c  转化法除铁及其使用    奥托昆普转化法是奥托昆普公司拟定的。办法的特点是铁酸锌的浸出及铁沉积进程合并在一个阶段完成。自1973年2月以来，已经在科科拉电锌厂付诸实践。    在浸出和沉铁一起进行，所构成的铁矾称为混合型黄铁矾，上图所示出H2S04-Fe2（S04) 3-（NH4）2SO4-H20-（NH4）x（H30）(1-x)-［Fe3（S04）2（OH）6〕系生成混合型黄铁矾的安稳曲线。假如代表溶液成分的点坐落曲线的上方，溶液内的Fe3+将生成混合型黄铁矾沉积。沉积速度决定于Fe3+浓度间隔相应平衡值的远近。当代表液相成分点坐落平衡曲线（固体物料的安稳区域）以上时，有可能在大气压下浸出铁酸锌并一起沉铁，对铁酸锌物猜中的有价金属一起将以硫酸盐形状提取出来，反响可表示如下： [next]     从理论上看，铁酸锌的浸出及铁的沉积可在下图平衡线以上的条件进行。但因为当溶液含酸量减少时铁酸锌的浸出速度将下降；又当溶液含酸量添加时，残留铁量将添加。因而实践中有必要挑选在最佳酸度范围内操作。如图所示在科科拉厂转化法使锌的浸出收率由早年的92%上升到96％。    d  铁矾渣的处理及使用    黄铁矾法在锌冶炼厂一般选用焙砂做中和剂，构成有价金属的丢失。因为铅、银、锢等在除铁进程中也能生成黄铁矾型复盐，因而怎么从矾渣中收回有价金属、硫酸盐、铁制品以及渣的固化，引起各国学者的注重。    有人用化学和矿藏办法调查了银在湿法炼锌中的行为。焙烧时，精矿中的银矿藏转变成硫酸银、和金属银。浸出时，银首要先以硫酸银（Ag2SO4）方式溶解，然后当即转成不溶性Ag2S沉积并环包着细的或粗的闪锌矿颗粒。在热酸浸出时，构成元素硫一黄铁矾粒群，其中有细微的Ag2S或Ag2S的夹杂物和替代黄铁矾中的一价阳离子的银存在。溶解后的银对黄铁矾型化合物具有很强的亲和力。大于90%的可溶性银与Na+、NH4+、Pb2+等型黄铁矾共沉积。    在黄铁矾沉积中，银黄铁矾比钠或铵型黄铁矾更安稳。在银、钠共存系统中，黄铁矾中含银量随溶液中银浓度添加而添加。但钾型黄铁矾比银型更安稳。因而假如以K+作沉积剂，对捕集溶液中的微量银是晦气的。    我国会东炼锌厂做了热酸浸出-铁矾沉铁一段转化法处理锌渣的工业实验。产出的铅银铁矾渣经选矿产出产品含银1.5%。    沈阳冶炼厂和辽宁冶金研讨所从前研讨从黄铁矾渣中归纳收回有价金属的工艺流程。

e  参加晶种对沉积影响    黄铁矾晶核的生成比较缓慢。从含硫酸lOg/dm3，Fe3+10.98g/dm3的热酸浸液中除铁，大约1h后溶液中才有结晶分出。加人晶种后半小时便有晶体分出。在整个沉矾进程中拌和也是必要的。    向热力学稳定相搬运的相变都将下降整个系统的自由能。新相的生成，使系统的相数由一相变为两相。一方面部分原子由高的自由能（旧相）向低的自由能（新相）改变，下降系统内部自由能；但另一方面，新相表面的构成，又需求能量，然后添加系统的自由能。因而新相（如黄铁矾结晶）构成时自由能的改变可用下式标明：                                     △F = -V△fvSσ 式中    V——结晶新相的体积；      △fv——单位体积中旧相、新相间自由能之差，△fv = F液-F固；        S——新相的表面积；        σ——单位相界面上，新旧两相间的表面张力，即两相间比表面能。    假定新相为球形，上式可改写成：                                            4                                   △F = - ——  πr3n△fv + 4πr2nσ                                                                   3式中   r——球形晶粒的半径；       n——新相生成的颗粒数。    从下图左能够看出，△F的改变取决于新相颗粒的巨细。当晶粒的半径小于临界颗粒半径rk时，系统总自由能增高；当半径大于rk时，状况相反；半径等于r0时,△F的添加等于零，标明因为新相的生成，构成的相界面表面能抵消了部分原子由液相向自由能较低的固相改变带来的自由能下降；当半径大于r0时，自由能的添加为负值，标明整个系统内的自由能趋于下降。由此可知，在结晶开端后，能够有许多晶粒，可是遭到必定约束，只要那些因为涨落现象等原因使粒径增大到引起系统自由能减小的晶粒得以生长，即半径大于rk的晶粒，才或许成为晶核。下图右标明外加晶种能够大大加速沉矾速度。   [next]     f  黄铁矾沉积进程中其他离子的行为    黄铁矾法除铁首要用于湿法炼锌，因而锌对沉积的影响是首先要考虑的要素。调查锌的影响时发现，即便溶液中含有100g/dm3的Zn2+，沉积由结晶向无定形改变的临界pH值也简直不变，即不加Zn2+，临界pHJA为：                               pHJA = 0.211lg[Fe3+]+1.84而参加100g/dm3的Zn2+（ZnSO4参加）后：                             pHJA ＝ 0.21log[ Fe3+］＋1.80    标明在沉矾进程中，锌能够看作是一种慵懒物质。但工业上，要考虑的是假如锌浓度过高，溶液黏度增高，对操作晦气。    B  黄铁矾法在锌冶炼中的运用    a  黄钾铁矾除铁法    在湿法炼锌中黄钾铁矾除铁法运用最多，今罗列几个厂的运用状况如下。    澳大利亚雷斯顿电锌厂将残渣处理放到浸出车间（如下图所示）。由锌电解系统来的浸出渣（800～1000g/dm3浓度）和堆积的浸渣浆化后（用预热到75`C的废电解液）一同进入浸出槽，在85～95℃下浸出7h。浸出后的残渣用水力旋流器分级，富锌渣（ZnS 80%）与富铅渣分隔。此外，浸出液中和至pH =0.90 (15g( H2S04 )/dm3），随后将25%的参加溶液。在加焙砂一起，在pH＝1.3～1.7中坚持4.5h，生成黄铁矾，以除掉大部分铁。 [next]     挪威锌公司把浸出渣处理进程合并到浸出系统中，如下图左所示。