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近年来,中国不锈钢业的快速发展导致了镍的需求量加大。硫化镍矿的日益枯竭,使得储量占镍总储量60%以上的红土镍矿的利用变得迫在眉睫。而红土镍矿中又存在着大量的硅镁盐类化合物,对其进行充分利用即可以制备出各种硅、镁产品。既提高红土镍矿的综合利用,又可减少废弃物的排放,实现环保可持续发展。 本研究以低品位红土镍矿为原料,采用火法与湿法相结合的方式处理红土镍矿。先用碱焙烧红土镍矿,溶出提取其中的硅,用溶出的硅酸钠溶液制得产品白炭黑,实现对红土镍矿中硅元素的利用。然后将提硅渣用硫酸铵浸出,提取其中的镁,并富集镍元素。得到的硫酸镁溶液通过除杂后,用碳酸铵沉镁,并煅烧得到氧化镁产品,实现对红土镍矿中镁元素的利用。研究的主要内容有: 在碱焙烧实验中,考察了升温制度、反应温度、反应时间及碱矿比对SiO2提取率的影响,得到了SiO2的提取率随着碱矿摩尔比、反应时间的增加而增加,但随着温度的升高,先增加后减小,在550℃达到最高值。分段升温有利于提取率的提高,且对溶出液过滤速度提高有较大帮助。通过正交实验,确定最佳的反应条件为:反应温度550℃、反应时间5h、反应碱矿摩尔比7∶1,恒温后再升温至650℃恒温1h。溶出后得到的硅酸钠溶液通过二次碳分法可制得白炭黑。 提硅渣硫酸铵浸出实验中,考察了反应温度、反应时间及硫酸铵与提硅渣中氧化镁的摩尔比对镁提取率的影响,得到了镁的提取率随着反应温度的增加而增加。随着反应时间和铵渣比的增加而先增加后趋于平稳。通过正交实验,得到各因素对镁提取率影响主次顺序为:反应温度、铵渣比、反应时间。确定最佳的反应条件为:反应温度90℃、反应时间75min、反应铵渣比5∶1。通过逆流操作,大大降低了硫酸铵的使用量,提高了溶液中镁离子的浓度。 在碳酸铵沉镁实验中,考察了反应温度、反应时间及碳酸铵和硫酸镁的摩尔比对镁转化率的影响,镁的转化率随着反应温度的升高先增加后减少,在30℃达到最高值。当反应时间达到60min后,反应趋于平衡。随着碳酸铵和硫酸镁的摩尔比增大,镁的转化率增加,在1.4∶1时趋于稳定。 最后,将得到的沉淀经高温煅烧后制得了氧化镁,产品纯度符合相关行业标准HG/T2573-94。