1、VoL 59 No. 10Ociober 2008第59卷第10期2008年10月化 工 學 報Journal of Chemical Industry and Engineering (China)j研究論文*表面活性劑在紅土礫礦高壓酸浸中的抑垢作用實秀修X特君-暢永毎】.衣淑立叫李應榮S王0東北大學材料與冶金學就遼寧沈陽1100041 1金川集團公司甘廉金昌737100)AS：研究了紅土撫礦段岀過程中高壓釜結垢與抑垢何采用XRD和SEM分析研究了表面活性劑十二烷基 苯橫酸餉對結垢物相和形貌的形響.并考察r表面活性劑對礦漿性質的骼響研究發現十二烷墓苯橫酸鈉可以 減小礦漿表面張力和黏度.添加就

2、為70 mg - L-1時抑垢效果顯善.對磁段出率影響不明可以緩解紅土榛礦 高壓酸浸過程中反應器結垢問題.關Wu9:紅土係礦)離壓敞炭.結垢中圖分類號：TF 815 文駅標識臥 A文章編號：0438-1157 (2008) 10-257304Effect of surfactant on laterite ore slurry properties andscale formation in high pressure acid leachingZHAl Xiujing1 FU Yau1 f CHANG Yongfeng1. Y1 ShulP f LI Yingrong3, WANG We?(

3、1 School of Materials and Metallurgy» Northeastern University 9 Shenyang 110004 Liaoning9 China i2Jinchuan Group Ltd. « J inchang 737100. Gansu 9 China)Abstract： The scale formation and inhibition on the autoclave inner surface during high pressure acid leaching of laterite ore were invest

4、igated The composition and morphology of scale were analyzed by using XRD and SEM The effect of surfactant sodium dodecyl benzene sulfonate on the slurry properties was also studied It was found that the addition of surfactant could decrease the surface tension and viscosity of the slurry. The optim

5、ized content of surfactant was 70 mg L 1 to inhibit scale fcrmation. The addition of surfactant had little influence on nickel extraction.Key words： laterite ore； high pressure acid leaching； scaleVoL 59 No. 10Ociober 2008VoL 59 No. 10Ociober 2008引言髙壓敲浸(HPALt high pressure acid leaching) 工藝最早開始于1959

6、年古巴的MoaBay廠. 該工藝銀浸岀率93%96%.鉆浸岀率90% 95%,尤其適用于處理鏤含歌低的福鐵礦型紅土 礦.近年來隨看鈕的需求增加.人們更加關注該 工藝的應用討】HPALI藝自從在MoaBay應用開始.就始 終伴隨著反應器結垢的問題.高壓酸浸過程中 鐵.鋁和硅等雜質部分與廉、鉆等有價元素一起溶 解.隨看反應的進行.這鄒分雜質沉積并黏附在高 壓釜膽和管道內壁形成垢UJ 結垢會減少高壓釜 的有效容積、堵塞管道、增加熱阻、降低傳熱系數 和消耗外部熱源的熱量.據統計，MoaBa y處理廠 每年平均消耗1/4的工作時間來停產清理髙壓釜中 的結垢血打澳大利亞新建的3個HPAL項目，在 開工后也

7、不同程度地遇到了此問題VoL 59 No. 10Ociober 2008VoL 59 No. 10Ociober 20082008-0104收到初2008-03-25收到修改鼠 聯系人作者：*霽0(1951-).女.博士.教授.國家自飲科學葛金項目(50774020).Received date： 2008-01-04CorrespondiBg author： Prof. ZHAI Xiujing. E nmil： zhaiR smm- neu. edu. cnFo«ndatkm item： supponed by the National Natural Science Found

8、ation of China (50774020).第10期IS秀靜等，表面活性劑在紅土操礦離壓敵8!中的抑垢作用 2575 2574 第10期IS秀靜等，表面活性劑在紅土操礦離壓敵8!中的抑垢作用 2575 第10期IS秀靜等，表面活性劑在紅土操礦離壓敵8!中的抑垢作用 2575 一種好的防垢刊應該滿足高效.無毒.與其他 化學劑配伍、便用方便、成本低、來源廣等要求. 防垢劑可分為縮聚磷酸鹽、勝酸鹽、氨基多竣酸 鹽、表面活性劑和聚合物五大類.竣酸鹽巾、磺酸 鹽型等表面活性劑耐鹽、耐二價陽離子，在日用化 工和石油工業等領城中具有廣泛的應用及開發舸 景m，在抑制結右方面也得到了研究應用 如Perd