整个系统中包含中性浸出，将焙砂中80%的可溶性锌溶解，一起少数铁和其他杂质沉积而发生一种中性溶液。别离后的残渣进行热酸浸出，温度为90～95℃，酸度40～80g（H2S04）/dm3，使残渣锌溶解。不同焙砂的溶解度有所不同，因而有必要参加浓硫酸操控恰当的酸度以到达最高的提取率。不溶的铅、银残渣为中性，浸出进程中参加焙砂量的10%～12%，别离后剩余的含锌、铁溶液中的铁以黄铁矾方式沉积。      长沙矿冶研讨院马荣骏等针对我国的高锢高铁锌矿资源，研讨出一个有用收回锌、锢的湿法联合流程。流程中的要害工序为焙烧料的热酸浸出-黄铁矾除铁。在低酸浸出液用黄铁矾法沉铁时，锢先富集于铁矾渣，再从渣中收回铟，一起收回一部分锌及钠，然后提高了锌的总收回率，并下降了钠试剂的耗费。研讨了在铟、铁共存的多元系统中，铟、铁进入黄铁矾的规则。铁以黄铁矾沉积时，生成的是钠（或铵）铟铁矾晶体，它的热力学性质与黄铁矾类似。在530～590℃焙烧时大部分铁成三氧化二铁而铟仍为硫酸复盐，铟易被稀酸浸出。1983年在柳州有色金属冶炼厂对此流程进行了工业实验，1985年9月完成了锌流程工业实验。工业实验选用的准则流程如上图右所示。    柳州有色金属冶炼厂用此流程进行了工业出产多年，获得了很好的效益，填补了我国铁矾法的空白。目前我国已稀有家湿法炼锌厂运用热酸浸出铁矾法进行湿法出产锌，均学习了这一效果的经历，而在我国炼锌工业中占有了重要位置。    b  低污染黄钾铁矾法    现有的湿法炼锌厂，广泛选用惯例黄铁矾法除铁，但铁矾渣中仍丢失了一些有价金属。

(1)富钻梳加压浸出富钻梳加压浸出基本反应是：    以硫黄代替硫酸作浸出剂可避免浆化过程产出有毒气体H2S污染环境，浸出温度150℃，时间7.5h，浸出釜压力1.5MPa，液固比为6.5:10浸出率为（％）：Ni 95，Co94，Cu 94。    (2)从浸出液中制取氧化钴富钴锍含铜近20%,浸出时94%进入溶液，采用SO2加硫黄沉淀除铜，除铜80-90℃温度，产出含铜达50%的铜渣。除铜液再用碘钠铁矾法除铁，P204萃取剂萃取除杂质，P507萃取分离镍钴和加草酸铵沉淀出草酸钴，草酸钴于450℃下煅烧分解，即可得到产品氧化钴。

1735年，瑞典教授发现和分离出了金属钴，并指出钴能染蓝色，且描述了钴的性质。1802年，特纳尔德开始从化学和冶金方面，对钴的化合物进行了较多的研究。1912年，在加拿大德洛罗熔化和精炼公司的第一家重要的钴冶炼厂投产，至1940年加拿大一直是世界上领先的钴生产国家。1924年，加丹加（现属刚果（民））成了最大的钴生产地，加丹加矿业联合公司投产了潘达的电熔炼车间，1926年扎伊尔伊户的年产3500t的铜钴精炼厂投产。1926年，德国杜伊斯堡铜冶炼厂，用来源不同的黄铁矿灰渣生产3t钴，到1965年达到1400t，几乎占世界总产量的8%。1952年，首次在挪威的克里斯蒂安松生产出了电解钴。1956年，才由美国矿山局制得了纯度为99.99%的钴。钴可以提高钢的固相线温度，并能扩大γ相区。钴在高合金钢中可提高奥氏体的淬火稳定性。钴是含钨工具钢的一个重要成分，因为它可提供必要的热硬度，并可提高高温切削效率，经常采用的含钨快速切削钢含Co5%－15%。在磁性合金中，添加3%－40%Co可以提高饱和磁化强度，产生明显的晶体各向异性，并阻止残余奥氏体的形成。钴可提高AlNiCo合金的饱和磁化强度，且可改善剩磁感应。 　　无线电电子管中的灯丝，除必须具有良好的电阻外，耐热性能也要好，这种灯丝除含有镍铁钛外还含有钴。钴铬铁合金Co50Cr30Fe20在铸造状态下可不用热处理，因而可以用来作耐持久负荷，且还要受腐蚀影响的部件。可锻型的这种合金，在相同条件下可耐更大的负荷。 　　钴基合金是一些以无铁或低铁的钨镍钼钴合金。一种常用的司太特合金的成分为Cr25%,Ni11%,W7.5%及余量Co。生产钟表和精密仪表用发条，采用含Co40%，Cr20%，Ni15%,C7%及B0.04%的合金。必须在高温下工作的弹簧，用含Co52%,Cr20%,W15%,Fe2%及C0.15%的钴合金制造。要求导电性良好的弹簧，由含Be1%－3%和Co1%-2%的铜合金制成。 　　钴在硬质合金中用作添加剂。用H2还原的钴粉（3%－25%），在球磨机中用高熔点金属的碳化物或复合碳化物研磨，在研磨中得到的钴由于其晶体构造而要比镍或铁细得多。添加石蜡之类可使压制坯更密实，烧结时暂时生成富钴的碳化物混晶。钴根据温度而要溶解部分碳化物。冷却时碳化物再次析出。在形状相同的弥散碳化物相和钴基体间将发生紧密的聚结和良好的凝聚。添加TiC（即TiC-WC混晶）可显著改进钢的切削性能。再加例如8%TaC在负荷相同时可延长寿命一倍。从烧结温度迅速冷却到凝固点之下，可使硬度和密度达到最大值。 　　一般认为，钴和镍在铸铁中的应用相似，有轻微的石墨化作用。 钴可以提高钢的固相线温度，并能扩大γ相区。钴在高合金钢中可提高奥氏体的淬火稳定性。钴是含钨工具钢的一个重要成分，因为它可提供必要的热硬度，并可提高高温切削效率，经常采用的含钨快速切削钢含Co5%－15%。在磁性合金中，添加3%－40%Co可以提高饱和磁化强度，产生明显的晶体各向异性，并阻止残余奥氏体的形成。钴可提高AlNiCo合金的饱和磁化强度，且可改善剩磁感应。 　　无线电电子管中的灯丝，除必须具有良好的电阻外，耐热性能也要好，这种灯丝除含有镍铁钛外还含有钴。钴铬铁合金Co50Cr30Fe20在铸造状态下可不用热处理，因而可以用来作耐持久负荷，且还要受腐蚀影响的部件。可锻型的这种合金，在相同条件下可耐更大的负荷。 　　钴基合金是一些以无铁或低铁的钨镍钼钴合金。一种常用的司太特合金的成分为Cr25%,Ni11%,W7.5%及余量Co。生产钟表和精密仪表用发条，采用含Co40%，Cr20%，Ni15%,C7%及B0.04%的合金。必须在高温下工作的弹簧，用含Co52%,Cr20%,W15%,Fe2%及C0.15%的钴合金制造。要求导电性良好的弹簧，由含Be1%－3%和Co1%-2%的铜合金制成。 　　钴在硬质合金中用作添加剂。用H2还原的钴粉（3%－25%），在球磨机中用高熔点金属的碳化物或复合碳化物研磨，在研磨中得到的钴由于其晶体构造而要比镍或铁细得多。