从钴冰镍浸出液中回收镍钴.pdf

2 0 1 2 年6 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．0 6 ．0 0 4 从钴冰镍浸出液中回收镍钴 周雍茂，胡宝磊 中南大学冶金科学与工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要以N a z S 为沉淀剂，采用硫化沉淀法从钴冰镍三段浸出液中回收其中的钴、镍等有价金属。通过单 因素试验，考察了N a S 的加入量、酸度 p H 、反应温度和时间等因素对浸出液中铁、镍、钴沉淀率的影 响。结果表明，适宜工艺条件为N a 。S 的过量系数3 ．0 ，p H 3 ．o ～3 ．5 ．反应温度6 0 ℃，反应时间2h ， 钻、镍、铁的沉淀率分别为9 9 ％、9 8 ％、9 0 ％， 关键词镍；钴；铁；硫化钠；钴冰镍 中图分类号T F S l 5 ；T F 8 1 6文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 2 0 60 0 1 10 3 N i c k e la n dC o b a l tR e c o v e r e df r o mC o b a l t n i c k e lM a t t e L e a c h i n gL i x i v i u m Z H O UY o n g m a o ．H UB a o l e i S c h o o lo fM e t a l l u r g i c a lS c i e n e ea n dE n g i n e e r i n g 。C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ．C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ．C h i n a A b s t r a e t C o b a l t ，n i c k e I ，a n do t h e rv a l u a b l em e t a l sw e r er e c o v e r e df r o mc o b a h - n i e k e lm a t t et h r e e - s t a g e l e a c h i n gl i x i v i u mw i t hp r e c i p i t a t i o np r o c e s sw i t hN a 2Sa sp r e c i p i t a n t ．T h ee f f e c t so fd o s a g e so fN a 2S ，a c i d i t y p H ，t e m p e r a t u r ea n dt i m eo np r e c i p i t a t i o nr a t e so fF e ，N i ，C ow i t hs i n g l ef a c t o re x p e r i m e n t ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ep r e c i p i t a t i o nr a t e so fC o ，N i ，F ea r e9 9 ％，9 8 ％，9 0 ％，r e s p e c t i v e l y ，u n d e rt h eo p t i m u m c o n d i t i o n si n c l u d i n gN a 2Se x c e s s i v ec o e f f i c i e n to f3 ．0 ，p Ho f3 ．O ～3 ．5 ，t e m p e r a t u r eo f6 0 ℃，a n dt i m eo f 2h ． K e yw o r d s n i c k e l ；c o b a l t ；i r o n ；s o d i u ms u l f i d e ；c o b a h - n i c k e lm a t t e 在湿法冶金过程和废水处理过程中，金属硫化 沉淀是一个很重要的过程。尽管氢氧化物沉淀已经 广泛地应用于工业金属除杂，但硫化物沉淀仍然有 许多优点，包括低溶解度的金属硫化物沉淀、选择性 去除金属、反应速率快、沉淀性能更好、熔炼再利用 硫化物沉淀[ 1 。2 ] 。 硫化物沉淀法在铜、镍、钴的湿法冶金过程中常 用来分离或富集金属[ 3 1 “。工业上常用的硫化剂有 H 2 S 、N a 2 S 、N a r i S 、N a 2s 2 0 3 等含硫化合物[ 】“。用 H z S 作沉淀剂，需要加温加压，操作条件苛刻，不利 于生产。 本文以N a z S 为沉淀剂，在常温常压下从钴冰 收稿日期2 0 1 1 - 1 2 0 4 作者简介周雍茂 1 9 6 2 一 ，男，湖北人．教授 镍三段浸出液中一次性沉淀C o 、N i 、C u 、F e ，沉淀物 返回到二段浸出过程继续浸出其中的C o 、N i 。 钻冰镍三段酸浸液中钴的浓度不大，但铁的浓 度却比镍、铜的低很多，如果完全将铁分离除杂，难 度较大，因此我们决定在保证镍钴沉淀率的基础上， 把铁也尽量沉淀下来，返回到二段渣中继续浸出。 1试验 1 ．1 试验原料 试验原料有三段浸出液，成分 g ／L C 0 2 0 ．3 5 、N i ”6 ．0 、F e 2 2 ．8 、C u ”1 2 ．5 ；1 00 AN a z S 9 H z O 溶液、1 1 0H S O 。