【论文链接】
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.07.212
【作者单位】
科贾埃利大学
【论文摘要】
本文提出了一种从红土矿中回收镍的新方法。该方法包括在试剂、碳酸铵或氢氧化钠的存在下进行机械化学转化，然后进行酸浸。该研究提出了在低温和较低的酸消耗下从红土矿中回收镍，以克服传统冶金工艺的缺点，如高温、高酸浓度、高成本和材料要求。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重分析和差示扫描量热法等不同技术对原矿和机械化学处理的矿石样品进行了表征。浸出机理被定义为由收缩核模型控制的化学和扩散。通过响应面法评估了机械化学转化和大气浸出过程的优化条件，以清楚地证明所提出的方法优于传统方法。这项研究的结果包括将反应辅助机械化学过程作为预处理和酸浸相结合，表明即使在较低的温度和酸浓度下，也可以在较短的浸出时间内以更高的效率和更低的铁含量从红土矿中高效回收镍。
【实验方法】
红土矿：
选择土耳其开塞利提供的低品位镍红土，在浸出步骤之前研究机械化学对镍回收的影响。矿石的矿物学分析表明，针铁矿((Fe,Ni)O·OH)和赤铁矿（Fe2O3）为铁矿物，斜绿泥石((Mg,Fe)6(Si,Al)4O10(OH)8)为粘土矿物，石英（SiO2）为硅酸盐。
机械化学过程：
使用250mL氧化锆研磨罐和10 mm直径氧化锆球（161.60 g）在行星式球磨机上进行机械化学过程。试剂(NH4)2CO3和NaOH用于机械化学转化过程.
从废水中回收镍离子：
通过RSM方法评估了所选实验因素对试剂机械活化和机械化学转化过程的影响，并根据CCD实验设计制定的实验计划进行了实验。在以下恒定条件下，对CCD基质上每次实验获得的样品进行大气酸浸（AL）；室温（20-25 ℃）、H2SO4浓度为0.5 M、液固比（L/S）为100 mL/g、浸出时间为1小时。采用RSM方法对AL结果进行评估，作为确定高效镍回收最佳MA和R-MC条件的评估标准。
【图文摘取】
【主要结论】
在这项研究中，提出了一种新的镍回收应用，以克服传统冶金方法的缺点。将机械化学过程与试剂相结合作为酸浸的预处理，以在较低的温度、浸出时间和酸消耗下从红土矿中高效回收镍，从而克服传统冶金方法的缺点。在酸浸之前用NaOH对红土矿进行机械化学预处理，可以显著减少浸出时间（30分钟）、温度（81 ℃）和酸消耗（490 kg H2SO4/t矿石）。此外，该工艺受到了采矿业的广泛关注，与更复杂、更昂贵的湿法冶金工艺相比，在减少酸消耗和提高镍回收率方面可能具有成本效益。使用RSM方法清楚地证明了所提出的方法与传统冶金方法相比的优势。通过对实验数据进行统计分析，还获得了MA、R-MC和AL过程的模型方程。每种工艺的高测定系数（R2（adj）>95%）和VIF值（在1-5范围内）表明，CCD是机械化学和酸浸工艺的合适设计方法。此外，镍和铁的溶解机制被证实是由收缩核动力学模型控制的化学和扩散机制。FTIR、XRD、SEM和TGA-DSC分析揭示了机械化学处理后矿石矿物学特征的变化，所有分析结果都支持机械化学工艺在回收有价金属方面的应用。因此，在本研究中，基于高能研磨和不同化学试剂的协同作用，开发了一种新的、更经济的工艺技术，这对冶金浸出过程有积极影响。