9、ikis等L山發現在紅土礦的HPAL過程中添 加陰離子型的表面活性劑可明顯抑制結垢，但表面 活性劑的抑垢作用受浸岀酸度影響很大.十二烷基苯磺酸鈉(SDBS. sodium dodecyl benzene sulfonate)是一種典型的陰離子型表面活 性劑，本文主要研究了紅土礦的浸出過程中表面活 性劑SDBS的抑制結垢作用，研究了其對礦漿的表 面張力、黏度的影響。1實驗1.1原料實驗所用的紅土礦為褐鐵礦型，主要元素含It 如表1所示.»1紅土礦的主要成分Table 1 Components of laterite ore/ %NiCoFeMgQSiAl1.200.08444.00.

10、760.0363. 753. 75紅土礦是由含礫的巖石風化浸淋蝕變富集而 成，對于褂鐵礦型紅土礦，其主要物相為針鐵礦 FeOOH”出0,另含有極少蜀的蛇紋石 Mg3Si2Os(OH)4,其XRD譜圖如圖1所示.氧化 傑含量較低，主要是與鐵的氧化物組成固溶體 存在.礦石浸出條件：在加有鈦材內膽的高壓釜中采 用硫酸浸出，酸礦比0.3,礦漿固體含130%,攪 拌速度600 rmin-*,浸岀時間90 min,浸出溫 度250 r研究加人表面活性劑SDBS之后垢的組 成與結構；研究加人表面活性劑前后溶液表面張力 和黏度的變化.1.2分析方法采用日本理學D/max-RBXRD X射線衍射儀 分析紅土礦和

11、結垢的物相結構；采用日立180-80 取原子吸收光譜儀測定沒出液的探元素的含宦；采 用日本電子JSM-636O型掃描電鏡觀察結垢的形圖1紅土0的X射線衍射圖譜Fig. 1 XRD pattern of laterite ore貌；采用電化學綜合測試儀研究溶液的表面張力和 黏度.2結果與討論2.1表面活性劑對結垢和鎮浸出率的影響向礦漿中加入一定鮫的SDBS,決岀結束后， 收集結垢并干燥稱垂.演平均厚度.通過表2中結 垢的厚度和質最，可看出添加表面活性劑SDBS 后，對結垢有明顯的抑僦作用.»2農面活性劑SDBS加入對結垢和銀浸出率的影響Table 2 Effect of surfact

12、ant SDBS content oo scale formation and Ni extractionSurfactant content /mg L"1Thickness of scale /mmof scale hAmount of scale suppressed /%Ni extraction /%02. 6614,7897.2300. 794.22770. 8095.6500. 351.91286. 799&0700. 301.62988 759«.7表面活性劑SDBS加入罐在3070 mg L" 時，抑垢率隨表面活性劑的濃度增大而增大，表面

13、 活性劑加入量為30 mg - L"1時.抑垢率僅為 7080%$加人徵為70 mg L"1,抑垢率可達到 8& 75%,抑垢效果顯芳.實驗同時考察了表面活性劑SDBS加入童對銀 浸出率的影響，如表2所示.表面活性劑的加入對 銀決出效果形響不大.綜上所述，表面活性劑SDBS對傑浸岀率影響 較小，抑垢作用明顯，可以改善紅土傑礦高壓酸浸 反應器的結垢問題。圖2為加入表面活性劑SDBS 后高壓釜壁結垢的XRD分析.結垢中的物相較復 雜.主要有赤鐵礦、石英和鋁明磯石以往的研究 證明，紅土礦中的結垢組成主要受浸岀溫度和酸度 影響表面活性劑的加入并不直接改變結垢 的物相成分。圖

14、3為SEM分析垢的形編結漿.加入喪面活 性劑SDBS后生成的結垢較為平整。這是由于加Hhemalite Qquartz Aalunite10203040506070圖2結垢的XRD圖Fig. 2 XRD pattern of scale formed during leaching(m) witbnui surfactant(b) with surfactant圖3結垢SEM圖Fig. 3 SEM photos of scale入表面活性劑后.由于表面吸附而使得分散相粒子 之間、分散相粒子與設備壁之間和分散相粒子與介 質之間界面性質發生了改變.抑制晶粒的長大.從 而滅少結垢.2.2礦獎性質2.

