从含镍废料中提取高纯氧化镍新工艺研究.pdf

4 0 总第 1 1 3 期 2 0 0 1 年第 5期 安徽化工 从含镍废料 中提取高纯氧化镍新工艺研究 胡 宝 兰 合肥工业大学 ， 2 3 0 0 0 9 许 民才 合肥工业大学化工学 院， 2 3 0 0 0 9 摘要对传统的回收镍工艺的除铜工段、 沉淀工段提出了改进一解决了除铜 s 的污染， 同时使产品氧化镍纯度达到 7 7 ． 3 ％， 镍的回 收率达到 9 5 ． 8 ％。 关键词氧化镩除铜沉淀剂 随着国民经济的发展， 各种含镍废料越来越多， 如 电解铜废液中的粗硫酸镍， 化学镀镍废液， 生产硬化油 镍的废催化剂以及各种磁性废料。这些废料中含有大 量的镍， 我国镍资源缺乏， 同时镍盐已被认为是第一粪 有致癌作用的化学物质 。所 以， 从含镍废料 中回收镍 ， 无论从环境保护还是从经济效益上讲， 都有十分重要的 意义。 而现今传统工艺在除铜工段使用 H 2 S 来除铜， 不仅 造成二次 染， 而且除铜率不高， 在 9 4 ％左右， 影响氧 化镍的纯度， 约为 7 6 ％ 传统工艺使用的沉淀剂是碳 酸钠， 碳酸镍的 K s p为6 ． 6 1 o 9 ， 使得镍没有完全被沉 淀下来， 降低了回收率， 传统工艺镍的回收率为 9 2 ％左 右 本文就电解铜废液经制备硫酸铜 ， 电积脱铜后液浓 缩所得含镍废料来制取高纯氧化镍。在传统工艺的基 础上， 对除铜工艺和沉淀剂的选择提出了改进。 1 实验原料 粗镍废料各组分含量如表 l 所示 表 l l 二 ＼ 分N i c u R c a № S0 4 2 一 水 不 溶 物 1 5 7 5 2 9 8 1 1 9 6 2 0 8 1 7 4 3 1 5 1 ％ ． ． ． ∞ ． 0 ． 1 2 传统工艺流程及条件 2． 1 工艺流程 黼 2 ． 2除杂的条件 1 除铁 将所得溶液加入适量的 0 2 ， 用氢氧化 钠调 o H 3 ． 5 4 ， 在8 0 ～ 9 0 C 下搅拌 0 ． 5 h ， 过滤。 2 除铜 将 上述 过滤 的清液加 入 1 0 ％ ～1 5 ％的 N a 2 s 或 H 2 s 溶液 理论量的 1 ． 1 ～ 1 ． 2 倍 ， 搅拌0 ． 5 h ， 过 滤洗涤， 滤渣可堆积回收铜， 或因少量直接排放。 3 除钙和镁 在搅拌的前提下， 将 N mF 理论量的 1 ． 4倍 以固态的形式慢慢 的加入上述滤液 ， 加热至 8 0 ～ 9 0 ℃， 时间为 6 0 ～ 9 0 分钟， 则溶液中 c a 、 M g 均可析出 除去 。 3 对传统工艺的改进 3 ． 1 对除铜工艺的改进 传统工艺中加人 N s 或通人 H 2 S 来除铜， 其原理 是在酸性体系下加入 N a 2 S 或通人 s 气体， c u 2 产生 硫化物沉淀而与镍分离， 其反应式为 C u 2 S 2 一 C u S ， 除铜率大约在 9 4 ％左右。但在操作过程中， 因 H 2 S 的溶解度在室温下为 4 9 m l／ g ， 所以有部分 H 2 S 泄露 出来 ， H 2 S 是一种有恶臭的有毒气体， 这样既使工人的 操作环境变差 ， 同时又产生二次污染。另外在 中性或微 酸性条件下 N i 2 s 2 一N i S★， 因此在除铜 的过程 中有 少量的镍夹带。实验表明当除铜率达到 9 4 ％时， 镍被 夹带的量为4 ％， 造成镍的大量损失。 硫代硫酸钠在中性或酸性的铜盐溶液中， 由于生成 络盐， 结果溶液的颜色消失， 如将所得的溶液加热至沸， 则生成深棕色的 c lJ 2 s 和 S 的混合物沉淀， 其反应式为 2 c u 2 2 s 2 o 3 2 ’ c l| 2 s S ★ 4 H 2 S O 4 一 本文研究了硫代硫酸钠用量对 c u除去率的影响， 得到了硫代硫酸钠的最佳用量， 结果如表 2 所示 表 2 1 竺 塑 塑 翌} 维普资讯 总第 1 1 3 期 2 0 0 1 年第 5期 安徽化工 4 1 从实验结果可知 ， 当硫代硫 酸钠与铜 的摩尔 比为 1 ． 1 时 ， 已能很好地除去溶液中的铜离子。同时在实验 过程中发现， 用硫代硫酸钠除铜时， 镍不被夹带。 