添加石蜡之类可使压制坯更密实，烧结时暂时生成富钴的碳化物混晶。钴根据温度而要溶解部分碳化物。冷却时碳化物再次析出。在形状相同的弥散碳化物相和钴基体间将发生紧密的聚结和良好的凝聚。添加TiC（即TiC-WC混晶）可显著改进钢的切削性能。再加例如8%TaC在负荷相同时可延长寿命一倍。从烧结温度迅速冷却到凝固点之下，可使硬度和密度达到最大值。 　　一般认为，钴和镍在铸铁中的应用相似，有轻微的石墨化作用。 钴铁的牌号及化学成分名称 牌号 化学成分% Co Fe Ni Cu Mn S C Ca ≤ 钴铁FeCo8518-818-80.80.020.050.010.02　金属钴Co9795-99＜1.52.50.020.020.010.01　纯钴Co99＞99＜0.20.60.04　0.040.06　钴粉Co99＞99＜0.050.30.0010.015　　0.015电解钴Co99.5＞99.5＜0.070.30.0030.0150.0050.01

1735年，瑞典教授发现和分离出了金属钴，并指出钴能染蓝色，且描述了钴的性质。1802年，特纳尔德开始从化学和冶金方面，对钴的化合物进行了较多的研究。1912年，在加拿大德洛罗熔化和精炼公司的第一家重要的钴冶炼厂投产，至1940年加拿大一直是世界上领先的钴生产国家。1924年，加丹加（现属刚果（民））成了最大的钴生产地，加丹加矿业联合公司投产了潘达的电熔炼车间，1926年扎伊尔伊户的年产3500t的铜钴精炼厂投产。1926年，德国杜伊斯堡铜冶炼厂，用来源不同的黄铁矿灰渣生产3t钴，到1965年达到1400t，几乎占世界总产量的8%。1952年，首次在挪威的克里斯蒂安松生产出了电解钴。1956年，才由美国矿山局制得了纯度为99.99%的钴。钴可以提高钢的固相线温度，并能扩大γ相区。钴在高合金钢中可提高奥氏体的淬火稳定性。钴是含钨工具钢的一个重要成分，因为它可提供必要的热硬度，并可提高高温切削效率，经常采用的含钨快速切削钢含Co5%－15%。在磁性合金中，添加3%－40%Co可以提高饱和磁化强度，产生明显的晶体各向异性，并阻止残余奥氏体的形成。钴可提高AlNiCo合金的饱和磁化强度，且可改善剩磁感应。 　　无线电电子管中的灯丝，除必须具有良好的电阻外，耐热性能也要好，这种灯丝除含有镍铁钛外还含有钴。钴铬铁合金Co50Cr30Fe20在铸造状态下可不用热处理，因而可以用来作耐持久负荷，且还要受腐蚀影响的部件。可锻型的这种合金，在相同条件下可耐更大的负荷。 　　钴基合金是一些以无铁或低铁的钨镍钼钴合金。一种常用的司太特合金的成分为Cr25%,Ni11%,W7.5%及余量Co。生产钟表和精密仪表用发条，采用含Co40%，Cr20%，Ni15%,C7%及B0.04%的合金。必须在高温下工作的弹簧，用含Co52%,Cr20%,W15%,Fe2%及C0.15%的钴合金制造。要求导电性良好的弹簧，由含Be1%－3%和Co1%-2%的铜合金制成。 　　钴在硬质合金中用作添加剂。用H2还原的钴粉（3%－25%），在球磨机中用高熔点金属的碳化物或复合碳化物研磨，在研磨中得到的钴由于其晶体构造而要比镍或铁细得多。添加石蜡之类可使压制坯更密实，烧结时暂时生成富钴的碳化物混晶。钴根据温度而要溶解部分碳化物。冷却时碳化物再次析出。在形状相同的弥散碳化物相和钴基体间将发生紧密的聚结和良好的凝聚。添加TiC（即TiC-WC混晶）可显著改进钢的切削性能。再加例如8%TaC在负荷相同时可延长寿命一倍。从烧结温度迅速冷却到凝固点之下，可使硬度和密度达到最大值。 　　一般认为，钴和镍在铸铁中的应用相似，有轻微的石墨化作用。 钴可以提高钢的固相线温度，并能扩大γ相区。钴在高合金钢中可提高奥氏体的淬火稳定性。钴是含钨工具钢的一个重要成分，因为它可提供必要的热硬度，并可提高高温切削效率，经常采用的含钨快速切削钢含Co5%－15%。在磁性合金中，添加3%－40%Co可以提高饱和磁化强度，产生明显的晶体各向异性，并阻止残余奥氏体的形成。钴可提高AlNiCo合金的饱和磁化强度，且可改善剩磁感应。 　　无线电电子管中的灯丝，除必须具有良好的电阻外，耐热性能也要好，这种灯丝除含有镍铁钛外还含有钴。钴铬铁合金Co50Cr30Fe20在铸造状态下可不用热处理，因而可以用来作耐持久负荷，且还要受腐蚀影响的部件。可锻型的这种合金，在相同条件下可耐更大的负荷。 　　钴基合金是一些以无铁或低铁的钨镍钼钴合金。一种常用的司太特合金的成分为Cr25%,Ni11%,W7.5%及余量Co。生产钟表和精密仪表用发条，采用含Co40%，Cr20%，Ni15%,C7%及B0.04%的合金。必须在高温下工作的弹簧，用含Co52%,Cr20%,W15%,Fe2%及C0.15%的钴合金制造。要求导电性良好的弹簧，由含Be1%－3%和Co1%-2%的铜合金制成。 　　钴在硬质合金中用作添加剂。用H2还原的钴粉（3%－25%），在球磨机中用高熔点金属的碳化物或复合碳化物研磨，在研磨中得到的钴由于其晶体构造而要比镍或铁细得多。添加石蜡之类可使压制坯更密实，烧结时暂时生成富钴的碳化物混晶。钴根据温度而要溶解部分碳化物。冷却时碳化物再次析出。在形状相同的弥散碳化物相和钴基体间将发生紧密的聚结和良好的凝聚。添加TiC（即TiC-WC混晶）可显著改进钢的切削性能。再加例如8%TaC在负荷相同时可延长寿命一倍。从烧结温度迅速冷却到凝固点之下，可使硬度和密度达到最大值。 　　一般认为，钴和镍在铸铁中的应用相似，有轻微的石墨化作用。 钴铁的牌号及化学成分名称牌号化学成分%CoFeNiCuMnSCCa≤钴铁FeCo8518-818-80.80.020.050.010.02 金属钴Co9795-99＜1.52.50.020.020.010.01 纯钴Co99＞99＜0.20.60.04 0.040.06 钴粉Co99＞99＜0.050.30.0010.015  0.015电解钴Co99.5＞99.5＜0.070.30.0030.0150.0050.01

