧化镍矿资源，但其含镍品位低，且镍呈浸染状存在，目前很难用物理选矿法进行富集回收。而用湿法浸出的方法提取该类型矿石中的镍是比较成功的[1]，但该类型矿石中氧化镁含量高，在酸中容易溶出，如何对其进行综合回收利用，是湿法浸出工艺需重点考虑的问题。本文旨在对此类型矿石常压酸浸—硫化沉淀回收镍钴后的浸出废液中镁的综合回收利用进行研究，以期从浸出液中回收利用镁，从而获得可被市场接受和使用的副产品，这也是间接降低酸耗提高项目整体经济效果的重要途径。

1 试样及成分分析

试验矿样是在矿区的多个矿段具有代表性矿样，作为试样分析和浸出试验原料。试样多元素分析结果见表1，镍物相分析结果见表2。

表1 试样化学成分 %

表2 试样镍物相组成 %

由表1～表2可知，该矿样中镍和钴是可综合回收的有价金属，镍主要是以硅酸镍的形式存在，占镍总含量的88.46%。试样中MgO质量分数达到28.22%，且在酸性环境下容易溶出，是重要的耗酸成分。

2 浸出试验及结果

2.1 浸出基本原理

从表2中镍物相组成看，试样中镍主要以硅酸镍的形式存在，占镍总含量的88.46%，其次为氧化镍，占镍总含量的8.21%，试样中还有分布极少的硫酸镍和硫化镍。硫酸镍是易溶盐，在矿浆中易溶解；硫化镍在稀酸溶液中部分溶出，但在氧化环境中可较完全地被酸溶出；氧化镍在稀酸溶液中易溶解；硅酸镍在适宜的酸度下也可被酸浸出，使镍转入到溶液中。而氧化镁在酸性溶液中也大部分被溶出进入浸出液中。主要的化学反应如下[2-3]：

在镍被浸出的同时，Co、Fe、Mg、Mn、Ca、Al等杂质元素也一起被部分浸出，它们会消耗一定的浸出剂，所以对镍的浸出效果会有一定的影响。

2.2 原矿样浸出结果

从混合样中取出一定量的试验矿样，磨至-100目占98%以上，作为浸出试验用试样。浸出为二段顺流浸出，一、二段的浸出液混合作为最终的浸出富液，浸出剂为工业硫酸（98%，1.85 g/mL）。对获得的浸出液中的Ni2+、Co2+及Mg2+离子浓度进行测定，浸渣经洗涤后作为最终尾渣。浸出的基本流程见图1，尾渣及浸出液成分分析结果见表3和表4。

图1 浸出的基本流程

表3 尾渣成分分析结果 %

表4 常压浸出液化学成分分析结果 g/L

由表3～表4可知，原矿经酸浸后，约有70%的MgO都被酸溶出进入浸出液中，浸出液中Mg2+离子浓度达到30 g/L以上，可见原矿中MgO是重要的耗酸成分。

3 浸出废液中镁的综合回收利用

3.1 浸出废液成分分析

浸出液采用硫化沉淀方法获得镍钴硫化物产品，硫化沉淀后浸出废液的成分分析结果见表5。

表5 浸出废液成分分析结果 g/L

由表5可知，浸出废液中镍和钴的质量浓度非常低，镁的质量浓度很高，浓度平均达到30 g/L左右，镁主要以硫酸盐形式存在，浸出废液中还残留有一定的游离酸，pH值为4.2上下。

3.2 浸出废液中和沉淀

对浸出废液采用投加氢氧化钙的方法将其中的镁进行化学沉淀，该方法简单易行且成本低，沉淀产品为主要为氢氧化镁与水合硫酸钙（CaSO4·2H2O）的混合物，主要的化学反应如下[3]：

试验主要对氢氧化钙的用量、沉淀时间进行试验，氢氧化钙的加入量分别选取以上反应方程式中化学计量数1倍、1.2倍和1.4倍试验在室温下进行，试验结果见图2。

图2 沉淀时间在不同中和剂加入量下对镁沉淀率的影响

由图2可知，在加入足够中和剂的情况下，镁的沉淀速度很快，在60 min内镁的沉淀率就可达到95%以上。中和剂氢氧化钙的加入量为以上反应方程中化学计量数时，沉淀速度很慢，而且沉淀率低。当加入1.2倍化学计量数的氢氧化钙时，沉淀速率迅速增大，沉淀率也迅速提高，到90 min时反应基本达到平衡，镁沉淀的比较完全，沉淀率99%以上，即浸出废液中90%以上的镁都可以回收，获得很好的回收结果。

3.3 镁中和沉淀物的性质

镁中和沉淀试验所得滤渣为白色物质，由以上中和沉淀分析可知，沉淀物主要为氢氧化镁与水合硫酸钙（CaSO4·2H2O）的混合物。

希腊的T.Kardakis等人对该白色混合物的特性进行了比较详细和系统的研究，认为采用Ca（OH）2中和沉淀后获得的氢氧化镁、水合硫酸钙（CaSO4·2H2O）的混合物可以用作聚合材料的填充材料来使用[1]，并与已商用的几种填充材料的性质进行了对比分析。分析结果见表6。

表6 Mg（OH）2－CaSO4·2H2O混合物作为充填物与某些现有充填物性质比较[4]

由表6可知，这种混合物的特性如颗粒粒度、白度、比表面积等技术参数数据都处在现有商用填充材料所要求的相同技术参数数值范围之内。

4 结语

1）富镁硅酸镍矿中氧化镁的含量很高，氧化镁是硫酸浸出回收镍工艺中重要的耗酸成分，浸出过程中约70%的镁都被酸溶出进入浸出液中，回收镍钴后的浸出废液中Mg2+离子浓度都能达到30 g/L以上。

2）采用Ca（OH）2中和沉淀法从浸出废液中回收镁可获得氢氧化镁、水合硫酸钙（CaSO4·2H2O）的混合物，其混合物的特性能够符合填充材料的特性要求，作为新的填充材料具有很大的应用前景。

3）浸出废液中镁的沉淀率可达到99%以上，中和沉淀能去除镁后获得的水也是宝贵的资源，可返回进行循环利用，可以大大降低清洁水的消耗，同时减少水的排放，增加环保效益。