15、 2.1驢漿表面張力 在礦漿中分別添加0. 30. 50、70 mg - L-1濃度的表面活性劑SDBS,測得礦 漿的表面張力廠隨溫度變化悄況.結果如圖4tempcratareTC094表面活性WSDBS加人徽對礦漿表面張力。的影響Fig. 4 Effect of surfartant SDBS content onslurry surface tension o未加入表面活性劑時，礦漿的表面張力隨溫度 變化改變不大.加入表面活性劑SDBS后，礦漿表 面張力隨溫度升高而明顯滅小，在接近100P時礦 漿表面張力下降為耒添加SDBS時的70%左右. 2.2.2羅漿黏度 實驗吳用黏度計測定了添加表

16、面活性劑SDBS前后黏度“的變化，如圖5所示. 結果表明添加表面活性劑明顯降低溶液的黏度，添 加議增加有利于降低溶液的黏度.隨著實驗溫度的 增加，溶液的黏度降低.2.3表面活性劑的防垢機理表面活性劑的防垢作用源于它們的吸附作用. 一方面，由于表面活性劑的吸附，使垢表面的正常 聚結狀態受到干擾（晶格畸變），抑制或部分抑制 了垢晶體的繼續長大，使戒垢離子處于飽和狀態或 形成松散的垢被水流帶走；另一方面，由于表面活 性劑在垢表面吸附，形成擴散雙電層，使垢表面帶 電，抑制了垢晶體間聚結，導致垢晶體以分散狀態 存在于溶液中.由于導致晶格畸變和形成擴散雙電 層所需表面活性劑的量很小，因此少量的表面活性 劑

17、能防止遠大于化學卄量的垢離子的析出.另外， 在實驗所處的酸性條件下，高壓釜的鐵材內膽表面 2576 化 工 學 報第59總tanpentureTC圖5表面活性« SDBS加入*對礦漿箔度#的影響Fig. 5 Effect of surfactant SDBS contenton slurry viscosity p由于氫離子的配合作用，帶有正電荷.所以能夠吸 附陰離子表面活性劑，從而減少沉淀物在容器內壁 的沉積.即祓少結舌.3結論本文研究了高壬酸浸紅土礦過程中陰離子表面 活性劑SDBS的抑制結垢作用，加入SDBS為70 mg - L-1時抑垢率可達到88.75%.同時敏仍保持 較髙的

18、浸岀率.未加入表面活性劑SDBS時.礦漿的表面張力 和黏度隨溫度變化改變不大.加入SDBS后，礦漿 表面張力隨溫度升高而明顯減小.黏度也隨之明顯 降低.References1 Huang Qixing （就其興 Wang Lichuan （王立川）.Zhu Dingyuan （A； A JC）. Metallurgy o（ Nickel （鐲!冶金學）. Beijing： Science ind Technology Press ol China. 1990$ 420- 4262 Li Jianhua （李建華）.Cheng Wei （程威幾 Xuo Zhihai （fl 怎悔） Review

19、 on press tcchnoloffief of hterite-nickel ore. Hydromeiallurgy of China （紀法冶金） 2004 23 （4）, ）914943 IJu Dsxing （劉丈星）.Recent development in nickel and cobalt recovery technologies from literite. Nonferrout Metab （有色金屬） 2002. 36, 6-104 Whittington B McDonald R G. Johnson J A. Muir D M. Pressure acid l

20、eaching of arid-region nickel hterite ore （I ）t Effect of water quality. Hydromeiallurgy 2003* 7: 31-465 Whittington B 1 McDonald R G« Johnson J A. Muir D M. Pressure acid leaching of arid-region nickel bterite ore （II >t Effect of ore type. Hydromttallurgyt 2003 70r 47 626 Whittington B I.