支持中国钴行业振兴的可行性 2.1 中国钴行业处在历史发展的关键时期     中国钴行业因发展较晚，在总体规模上刚刚具备了与世界巨头美国OMG、比利时UMICORE竞争的实力，中国钴产品，特别是钴高科技材料产品（如钴酸锂、四氧化三钴、钴粉、高纯钴盐等）近二年开始大规模出口。但资源控制水平、科技水平、环保水平等方面还有一定的差距。估计还有5-10年，中国钴行业可以诞生1-2家世界领先的钴企业，在综合竞争力位居位居全球前三位。     由于2008年中国钴行业在金融风暴中损失惨重，特别是率先走出国门，在非洲开拓资源的行业领军企业。由于从非洲（特别是从刚果）进口矿石到中国陆路与海路行程非常长，导致原料周转周期长，库存原料与产品跌价损失特别严重，企业实力受到严重削弱，急需国家政策的扶持与关怀。否则有可能这批领军企业2-3年内都走不出困境，更不用论与跨国巨头在国际市场的竞争了。 2.2 中国钴行业具备了可持续发展的资源储量     中国钴企业从2006年开始陆续在刚果、赞比亚等国家争取钴资源，而且中国中铁等央企也在2007年开始进入了刚果争取钴资源，并且成立了华刚矿业股份有限公司（掌握了约63万吨钴储量），轰动了世界。中冶、湖南有色、江业钨业等企业也在菲律宾、澳大利亚、新喀里多利亚等地掌握了不少钴资源，据不完全统计，掌握在中国企业手中的钴储量约150万吨，可保证中国钴行业进行20-30年的开发建设，使中国钴行业具备了可持续发展的基础。 2.3 中国钴行业具备了可持续发展的关键技术     中国钴行业的发展得益于老一辈科技工作者的勤劳智慧，他们把稀土的萃取技术应用到了钴的冶炼上，正是以萃取为核心的钴湿法冶炼技术，使得中国钴行业走在了当今世界的前列。钴的湿法冶炼技术使得原来钴矿经过火法制成金属钴再溶解制成钴盐，进成制成钴材料的传统工艺路线，缩短为直接将钴矿制成钴盐，进而制做钴材料，大大了成本，而且解决了火法冶炼中的废气治理问题。     中国钴新材料的技术在中南大学、北京大学等学校与科研院所的支持下，近年来也得到了飞速的发展，北京当升、湖南瑞翔的钴酸锂，浙江华友、甘肃金川的四氧化三钴已经达到世界先进水平，实现了连续批量出口。     因此中国钴行业无论是在钴冶炼，还是在钴新材料的技术上基本做到了与世界同步，有的技术已经达到了世界领先水平，具备了促使中国钴行业可持续发展的核心技术。 2.4 中国钴行业在规模上已经位处全球行业的领头地位     目前中国钴行业在产能规模、企业数量上已经居世界第一位，从2006年开始，世界钴发展协会每年的年会上都会邀请中国代表进行发言，极为重视中国的行业动态。     中国去年对钴产品关税政策的调整引起了世界钴市场的动荡。可以说，中国已经成为世界钴行业最重要的一环之一。 2.5 支持钴行业，可以带动铜、镍行业的发展     由于钴一般与铜、镍伴生，特别是大型矿山，因此钴的采、选、冶往往是与铜或镍同步进行，可以说，支持钴行业的发展，可以更好支持铜、镍行业的发展。 2.6 支持钴行业可以扶持航空工业、军事工业的发展     由于钴行业是重要的战略物资，在关键时候，钴的储备可以决定了航空工业、军事工业企业的命运。美国战略储备局在钴价高企时抛出钴金属平抑钴价，但是其低价抛出的钴产品只给美国企业，特别是航空、军事工业企业。 2.7 支持钴行业可以帮助新型可充电电池行业，特别是动力电池行业的发展，从而支持电动汽车工业的发展     由于锂离子电池是今后动力电池最可能成为主流方向，而锂离子电池中钴又是最重要的的金属，因此支持钴行业可以帮助新型可充电电池行业，特别是动力电池行业的发展，从而支持电动汽车工业的发展。 2.8 支持钴行业可以帮助锂离子电池工业的发展，从而扶持移动电器行业的发展     支持钴行业可以帮助锂离子电池工业的发展，从而扶持移动电器行业的发展，特别是手机、笔记本电脑、数码相机、数码摄像机等产品的发展，从而带动3G在中国的应用于发展。

红土镍矿按其分布及利用性能可分为两种类型，即“干型”和“湿型”。一般来说，“干型”红土镍矿比“湿型”红土镍矿风化程度弱，含粘土成分相对较多，针铁矿成分较少。而“湿型”红土镍矿含粘土少，蛇纹石化强烈。两种类型的红土镍矿利用性能有所差别。 高压酸浸（PHAL）工艺处理红土矿产商业化应用始于20世纪50年代末，但直到20世纪90年代末才开始有新厂投入，原因是高压釜技术及溶液处理技术的限制。近年来，新厂的建设也多采用高压酸浸工艺。但由于红土镍矿类型及利用性能的不同，以及各地情况也不一样，特别是干旱地区缺乏淡水，工艺水一般就用地下水。而地下水含有大量的Na+、Mg+、SO2-4、CL-等离子，对浸出化学反应有很大的影响。所以国外研究者对水的盐度及矿类型的影响进行了系列的研究。Whittington及Johnson等认为，当用海水代替淡水浸出红土镍矿时，当游离酸浓度较高时，镍浸出率提高。但钠离子浓度超过15g/L时，镍浸出率下降，浸出时间增加。Whittington对不同红土镍矿类型进行高压酸浸研究，考察了矿物类型对渣相组成，铁，镁，铝镍浸出的影响。但以上高压酸浸出取红土镍矿的研究，浸出温度均在250～280℃，在此温度下，压力较高，结高压釜要求较高，存在安全隐患，这也是高压酸浸工艺不能广泛用的原因，所以我们针对澳洲“干型”红土镍矿，提出氧压酸浸工艺，即在反应初始充入一定量氧气。使得红土矿能在较低的温度下浸出，而又不降低镍、钴的浸出率。 一、实验部分 （一）矿石特性及物相组成 实验所用石来源于澳大利亚，矿石物质组成（%）：石英和长石26.99、蒙脱石和滑石19.24、赤铁矿17.32、腐殖土状褐矿11.69、致密状褐铁矿5.20和磁赤铁矿磁铁矿5.69、粘土4.82、方解石和白云石3.33、铬铁矿0.25、磁黄铁矿微量、锰土矿0.8、铁染粘土2.3、云母和伊利石0.27、绿泥石2.1，矿石主要成本(%)：Ni l.07、CoO.1、Fe20.43、Mg2.48、Ca0.35、Si 20.57、Al 0.11、Mn0.4。可以看出，石中的矿物主要是以脉石矿物如英石、蒙脱石、滑石为主，其次为褐铁矿（有相当一部分为表层腐殖土状褐铁矿），这说明矿石系“干型”红土镍矿。 （二）试验方案 浸出实验是在2L钛高压釜内进行，温度采用PID自动控制，温控范围在±2℃，采用电加热，内置水冷系统，磁力搅拌。用分析纯硫酸作浸出剂，每次实验取矿样100g（－0.074 mm），液固比8∶1，搅拌速度300r/min。