高铜硫化镍阳极电解工艺中阳极液净化工艺研究.pdf

2 0 1 2 年1 0 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 7 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 ．1 0 ．0 0 3 高铜硫化镍阳极电解工艺中阳极液净化工艺研究 赵磊，刘大星 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘要采用萃取除铜，沉淀法联合除去铁、部分铅及砷，萃取法除钴，离子交换法深度除铅工艺处理高铜 硫化镍阳极电解的阳极液。结果表明，该工艺流程短，原料适应性强，铜、镍、钴金属分离彻底，金属回收 率高，可得到合格的镍阴极液。 关键词硫化镍；阳极电解；阳极液；净化 中图分类号T F 8 1 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 1 0 0 0 0 7 0 3 S t u d yo nA n o l y t eP u r i f i c a t i o nP r o c e s so fA n o d i cE l e c t r o l y t eo f H i g hC o p p e r 。b e a r i n gN i c k e lS u l f i d e Z H A OL e i ，L I UD a x i n g B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y 。B e ／j i n g ，1 0 0 1 6 0 A b s t r a c t T h ea n o l y t eo fa n o d i ee l e c t r o l y t eo fh i g hc o p p e r b e a r i n gn i e k e ls u l f i d ew a st r e a t e db ym e a n so ft h e p u r i f i c a t i o np r o c e s so fc o p p e re x t r a c t i o n ，r e m o v i n gi r o na n dp a r to fl e a da n da r s e n i cw i t hp r e c i p i t a t i o n ，C O b a l te x t r a c t i o n ，l e a dd e e p l yr e m o v i n gw i t hi o ne x c h a n g e ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h i sp r o c e s sh a st h ea d v a n - t a g e so fs h o r tf l o w s h e e t ，g o o df l e x i b i l i t yo fr a wm a t e r i a l ，c o m p l e t e l ym e t a ls e p a r a t i o n ，a n dh i g hm e t a lr e c o v e r y ．F u r t h e r m o r e ，t h eq u a l i f i e dn i c k e lc a t h o l y t ei sp r e p a r e d ． K e yw o r d s n i c k e ls u l f i d e ；a n o d i ce l e c t r o l y t e ；a n o l y t e ；p u r i f i c a t i o n 硫化镍阳极电解工艺是2 0 世纪6 0 年代发展起 来的，目前的生产厂家主要有加拿大l n c o 公司的汤 普逊厂以及我国金川公司、成都电冶厂及重庆吉恩 冶炼厂等。尽管已有半个世纪的工业实践，但由于 硫化镍中铜含量敏感致使工艺过程复杂这一问题未 得到根本解决。金川公司和成都电冶厂将高冰镍先 通过缓冷和磨浮将铜镍粗分，然后二次镍精矿再铸 成阳极电解；重庆吉恩冶炼厂则将高冰镍直接熔铸 成阳极板电解，造液槽电解初步脱铜。进一步在阳 极液净化过程中深度脱除铜离子得到合格电镍口] 。 目前，阳极液净化的目的是除去铜、铁、钴，方法 主要有沉淀法或置换法除铜、中和氧化除铁、氧化除 钴1 2 _ 4 j 。如汤普逊厂采用镍粉和硫磺粉除铜，金川 公司采用添加硫化镍精矿和少量镍阳极泥除铜，重 收稿日期2 0 1 2 - 0 4 1 1 作者简介赵磊 1 9 8 2 一 ，男，辽宁沈阳入，硕士，工程师 庆吉恩冶炼厂采用H 。S 除铜。氧化除钴主要是采 用氧化剂如氯气来除钴或高价态的氢氧化镍 俗称 黑镍 [ 5 j 。上述净化方法都会产生大量的铜渣、铁渣 和钴渣等，这些渣中还含有相当数量的镍，从而降低 了镍直收率，而且大量的中间渣堆放也不利于环境 保护。本文研究可直接处理含铜小于5g ／L 、钴小 于1g ／L 的镍阳极液的净化新工艺。 1 试验原料及方法 1 ．1 试验原料 试验选用的镍阳极液取自国内一家高冰镍不经 磨浮直接熔铸阳极电解的工厂，阳极液中含铜较高， p H 一1 ．4 1 ，多元素分析结果 g ／L C u3 ．1 3 、F e 0 ．5 6 、N i4 4 ．3 7 、P b 0 ．0 0 6 、Z n0 ．0 0 1 、C a O0 ．4 6 、 万方数据 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 0 期 M g O0 ．8 3 、S io ．0 0 5 、A l 0 ．0 1 、M n0 ．8 0 1 0 ～、 C o0 ．1 3 、S b1 2 ．