21、Johnson J 2 Pressure add leaching of arid-region nickel laterite ore （ ID ）> Effect of process water on nickel losses in the residue Hydromftallurgy9 2005, 7«： 256-2637 Johnson J A. McDonald R C* Muir D M. Tranne J P Pressure acid leaching of arid-region nickel laterite orc （IV ）： Effect of

22、acid loading and additives with nontronite ore&. HydromrUtllurgy, 2005 7釧 264-2708 Whittington B 1. Characterization of scales obtained during continuous nickel hterite ptlot-plant leaching. Metallurgical and Materials Trantaclivni B 2000 31B| 1175-11869 Papangelakis V G Georgiou D. Sulphuric ac

23、id pressure leaching of a limonitic laterite： chemistry and kinetics. Hydromelallurgy9 199J. “： 23-4610 Rubisov D H« Papangelakis V G Sulphuric acid pressure leaching of lateriteta comprehensive model of s continuous nutoelave. Hydromtallurgy. 2000 « 58： 89-10111 Perdikit P Papangelakis V

24、G. Scale formition in a batch reactor unckr pressure >cid leaching of limonitic laterite. Canadian Metallurgical Quarterly« 1998» 37 （5） i 429 44012 Liu Qiming （劉啟明）.Xu Guodong （夏N«）. Qi Jingzhi （齊景智）.Influence cf surfactant on frictional pressure drop in manifold micrcxrhanneL Jou

25、rnal of Chemical Industry and Engineering （.China）（化工學報幾 2006. 57 （ll）t 2525-253013 Wang Xihui （王JR*）» Yu Haiyan （干海廉）.Wu Yusheng （Mitt）. B. Shiwen （畢詩文幾 Chen Yuguo （陳五國）. Effect of additive on product quality of seed precipitation in sodium iluminate solution. Journal of Chemical Industry and

26、Enginetring （Oifm）化工學報） 2007. 58 （8）i 2120-212414 Wang Renfang （王任芳九 Li Kehua （李克華）.ZhengYancheng鄭延成）.Study on scale control by nonionic- anionic mpholyticsurfactants. Chemistry andBioengintering （化學與生樹工程）.2005 （3）< 37-40表面活性劑在紅土鎳礦高壓酸浸中的抑垢作用5之輩鏈搖作者：翟秀靜，符巖，暢永鋒，衣淑立，李應榮，王偉，ZHAI Xiujing , FU Yan, CHA

27、NGYongfeng, YI Shuli ， LI Yingrong ， WANG Wei作者單位：翟秀靜，符巖,暢永鋒,ZHAI Xiujing,FU Yan,CHANG Yongfeng東北大學材料與冶金學院遼 寧，沈陽110004）， 衣淑立，李應榮,王偉,YI Shuli,LI Yingrong,WANG Wei（金川集團公司 ,甘肅金昌,737100）刊名：化工學報|i-t|ei|一|英文刊名：JOURNAL OF CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING(CHINA)年，卷（期）:2008,59(10)參考文獻（14條）1. 黃其興.王立川.朱鼎元 鎳冶金

28、學19902. 李建華.程威.肖海 Review on press technologies of laterite-nickel ore期刊論文-濕法冶金 2004(04)3. 劉大星 Recent development in nickel and cobalt recovery technologies from laterite期干刊論文-有色金屬20024. Whittington B I . McDonald R G Johnson J A . Muir D M Pressure acid leaching of arid-region nickellaterite ore( I

29、):Effect of water quality外文期干干20035. Whittington B I . McDonald R G Johnson J A . Muir D M Pressure acid leaching of arid-region nickellaterite ore( n ):Effect of ore type外文期刊I 20036. Whittington B I . Johnson J A Pressure acid leaching of arid-region nickel laterite ore (叫:Effectof process water on nickel losses in the residue20057. Johnson J A . McDonald R G Muir