主要研究硫酸用量、浸出时间、浸出温度、氧分压对镍、钴、铁浸出率及游离酸含量的影响。 二、结果与讨论 （一）硫酸用量的影响 硫酸反应温度为200℃，反应初始时充入压力为1MPa的氧气，反应时间为2h，结果见图1。可以看出，当硫酸用量小于30mL时，镍、钴浸出率变化不大，均低于90%。当硫酸用量大于30mL时，镍、钴浸出率增加明显，硫酸用量为40mL时，镍、钴浸出率分别为97.06%和90.26%。而随着硫酸用量的增加，铁的浸出率增加，体系中游离酸含量也随之增加。 图1  硫酸用量的影响 Fig.1    Effect of sulfuric acid dosage on  leaching rate（二）反应温度的影响 固定硫酸用量25mL，反应初始时充入0.5MPa氧气（250℃下，没有充人氧气），反应时间2h，结果见图2。由图2可见镍、钴浸出率随着温度的升高而增加。而铁的而铁的浸出率变化不大，体系中游离酸含量随着反应温度的升高而降低。220℃， 5MPa氧气时的镍、钴浸出率分别为99.83%、90.44%，而铁浸出率仅为2%，基本上进入渣中，溶液中含量仅有0.3 g／L，与250℃，不充入氧气时的镍、钴浸出率大致相当。这说明反应初始充入一定量的氧气能够加快反应进程，对提高镍、钴的浸出率十分有利。 图2  浸出温度的影响 Fig.2  Effect of temperature on leaching rate（三）反应时间的影响 固定反应温度为200℃，反应初始时充入0.5MPa氧气，硫酸用量为40mL，结果见图3。可以看出镍、钴浸出率随着反应时间的延长而增加，延长反应时间有利于降低溶液中铁、游离酸的含量，便于后续处理。所以适宜的反应时间为2h，此时镍、钴浸出率分别为97.06%、90.26%。 图3  浸出时间的影响 Fig.3  Effect of time on leaching rate（四）初始氧气分压的影响 固定反应温度为200℃，反应时间为2h，硫酸用量为30mL，结果见图4。图4可看出，在反应初始充入氧气对提高镍、钴浸出率十分有效，但当初始氧气压大于0.5 MPa时，效果就不明显了。所以适宜的氧气初始分压为0.5MPa。 图4  初始氧气分压的影响 fig. 4   Effect of initial partial pressure ofoxygen on leaching rate（五）反应机理探索 研究发现，当反应初始通入一定量氧气时，能够提高镍、钴的浸出率，并且还可观察到反应过程中有明显的耗氧现象，这说明矿石中有耗氧物质存在。这说明矿石中含有11.69%的腐殖土状褐铁矿，而腐殖土中的铁有相当一部分是以二价铁形式存在。所以高压酸浸红土矿时，首先是二价铁的溶解，接着镁的溶解，然后二价铁氧化成三价铁。三价铁水解释放酸，生成两种沉淀即：羟基硫酸铁沉淀（FeOHSO4）和赤铁矿沉淀, 羟基硫酸铁沉淀容易形成但不稳定，很快就转化成赤铁矿沉淀。而褐铁矿中的铁主要以针铁矿形式存在(α－FeOOH)，在高压酸过程中，三价铁溶解之后才水解。而镍的溶解是按氧化镍溶解的穷式进行。所以反应初始通人一定量氧气利于二价铁的氧化，加快反应进行，使得反应体系热力学推动力变大，从而使在较低温度下，镍钴浸出率也较高。整个反应过程如式（1）～（6）所示： （1～6）公式三、结论 采用氧压酸浸工艺浸出澳大利亚“干型”红土镍矿。当反应初始通入一定量氧气时，能够加快反应进程，提高镍、钴的浸出率。相同条件下，当反应初始充入0.5MPa氧气时的镍、钴浸出率分别为99.83%、90.44%，而铁浸出率仅为2%，基本上进入渣中，与250℃不充入氧气时的镍、钴浸出率大致相当。

A  赤铁矿法除铁原理    a  赤铁矿的结构及热力学稳定性    天然赤铁矿（Fe203）含铁70%，有时含钛和镁，呈类质同象，在隐晶质的成分中常存在Si02和Al203的机械混合物。三方晶系，晶格常数为a＝0.504nm, c＝1.377nm。结构属刚玉型。赤铁矿晶体常呈菱面体和板状。因为以菱面体构成聚片双晶，在其底轴上见三角形条纹，集合体常见有鳞片状、鲕状、具有放射状结构的状块体、赤色粉末状。结晶的赤铁矿呈铁黑至钢灰色，隐晶质或土状、赤色粉末状。    赤铁矿有两种结晶形状，即，γ-Fe203和α-Fe203。天然赤铁矿在结构上归于α-Fe203，它是无磁性的，而γ-Fe203则具有很强的铁磁性。γ型赤铁矿的改动温度大致为400℃，加热到400℃时，它就会向α型改动，一起磁性消失。    加热从低温水溶液中分出氢氧化铁时，首要得到的是针铁矿（Fe203·H20），继而是水赤铁矿（Fe203·0.5H20)。而γ型赤铁矿则是加热进程的第三级产品。针铁矿与γ-Fe203的改动温度是160℃。假如选用高温水解法，能够得到过滤功能杰出的赤铁矿。Fe203-S03-H20系在200℃高温下的等温线如下图所示。在200℃时即便溶液酸度较高Fe203也能大部分沉积分出。 [next]     b  三价铁的高温水解    赤铁矿Fe3+是高温水解的产品。为澄清赤铁矿构成的条件，前人进行了广泛研讨。下图左示出25～200℃时三价铁离子对数值与pH值的联系，明显温度愈高，愈有利于在较高酸度条件下沉铁。下图右表明，在200℃高温下，即便硫酸浓度高达100g/dm3，溶液中的残留铁仍可降到5～6g/dm3。      湿法冶金处理的溶液常含有多种金属硫酸盐。为了从浸出液顶用赤铁矿法除铁，应了解其他硫酸盐的影响。温度高于150`C，Fe3+硫酸盐水解随酸度改动具有不同的反响进程。低酸度时：                              Fe2（S04）3＋3H20 ==== Fe203＋3H2S04高酸度时：                             Fe2（S04）3＋2H20 ==== 2FeOHSO4＋H2S04    三价铁氧化物沉积所需的酸度随铜、锌、镁硫酸盐的参加而增高。这是因为硫酸根作为系统硫酸的缓冲剂，即SO42-可与溶液中的H+结合，而降低了硫酸的活度。[next]    硫酸锌是Fe3+沉积时最重要的共存硫酸盐。 