溶液、N a O H 溶液。 万方数据 1 2 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年6 期 1 ．2 试验方法 在2 5 0m L 圆底烧瓶中定量移取1 0 0m L 三段 浸出液，置于恒温水浴中，用电磁搅拌器进行搅拌 固定转速、搅拌充分 ，用滴液漏斗将质量百分数为 1 0 ％的N a 。S 9 H O 溶液逐滴加入，滴速1 0 ～1 5 滴／r a i n ，滴加时间1 ．5 ～3h 。沉淀完全后，用真空 抽滤装置抽滤，沉淀液用原子吸收法测定镍、钻的沉 淀率，用重铬酸钾滴定法测定铁的沉淀率。 2 结果与讨论 根据文献二价金属硫化物沉淀的有关数据[ 1 “， 镍、铜、钴硫化物的溶度积 K 。。 明显小于铁，在酸性 溶液中其沉淀顺序为C u C o N i F e 。 硫化物的沉淀完全与否，主要取决于N a S 的 加入量，另外沉淀还受反应时间、反应温度、酸度 即 p H 的影响。 2 ．I N a 2 S 过量系数 控制反应时间为2h ，反应湿度5 5 ℃，反应过程 p H 为2 ．O ～2 ．5 ，考察N a S 过量系数对沉淀率的影 响，结果如图1 所示。 量 整 J s N ～s 过量系数 图1N a 2 S 过量系数对沉淀率的影响 F i g ．1 E f f e c to fN a 2 Se x c e s s i v ec o e f f i c i e n to n p r e c i p i t a t i o nr a t e s 由图1 可知，随着N a 2 S 过量系数的增加，即沉 淀剂加入量的增加，提供的S 2 一也越多，所以铁、镍、 钴的沉淀率均升高，尤其是铁的沉淀率升高最明显。 当N a 2 S 过量系数从1 ．6 增加到2 ．0 时，镍、钴的沉 淀率升高较为明显。再继续增加沉淀剂，镍、钴沉淀 率升高幅度变慢。当N a 。S 过量系数达到3 ．0 时， 镍钴的沉淀率达到9 8 ％以上。 2 ．2 反应时间 选定N a z S 过量系数为3 ．0 ，其他条件不变，考 察反应时间对沉淀率的影响，结果如图2 所示。 图2 反应时间对沉淀率的影响 F i g ．2 E f f e c to fr e a c t i o nt i m eo np r e c i p i t a t i o n r a t e s 由图2 可知，反应时间对镍沉淀率没有太大的 影响。基本都保持在9 0 ％左右。反应时间从1 ．5h 增加到2h 时，钴、铁的沉淀率均明显下降，继续延 长时间，钴的沉淀率变化不明显，铁的沉淀率又有所 上升，但总体上呈下降趋势。 因为S 2 一与N i ”、C 0 2 之间的化学反应非常迅 速，因此，反应时间对镍钴的沉淀率影响较小。 2 ．3 反应温度 控制N a 。S 过量系数为3 ．0 ，反应时间为2h ，酸 度为p H 2 ．0 ～2 ．5 ，考察反应温度对沉淀率的影 响，结果如图3 所示。 享 、 酶 姆 ；s 图3 反应温度对沉淀率的影响 F i g ．3 E f f e c to ft e m p e r a t u r eO i lp r e c i p i t a t i o n r a t e s 由图3 可知，升高温度有利于沉淀的析出，反 应速度会随之加快。铁沉淀率随温度的增长较明 更、得籍好 万方数据 2 0 1 2 年6 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／[ y s y l ．b g r i m m ．e n 1 3 显。当温度在5 0 ～6 0 ℃时，镍、钻的沉淀率都略微 升高，增加到6 5 ℃时又有所下降，原因可能是，随温 度的升高，更加有利于S 2 _ 向s 0 转化，S o 的生成导 致了沉淀率的下降，同时也不利于过滤【5 ] 。 2 ．4 p H 控制N a 。S 过量系数为3 ．0 ，反应时间2h ，反应 温度5 5 ℃，考察酸度对沉淀率的影响。试验中，通 过滴加1 1 0 的H S 0 4 溶液来控制酸度，当达到所 需p H 时停止滴加，结果如图4 所示。 图4p H 对沉淀率的影响 F i g ．4 E f f e c to fp Ho np r e c i p i t a t i o nr a t e s 由图4 可知，硫化物的沉淀率受酸度影响较 大。沉淀剂N a S 9 H 。O 在水溶液中会电离，生成 N a 和S 2 一，在酸性溶液中S z 一还会生成H S 气体。 从而导致沉淀剂损失，使沉淀不完全。如图4 所示， 随着p H 的提高，镍、钴、铁的沉淀率均有所增加，当 p H 3 ．o ～3 ．5 时，镍、钴均可沉淀完全。 2 ．5 适宜沉淀条件的确定及试验结果 通过单因素试验确定的适宜工艺条件为N a S 的过量系数3 ．0 ，反应过程p H 3 ．0 ～3 ．5 ，反应温 度6 0 ℃，反应时间2h 。用此条件做了两组试验，结 果为第一组钴、镍、铁的沉淀率分别为9 9 ．4 5 ％、 9 8 ．1 4 ％、9 2 ．2 4 ％；第二组钴、镍、铁的沉淀率分别为 9 9 ．1 3 ％、9 8 ．0 1 ％、8 9 ．0 1 ％。由此可知，试验确定的 沉淀条件可以完全把镍、钴沉淀下来。达到了回收的 目的。 3结论 1 钴冰镍三段浸出液中钴、镍、铁的沉淀率 随N a 。S 过量系数的增加而增加，其中铁的沉淀率随 N a S 过量系数增加非常明显。为保证钴镍回收率， 把铁完全沉淀下来后，钴镍以沉淀渣形式返回到二 段渣中继续浸出，并未对二段浸出造成影响。 