1 0 1 03 、B i7 ．6 3 1 0 一3 、A s6 ．5 5 1 03 、C 16 4 ．8 2 、S O 。22 4 3 ．4 。 1 ．2 试验方法 萃取与反萃试验均在分液漏斗中进行，经康氏 震荡器震荡后静置分相，萃余液和反萃液送分析。 萃铜后液加入三口瓶中，水浴加热到温后向溶液中 加入一定量的N a r i S 进行深度除铜，反应完毕后滤 液、滤渣送分析。 深度除铜后液加入三口瓶中，水浴加热，到温后 加入足量的氧化剂及一定量的碳酸钡，同时开始通 空气，并用N a C O ，调整p H ，保持一段时间，进一步 调高p H 反应1 0m i n 后过滤，滤液、滤渣送分析，滤 液送钴萃取。 2 试验结果和分析 2 ．1 工艺流程 工艺流程如图1 所示。 2 ．2 萃取除铜 镍阳极液采用N i C O 。调整p H 到1 ．8 5 ～1 ．9 4 。 以L I X 9 8 4 N 为萃取剂，有机相组成为1 5 ％L I X 9 8 4 N 阳极液 拥 图1阳极液净化原则工艺流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fa n o l y t ep u r i f i c a t i o np r o c e s s 2 6 0 “煤油，控制萃取相比O ／A 一0 ．8 ，经3 级萃取 后，萃余液中铜可降至1 ．6m g ／L 表1 ，铜回收率 大于9 9 ．5 ％，镍钴的回收率大于9 9 ．5 ％。采用2 0 0 g ／LH 。S O 。反萃，循环使用，控制反萃相比 O ／A 1 ，2 级反萃，反萃液含铜可达4 1 ．2g ／L 。 表1 萃取除铜试验结果 T a b l e1R e s u l to fc o p p e re x t r a c t i o n ／ g L - 1 2 ．3 深度除铜试验 如果萃取法未能达到要求的除铜深度，可采用 N a r i s 深度除铜。除铜深度受N a r i S 加入量、初始 铜浓度影响较大。N a r i S 除铜反应速度较快。在 8 0 ℃反应0 ．5h ，加入理论量5 ～1 0 倍的N a r i S ，可 将铜除至4m g ／L 以下。 2 ．4 铁铅同步分离试验 除铜后液升温至7 0 ℃，加入理论量2 ．6 倍的 N a C l O 。和理论量1 0 倍的B a C O 。，开始通空气，并 用N a 。C O 。调整p H 为1 ．5 ～2 ．0 ，时间1h ，然后继 续加N a C O 。将p H 升至4 ．0 ，1 0m i n 后过滤。试 验结果见表2 。 表2 除铁试验结果 T a b l e2R e s u l to fi r o nr e m o v i n g 表2 表明，在除铁的同时还可除去约6 0 ％的铅 和8 5 ％以上的砷，大大减少离子交换除铅的负荷。 2 ．5 萃取除钴‘5 1 针对除铁后的镍阳极液，采用5 ％C y a n e x 2 7 2 万方数据 2 0 1 2 年1 0 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 9 2 ．5 ％对一壬基酚 2 6 0 8 煤油，经过6 级萃取，4 级 洗涤，可将镍阳极液中的钴除至2 ．0 0 1 0 _ 5g ／L 表3 ，同时C y a n e x 2 7 2 具有进一步脱除锌、铜、铁 等杂质的作用，但对铅的脱除效果不明显。 表3 萃取除钴试验结果 T a b l e3R e s u l to fc o b a l te x t r a c t i o n 但由于阳极液中钴含量太低，虽然除钴的效果 很好，但却难以得到合乎要求的硫酸钴溶液。为得 到合格的硫酸钴溶液，反萃后液须再经P 2 0 4 除杂 和P 5 0 7 分离镍钻工序。 C y a n e x 2 7 2 萃取除钴后液经超声气浮和活性炭 粉两级除油，溶液中有机物含量低于5 1 0 ～，进一 步经过离子交换除铅系统可使铅含量降至0 ．3m g ／ L 以下，获得合格的镍电解阴极液。 与现有的高冰镍阳极电解工艺相比，本文提出 的工艺具有以下优点 1 工艺流程短，铜、镍、钴金属分离彻底，金属回 收率高； 2 对原料高冰镍中铜和钴的含量有较强的适应 性，可直接处理含铜 5g ／L 、钴 1g ／L 的镍阳极 液；阳极液萃取除铜、除钴可在常温下进行，不产生 铜渣和钴渣，直接得到铜和钴的产品，能耗低，操作 环境好； 3 萃取除铜以后的阳极液采用联合法一步除去 铁及少量的铜、铅、砷等杂质，萃取除钴的过程中还 可实现锌的同步深度脱除，简化了净化除杂的步骤。 3结论 硫化镍阳极电解的阳极液采用萃取除铜，沉淀 法联合除去铁、部分铅及砷，然后再采用萃取法除钴 若铅偏高可用离子交换法深度除铅 工艺处理后可 得到合格的镍阴极液，该工艺流程短，原料适应性 强，铜、镍、钴金属分离彻底，金属回收率高。 参考文献 E l i 潘云从，蒋继穆．重有色金属冶炼设计手册 铜镍卷 [ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 6 6 3 6 6 4 7 ． [ 2 ] 彭济时，王成刚．用S 和S O z 从镍电解阳极液中分离铜 的研究E J 3 ，有色金属 冶炼部分 ，1 9 9 2 6 3 0 3 4 ． [ 3 ] 刘大星，赵磊．一种高冰镍精炼方法中国， c N l 0 1 5 6 0 6 7 0 [ P ] ．2 0 0 9 1 0 2 1 ． [ 4 ] 石玉臣，赵中伟，陈爱良，等．金川镍阳极液硫化除铜的 研究E J 3 ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 2 9 - 1 2 ． E 5 7 刘大星．溶剂萃取在钴镍精炼中的应用 上 E J ] ．有色 金属再生与利用，2 0 0 5 1 0 2 7 2 9 ． 万方数据