硫酸锌的存在， 使得沉积酸度增高，如在200℃时当存在100g/dm3锌时，单纯硫酸铁的酸度由上限63.7g/dm3移向106g/dm3。镁盐和铜盐与锌盐的影响规则相同。    B  赤铁矿在锌湿法冶金中的使用    赤铁矿法与黄铁矾法、针铁矿法相同，是锌冶炼热酸浸出渣处理办法之一。现在据报道选用赤铁矿法处理锌渣的工厂有：日本秋田锌公司的饭岛厂和德国鲁尔锌公司的达特伦厂。    日本秋田冶炼公司饭岛厂建于1971年，榜首期工程于1972年1月投产，1985年已扩建成年产电锌156kt规划。综合利用收回有价金属关于日本这个资源比较匮乏的国家来说具有重要意义。浸出渣处理的最大意图在于进步锌的实收率。但关于饭岛来说，因为日本国内“黑矿”中金、银、铜的含量高，为此还要高效地收回这些金属并综合利用稼、锢等稀有金属以及锌精矿中的铁和铅。赤铁矿法恰具有有价金属收回率高的特色，乃至产出的赤铁矿渣有或许直接作为炼铁质料，而废弃物可降到最低量。 [next]     饭岛冶炼厂工艺流程如上图示，分4步处理：    （1)用废电解液和二氧化硫浸出；    （2)用沉积别离铜和其他杂质；    （3)用碳酸钙中和游离硫酸和除稼、锗、砷等杂质；    （4)用氧气氧化二价铁离子成为Fe203。    锌渣中所含的锌简直悉数以铁酸锌状况存在，用废电解液浆化，在高压釜中（温度100～110℃，压力2MPa）用SO2浸出，在釜内逗留3h，Fe,Zn,Cd,Cu的浸出率在90%以上。Fe,Zn的总浸出率高于95%。高压釜出来的浆液在解吸塔内除掉溶液的SO2后，送至脱铜槽，H2S的用量可按氧化复原电位计算出来。脱铜后液含游离酸约20g/dm3，用碳酸钙两段中和。榜首段中和到pH＝2，用离心机脱水，产出石膏；第二段中和至pH=4.5，使Ga,Ge,In,As,Sb等有害杂质沉积。为了促进Ga, As沉积，鼓入空气，把部分Fe2+氧化成Fe3+，使其沉积。中和后液中含Zn2+、Fe2+、Cd2+等用高压釜除铁，选用蒸汽加热至200℃，再鼓入纯氧，坚持压力2MPa，在这种条件下Fe2+氧化成赤铁矿沉积。除铁选用3个串联高压釜。进入榜首号釜溶液含铁40～50g/dm3，从末段釜出来的溶液含铁仅1g/dm3。因为在冲刷和稠密进程中会有返溶现象，从稠密机出来的逆流液终究含铁3～4g/dm3，铁的沉积率高于90% ,Fe203中含硫3%，含Fe58% -60%，含H20 12%，是较易于处理的铁质料。赤铁矿沉积时，溶液中的锌、锡简直没有沉积，将溶液送到主流程收回锌、锡。    饭岛赤铁矿法处理锌渣流程尚在不断改善中。沉铜工序已由彻底用改为在浸出高压釜中增加粉，由此而降低了耗量，所产出的硫化铜晶粒变大，使沉降、过滤和浮选功能均得到改善。    早在1972年西德达特伦电锌厂就面对浸出渣的处理问题，因为鲁尔锌公司在达特伦区域没有堆积浸出渣的当地，并会给环境带来损害，所以期望经过处理后的浸出渣能在商场出售。考虑到这种特殊条件，该厂不能选用饭岛SO2复原浸出的流程，而是经过增加锌精矿进行复原浸出，然后再加压处理。在200℃和2MPa压力下吹入氧气，铁被氧化成Fe3+并以赤铁矿沉积。沉积物含铁高于64%，充沛洗刷后，铁可作为副产品出售。    加拿大电锌公司研讨拟定了改善的赤铁矿处理锌浸出渣流程，该工艺的特色是将浸出和沉积在一段完结，关键技术是在200℃和1MPa高压处理铁矾渣，使锌溶解，一起铁以赤铁矿方式沉积，故称为高温转化法，也叫黄钾铁矾法和赤铁矿法联合工艺。

低污染的黄铁矾法基本原理是在“沉矾”之前，先通过低温预中和调整溶液的组成，在沉矾过程中不需添加中和剂就能满意地除铁。主要流程可由下两图表示。上图左示出低沮预中和流程。预中和既可采用焙砂，也可采用中性浸出后的浓密底流。如果热浸出液中铁含盆较高，则铁矾沉淀后对浓密上清液的返回可能有益处；下图右表示用中性浸出液作稀释剂的流程。   [next]     因为在低污染黄铁矾法中所产生的铁矾只含少量的有价金属。减少了铅、锌、银、金、锡、铜等有价金属的损失。下表一示出低污染黄铁矾法及常规铁矾法金属回收率对比；下表二示出两种沉淀法铁矾渣组成。这些数据显示出新方法的优越性。该法是由世界第二大炼锌厂，年产200kt锌的澳大利亚电锌有限公司发展的处理锌渣的方法，并在日产500t锌的中间工厂进行了试验。生产流程如下图所示。澳大利亚电锌公司已决定在生产厂改造中引人低污染黄铁矾法。表一 不同铁矾法金属回收率元素金属回收率/%常规黄铁矾法低污染黄铁矾法Zn94～9798～99Cd94～9798～99Pb～75>95Ag～75>95Au～75>95Cu～90>95表二 不同铁矾渣组成元素常规黄铁矾法低污染黄铁矾法Fe25%～30%32.40%Zn2～60.25Cd0.05～0.20.001Pb0.2～2.00.05Ag10～15g/t4g/tAu0.6g/tCo0.01%0.00%Cu0.1～0.30.016[next]    我国长沙矿冶研究院马荣骏等于20世纪80年代开展了低污染黄钾铁矾法的研究，也得到了较好的结果。我国赤峰冶炼厂已采用低污染黄钾铁矾法进行工业性生产，取得了良好的经济效益和社会效益。

稀有金属钒是一种重要的战略物资，主要应用于钢铁工业、国防尖端技术、化学工业以及轻纺工业等领域。世界上钒的资源丰富，分布广泛，但无单独可供开采的富矿，而是以低品位与其它矿物共生。目前，世界各国生产钒的原料主要是钒铁磁铁矿在冶炼过程中副产的钒渣，我国的钒资源主要是以钒铁磁铁矿和含钒石煤形式存在。含钒石煤是我国特有的一种钒矿资源，其储量丰富，对钒的提取冶炼具有很大优势，但传统平窑钠化焙烧－水浸工艺的钒回收率，生产成本高，食盐焙烧过程中所放出的Cl2、HCI等有害气体严重污染了环境。国家已经因此强制关闭了数百家采用NaCll为添加剂，且毫无污染治理措施的平窑生产钒产品的小企业。空气焙烧和钙化焙烧工艺虽然避免了Cl2、HCl等有害气体的污染问题，但要根据石煤的矿相结构和化学成分而定，工艺的适应性较差。近几年来，伴随我国钢产量的迅速增长，钒需求量的逐渐上升，从石煤中提钒的研究引起了人们的高度重视。石煤提钒既是石煤综合利用的一个重要发展方向，又是我国钒冶炼产业发展的新方向。