3 ． 2沉淀荆选择的改进 传统工艺中选择碳酸钠作为沉淀剂， 碳酸镍的 K s p 6 ． 6 X 1 0 一， 而氢氧化镍的 K s p 2 ． 0 X 1 0 ， 碳酸镍 的 K s p明显小于氢氧化镍 的 K s p 。本文研究 了用氢氧 化钠控制不同的p H值， 测定镍的回收率， 数据如表3 所 示 裹 3 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 { ＼ 【 链数 回 蝗 奎 I 兰 竺 竺 竺竺 - 从上表可以看出， 镍的回收率随 p H升高一直增 大， 但从 p n 1 2 开始， 镍的回收率的增加趋势减缓， 而 且当p H1 4时， 镶的回收率已高达 9 5 - 8 ％。可初步确 定， p H 值为 1 4 是最佳的氢氧化钠用量， 这和传统的碳 酸钠工艺回收率 9 2 ％相比， 经济效益显著提高。 4 产 品质量及效 益分析 4 ． 1 产品质■ 指 标 名 称 优 级 曩二 级 氧化镍 N i ％ ≥ 7 7 ． 0 7 6 0 7 5 ． 0 钴 c o ％ ≤0 ． 3 0 3 0 ． 5 铜 C u ％ ≤0 1 0 0 ． 1 0 0 ． 2 0 铁 ％ ≤0 ． 1 5 0 ． 1 5 0 2 0 } 锌 五 1 ％ ≤0 1 0 0． 1 0 0 ． 2 0 硫 S ％ ≤0 ． 0 1 0 ． 0 l 0 ． 1 5 碱金属 C a M e l “ C a 总和 ％ ≤ 1 ． 3 1 ． 3 1 5 l } 盐酸不瘩物％ 0． 3 0． 3 0 ． 4 4 ． 2 传统工艺的效益分析 传统工 艺氧化镍 的纯度为 7 6 ％左右， 回收率为 9 2 ％， 属于一级品。其价格为7 5 0 0 0 元／ 吨， 生产 1 吨氧 化镍的原材料消耗如表4 所示。 从表4 可以看出， 不计管理、 水电、 税收等费用， 每 吨的利} 闺 舞 弭 3 ． 冠氯化镶的主要经济技术指标 4 ． 3 改进工艺的效益分析 改进工艺产品的纯度为7 7 3 ％， 回收率为 9 5 ． 8 ％， 属于优级品。其价格 为 8 2 0 0 0元／ 吨 ， 生产 1 吨氧化镍 的消耗费用如表 5所示 衰 5 生产 1 吨 氧化镶 的主要经济技术指标 l 项 目 消耗 单价 金额 f l含镍废料 5 ． 1 2 t 4 万元／ t ． M 3 ． 2 3 万元 1 l 硫代硫酸钠0 ． 5 7 t 1 2 0 0 元／ I 6 8 4 ． 0 0 元 } l 氟化钠0 ． 1 7 3 t 1 8 0 0 t 3 1 1 0 0 元 l 苛性钠0 ． 5 3 t 1 4 0 0 元／ I 7 3 7 ． 4 0 元 【 l 辅 助 试 剂 姗．0 0 元 } l 塑 互 垂 】 从上表可以看出， 不计管理、 水电、 税收等费用， 每 吨的利润为4 ． 8 0 万元， 1 吨产品改进工艺的利润比传 统工艺的利润增加 0 ． 9 3 万元， 经济效益明显提高。 5 结论 1 从含镍废料中提取高纯的氧化亚镍 ， 工艺流程 可行 ， 镍的回收率达到 9 5 ． 8 ％。 2 本工艺流程提取 的 氧化亚镍纯度达到 7 7 ． 3 ％， 符合优级品的要求 ， 有较高 的经济效益。 3 本文对传统工艺提出了改进 ， 采用清 洁工艺， 避免硫化氢造成的二次污染， 环境得到了保护。 参考文献 [ 1 ] 刘学雷 ． 安徽化工 、 2 0 0 1 2 [ 2 ] 顾珩等 ． 无机盐工业 ， 9 9 8 1 3 0 [ 3 ] 陈寿椿编． 重要无机化学反应 [ 4 ] l 。 n g P i n g We i ， Y o k o r a m a T o d fi s h i g e M ， b 8 8 h i O s a ml ， H y - 士 Ⅲ 璀 L u 丑 r ， 1 9 9 8 ， 5 0 1 [ 5 ] H 删 斟 w． ， B u n k h a r d R． ， S u n H． ， h a t ． ． R 叼 ． M e t ． ， 2 ri d l 9 9 4 口 维普资讯