2 钴、镍、铁的沉淀率随p H 的升高而升高，p H 控制在3 ．o ～3 ．5 ，能够有效保证钴镍的沉淀率。 参考文献 [ 1 ] A l i s o nE m s l i eL e w i s ．R e v i e wo fm e t a ls u l p h i d ep r e c i p i t a t i o n I - J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，2 0 1 0 ，1 0 4 2 2 2 2 3 4 ． [ 2 ] 苏平，摘译．硫化物沉淀法及其对金属硫化物去除率的 探讨[ J ] ．中国有色金属，2 0 0 9 4 6 - 1 0 ． [ 3 ] 李金辉，周友元，熊道陵，等．硫化法分离红土矿中镍铁 的研究[ J ] ．矿业工程，2 0 1 0 。3 0 1 4 75 0 ． [ 4 ] 刘建华，洪德恩，潘勇，等．从溶液中沉淀钴的方法选择 试验口] ．湿法冶金，2 0 0 8 ，2 7 3 1 5 1 1 5 3 ． [ 5 ] 徐彦宾，谢燕婷，日兰，等．硫化物沉淀法从氧化镍矿酸 授液中富集有价金属口] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 6 3 8 - 1 0 ． [ 6 ] X UY a h - b i n ，X I EY a n - t i n g ，L I UJ u n - s h e n ，e ta 1 ．E n r i c h m e n to fv a l u a b l em e t a l sf r o mt h es u l f u r i ca c i dl e a c h l i q u o r so fn i e k e l i f e r o u so x i d eo r e s [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ， 2 0 0 9 ，9 5 2 8 - 3 2 ． [ 7 ] H e n r yHT a b a k ，R i c h a r dS o h a r p ，J o h nB u r c k l e ．A d - v a n c e si nB i o t r e a t m e n to fA c i dM i n eD r a i n a g ea n dB i o r e e o v e r yo fM e t a l s M e t a lp r e c i p i t a t i o nf o rr e c o v e r ya n d r e c y c l e [ J ] ．B i o d e g r a d a t i o n ，2 0 0 3 。1 4 3 4 2 3 4 2 6 ． [ 8 3 张卯均．溶液中金属及其他有用成分的提取[ M ] ．北京 冶金工业出版社，1 9 9 5 4 1 9 4 2 0 ． [ 9 ] V a nd e nS t e e nA ，P o l l o n ij ，K a l a l aB ，e ta 1 ．D e v e l o p m e n to fC o b a l tS u l f a t eS o l u t i o nP u r i f i c a t i o nb yS u l f i d e s P r e c i p i t a t i o n [ c ] ／／T y r 0 1 e rG P C A ，L a n d o h ．E x t r a c t i v e M e t a l l u r g yo fN i c k e la n dC o b a l t ．W a r r e n d a l e T h eM e t a l l u r g i c a lS o c i e t y ，1 9 8 8 4 9 3 5 0 4 ． [ 1 0 ] 曾德文，李作刚，谭鹏夫，等．硫化沉镍条件的热力学分 析[ J ] ．中国有色金属学报，1 9 9 6 ，6 3 3 58 8 ． [ 1 1 ] C e mO k t a y b a ，E r c a nA e m a ，C u n e y tA r s l a n ，e ta 1 ．K i n e t i c so fc o p p e rp r e c i p i t a t i o nb yH 2Sf r o ms u l f a t es o l u - t i o n s f J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，1 9 9 4 ，3 5 1 1 2 9 1 3 7 ． D 2 ] M a h e s hCJ ，G u s t a v oAM ，G o r d o nRW ．A nl m p r o v e dP r o c e s sf o rP r e c i p i t a t i n gN i c k e lS u l f i d eF r o m A e i d eL a t e r i t eL e a c hL i q u o r s [ J ] ．J ．M e t a l s ，1 9 8 1 1 1 4 8 5 3 ． [ 1 3 ] 刘三平，王海北，蒋开喜。等．钴提取分离技术分析与应 用[ J ] ．有色金属，2 0 0 4 ，5 6 2 7 3 - 7 6 ． [ 1 4 ] 乐颂光，夏忠让，吕证华，等．钴冶金[ M ] ．北京冶金 工业出版社，1 9 8 7 ． 零、丹烈蜉 万方数据