因此，新型低耗环保高回收率提钒工艺的研发迫在眉睫。       一、矿石物相分析及化学组成       （一）矿石物相分析       样品来源于贵州某地，分为块状和粉状，分别进行了岩相鉴定和电镜分析，其结果如下。       1、主要物相。脉石为主，次要物相为金属铁、含钒硅铝铁酸钾、石墨。       2、镜下特征。脉石呈大小粒状，多数为石英，粒径为0.05mm左右，少数为含钒硅滋酸钾。金属铁呈大小粒状，一般粒径为0.015～0.02mm之间为主，少数大者可达1mm左右，金属铁里都能见到发白的含钒元素（碳化钒）。石墨呈条状，其含量在10%左右。含钒的硅铝铁酸钾呈细粒状，一般在0.015～0.025mm左右。       （二）矿石的X－衍射分析结果       矿石的X－衍射分析结果如图1所示。图1  石煤的X－衍射分析结果       （三）矿石的化学组成       石煤矿先破碎到2～3 cm直径的小块，然后经破碎机破碎至直径0.5mm的颗粒，最后用球磨机干磨至一200目占100%，进行化学分析，其分析结果见表1。   表1  原矿主要化学成分分析结果     %成分V2O5CSiO2Al2O3MgOCaONa2O含量3.267.6053.0316.621.220.490.59成分K2OFe2O3FeOTFeMnOCrCr6＋含量3.362.702.383.840.00190.064痕量成分SP2O5AsTiO2ZnCuMo含量0.700.190.0430.980.0180.0190.087成分NiPbCd烧失量固定碳灰份挥发份含量0.0340.00040.001214.715.6285.299.09       二、石煤提钒理论研究       石煤提钒流程的选择应根据不同地区石煤物质组成、钒的赋存状态和价态等特征进行全面考察。石煤中钒的氧化是钒转化的基础和必要条件。因此在制定提钒方案之前，应对石煤中钒的价态、溶解性、氧化和转化作用作深人研究。       （一）石煤中钒的赋存状态       含钒石煤的物质组成比较复杂，钒的赋存状态变化多样。按钒的赋存状态分类，主要有含钒云母型（碳质岩型）、含钒粘土型（硅质岩型）和介于两种之间的中间类型。试验矿样的钒物相分析结果如表2所示。   表2  原矿样钒物相分析结果钒物相氧化铁及粘土云母类矿物难溶硅铝酸盐TVV2O5含量 占有率0.586 17.982.626 80.550.048 1.473.26 100.00       从表2可见，原矿中的钒主要以吸附状态赋存于云母类矿物中，少量以类质同相形式取代Fe3＋进入氧化铁及粘土矿等氧化矿物，并有极少量以类质同相形式取代A3＋进入难溶硅铝酸盐相。       （二）石煤中钒的价态       我国南方数省含钒石煤的物质组成比较复杂，钒的赋存状态和赋存价态变化多样，搞清这些间题，对制定石煤提钒的合理工艺流程具有重要的指导意义。钒在石煤中的价态分析的研究结果表明，各地石煤原矿中一般只有V3＋和V4+存在，极少发现V2＋和V3＋。除了个别地方石煤中V4＋高于V3＋外，绝大部分地区石煤中钒都是以V3＋为主。试验矿样的钒价态分析结果如表3所示。   表3  不同价态钒的分配率钒价态V3＋V4＋V5＋TV钒含量 占有率0.627 34.340.527 28.860.672 36.801.826 100.00       从表3可见，3种价态的钒的含量相差不是很大，但以五价形式为主，且三价钒与五价钒的含量相当，与多数文献中所研究的石煤中钒的价态情况有较大差别。结合表2分析可知，V3＋部分以类质同相形式取代Fe3＋、A13＋等进人氧化铁矿、粘土矿等氧化矿物及难溶硅铝酸盐相，部分以吸附状态赋存于云母类矿物中，而V4＋和V5＋则几乎全部以吸附状态赋存于云母类矿物中。       （三）石煤中不同价态钒的溶解性       1、V3＋。石煤中V3＋存在于粘土矿物二八面体夹心层中，部分取代A13＋。这种硅铝酸盐结构较为稳定，通常石煤中V3＋难以被水、酸或碱溶解，除非采用HF破坏粘土矿物晶体结构，因此可以认为V3＋基本上不被浸出。只有V3＋氧化至高价以后，石煤中的钒才有可能被浸出。       2、V4＋。石煤中V4＋可以氧化物（VO2）、氧钒离子（VO2＋）或亚钒酸盐形式存在。VO2可在伊利石类粘土矿物二八面体晶格中取代部分Al3＋，这部分V4＋同样不能被水、酸或碱浸出。石煤中游离的VO2＋不溶子水，但易溶于酸，生成钒氧基盐VO2＋，稳定，呈蓝色。   VO2＋H2SO4＝VOSO4＋H2O      （2）V5＋。V5＋离子半径太小，不能存在于粘土矿物二八面体之中。石煤中V5＋主要以游离态V2O5或结晶态（xM2O·yV2O5）钒酸盐形式存在，易溶于酸。       三、氧压直接酸浸出提钒       石煤氧压直接酸浸出提取钒新技术是由昆明理工大学研发的一种全湿法工艺流程，如图2所示。该法主要针对石煤提钒技术中的不足和缺点，抓住石煤提钒技术中的核心技术和关键技术，研究和开发在压力场或加压条件下，对石煤中的钒进行提取，在强化冶金条件的基础上，大辐提高钒的回收率，同时做到无废气排放，保护环境。图2  石煤氧压直接酸浸出提钒工艺流程       （一）有氧和无氧的对比试验       1、试验条件。时间4h、温度150℃，H2SO4用量25%，液固比1.2∶1，粒度－200目，添加剂（硫酸亚铁）5％。       2、试验结果。在有氧与无氧条件下分别进行3次平行试验，其浸出率结果见表4。    表4  有氧和无氧对比试验的浸出率结果试验条件试验次数平均值123有氧试验 无氧试验77.30 34.0275.27 36.5174.23 35.6975.60 35.41       从表4可见，有氧条件下的浸出率远高于无氧条件下的浸出率，说明氧气在反应器里起了明显的作用。由于原矿中有难以被水、酸所溶的V3＋形式存在的钒，在通人氧气后，溶解在水溶液中的O2把Fe2＋氧化成Fe3＋，然后Fe3＋再将V3＋氧化成易溶于酸的V4＋。因此，与无氧条件相比，通氧条件下钒的浸出率能大幅度提高。       （二）浸出时间对钒浸出率的影响       1、试验基准条件。温度150℃，H2SO4用量25%，液固比1.2∶1，粒度－200目，添加剂用量5%。       2、试验结果。以时间为变量，取5个点（1h、2h、3h、4h、5h）进行试验，试验结果如图3所示。图3  时间对钒浸出率的影响       从图3可见，钒的浸出率随时间的延长而提高，但是达到一定时间后（3h），钒浸出率反而有所降低，但是降低很缓慢。钒浸出率的峰值在3h～4h之间。钒的浸出率有所下降的原因可能是随着时间的延长，在密闭容器中，原矿结团，钒被包裹，其浸出率下降。因此选定浸出时间在3h～4h之间比较符合实际。       （三）浸出温度对钒浸出率的影响      1、试验基准条件。时间4 h，H2SO4用量25％，液固比1.2∶1，粒度－200目，添加剂用里5%。      2、试验结果。以温度为变量，取5个点（120℃、135℃、150℃、165℃、180℃）进行试验，结果如图4所示。图4  温度对钒浸出率的影响       从图4可看出，温度越高，钒的浸出率就越高。主要由于温度越高反应速度越快，相同时间内（4h），浸出的钒量就越大，因此浸出率就高。但是温度不能无限制的升高，其对浸出率的影响必有一极值点，且要综合考虑能耗、生产成本以及工业生产中设备的承受能力。温度的选择，只从浸出率的高低来看，应尽可能地选择高温，但在多段浸出的情况下，浸出率相差不大，则应选择低温，以利于减低能耗，适应工业生产需要。       （四）硫酸用量对钒浸出率的影响       1、试验基准条件。时间4h，温度150℃，液固比1.2∶1，粒度一200目，添加剂用量5%.       2、试验结果。以硫酸用量为变量，取5个点（15%、20%、25%、30%、40%）进行试验，结果如图5所示。图5  硫酸用量对钒浸出率的影响       从图5可看出，硫酸的用量对钒浸出率的影响比较大，钒的浸出率，呈上升趋势，在25%～30%之间钒的浸出率基本上没有多大的提高。说明硫酸浓度越大，则H＋浓度就越大，进人云母晶格中的几率就越大，有利于破坏云母的结构，从而钒的浸出率就越高。       （五）液固比对钒浸出率的影响       1、试验基准条件。时间4 h，温度150℃，H2SO4用量25%，粒度－200目，添加剂用量5%。       2、试验结果。以液固比为变量，取5个点（1.1∶1、1.2∶1、1.5∶1、2.0∶1、3.0∶1）进行试验，结果如图6所示。  图6  液固比对钒浸出率的影响       液固比对浸出率的影响和硫酸用量对浸出率的影响有些相似，液固比越低，硫酸的相对浓度就越大，钒的浸出率就越高。从图6可见，第1点1.1∶1的浸出率低于第2点1.2∶1，这可能是由于液固比太小时奋矿浆豁度过高，硫酸活度降低，导致钒的浸气出率降低。”       （六）矿物粒度对钒浸出率的影响       1、试验基准条件。时间4h，温度150℃，液固比1.2∶1，H2SO4用量25%，添加剂用量5%。      2、试验结果。以粒度为变量，取5个点（－150目、－200目、－250目、－300目、－350目）进行试验，结果如图7所示。图7  原料粒度对钒浸出率的影响       从图7可见，当原矿粒度为150目－250目时，钒的浸出率基本保持在77.3%左右；但当原矿粒度小于－250目时钒的浸出率开始有所降低；当原矿粒度小于－300目时钒的浸出率则表现为明显降低。说明粒度过细会使原料在浸出过程中发生结团现象，导致钒浸出率降低。故在本试脸中原矿粒度不宜过低，考虑实际中磨矿问题原矿粒度应控制在150目～250目为宜。       （七）硫酸亚铁用量对钒浸出率的影响       1、试验基准条件。时间4h，温度150℃，H2SO4用量25%，液固比1.2∶1，粒度－200目。        2、试验结果。以添加剂（硫酸亚铁）用量为变量，取5个点（15％、20%、25％、30%、40%）进行试验，结果如图8所示。                      图8  FeSO4用量对钒浸出率的影响       从图8可看出，硫酸亚铁的加入使同条件下钒的浸出率有较大提高，且钒浸出率随添加剂用量的增加而逐渐增大，但增大趋势较为缓慢，当其用量超过8%时，基本不再增加。同时由于硫酸亚铁的加入会使浸出液中含有更多的金属铁离子，不利于后序钒萃取工艺，因此，添加剂用量不宜过多。由图8可知，当投入的硫酸亚铁添加剂量为石煤矿量的5%时，钒浸出率与同条件下无添加剂加入时相比，可提高8.07个百分点。因此综合考虑，添加剂用量以5％左右为宜。       （八）两段浸出综合试验       综合以上试验结果，取最佳试验条件进行5组两段浸出试验，考察验证钒的浸出率，结果见表5。       浸出条件如下：       1、一段浸出条件。恒温时间3h，浸出温度150℃，硫酸用量25%，固液比1.2∶1，粒度－200目，添加剂用量3%。       2、二段浸出条件。恒温时间4h，浸出温度150℃，硫酸用量35%，固液比1.2∶1，粒度－200目，添加剂用量5％。   表5  两段浸出试验结果编号12345总浸出率90.8191.7190.9692.9690.99       从表5可看出，5组两段浸出试验钒的总浸出率都达到了90%以上，说明在上述条件下进行石煤氧压直接酸浸出提钒具有一定可行性。        四、结论       （一）通氧条件下钒的浸出率远高于不通氧试验条件下钒的浸出率，证明石煤氧压酸浸提钒是一条切实可行的工艺路线。       （二）氧压酸浸过程中硫酸亚铁添加剂的加入可进一步提高钒的浸出率，当其用量为石煤矿量的5%时，钒浸出率与同条件下无添加剂加入时相比，可提高8.07个百分点。       （三）研究表明，含钒石煤氧压酸浸提钒工艺的最佳工艺参数为浸出时间3～4h，浸出温度150℃，液固质量比1.2∶1，硫酸用量25%～35%，矿石粒度－200目，添加剂用量3%～5%。       （四）试验石煤矿样经两段通氧加压硫酸浸出，钒浸出率可达90%以上。       （五）石煤氧压直接酸浸提钒新技术具有工艺流程短、操作简单、钒浸出率高、环境污染小等优点，是一种具有良好发展前途的环境友好型提钒新技术。氧压酸浸无污染提钒工艺是我国石煤提钒工艺改革的应有趋势。