CN102260795A - 一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法 - Google Patents

一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法 Download PDF

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邓智林
杨思增
杨培
干勇
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Abstract

本发明为一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法，其包括以下步骤：（1）将铜镍再生资源经球磨制浆，泵入封闭式的浸出槽，用硫酸调整矿浆酸度，使pH达到0.5-3.5，并在常压、温度为60-70℃中反应30分钟，得到含NiSO4和CuSO4的液体；（2）从浸出槽内排除的浆料中得到含NiSO4和CuSO4的液体，在常压釜内用碱将PH值调至2.0后用板框式压滤机过滤；（3）萃铜后对液体进行净化除杂；（4）待第3步反应完成后，经框式压滤机过滤进行渣液分离；（5）电解铜；（6）电解镍。采用本发明，综合回收率高；处理过程不对环境产生污染，废渣可直接用于制砖；废水可循环使用；生产成本低，经济效益好。

Description

一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法
技术领域
本发明涉及矿产冶炼工艺技术领域，具体为一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法。 
背景技术
我国是一个铜镍紧缺国，每年需要铜550万吨、镍45万吨，铜缺口25%、镍缺口35-40%尚需进口。虽然我国铜镍总储量不少，但能经济地利用传统选冶工艺处理的铜、镍矿越来越少，相对地铜镍资源越来越紧缺；另一方面由于受传统选冶工艺技术制约造成大量镍铜锌废弃物的存在，既造成了铜、镍资源的浪费，又影响环境。 
铜镍再生资源目前在国内主要有四种冶炼工艺技术：工艺一见附图2，：工艺二见附图2：工艺三见附图4，工艺四见附图5：
第一种是用火法处理镍铜再生资源的方法。对于处理低品位的各种镍再生资源有很大的适应性，但此工艺对动力、能耗要求高，一次性投入资金较大，冶炼产生的废气治理困难，镍主金属回收率低，其它有价金属如铜、锌不易回收，综合经济效益较差。
第二种是传统处理镍铜再生资源的方法。在传统方法冶炼过程中同样存在金属综合回收率低，成本高，其他有价金属不易提取，烟气治理困难等问题。 
第三种传统处理镍铜再生资源的方法，其主要目的是将其制成半成品销售。 
第四种处理镍铜再生资源的方法，主要是将镍铜以硫化物的形式处理，制成半成品销售。 
发明内容
本发明针对以上技术问题，提出一种综合回收率高、且产品性能指标满足国家标准、废水可循环使用，废气经处理达标排放、生产成本相对较低，经济效益好，具有循环经济可持续发展性的一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法。 
本发明的具体技术方案如下： 
一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法，包括以下步骤：
（1）、先将铜镍再生资源经球磨制浆，泵入封闭式的浸出槽内，用硫酸调整矿浆酸度，使PH达到0.5-3.5，并在常压、温度为60-70℃中反应30分钟，得到含NiSO4和CuSO4的液体； 
（2）、从浸出槽内排除的浆料中得到含NiSO4和CuSO4的液体，在常压釜内用碱将PH值调至2.0后用框式压滤机过滤，浸出渣经逆流洗涤，液体进入M5640中萃取Cu，负载有机相经H2SO4溶液反萃得纯CuSO4溶液，然后进行铜电积；
（3）、萃铜后液进行净化除杂，在常压釜内用碱将PH值调至4.0，除去液体中Fe离子和Cr离子，用框式压滤进行渣液分离，除杂渣用于提取Fe生产铁红副产品；除去Fe离子和Cr离子后液泵入常压反应釜，加入氟化钠，反应温度为90℃，反应2h，除去液体中的Ca离子和Mg离子；
（4）、待第3步反应完成后，经框式压滤机过滤进行渣液分离，滤渣洗涤至PH值为5-7，除Fe离子、Cr离子、Ca离子和Mg离子后经P204萃取Zn，将P204萃出的Zn反萃后，送锌电积系统，将P507萃取分离后得到纯净的NiSO4溶液，送镍电积系统；
（5）、电解铜  萃取后反萃得到的纯CuSO4溶液，加温40-50℃后放入电解槽，通电电解，电积得到产品电解铜，电解后液体经净化过滤处理后用作萃取反萃剂；
（6）、电解镍  在第3步反应过程完成后，萃取液采用P507进行萃取Ni，负载有机相经反萃得纯硫酸镍液，产生的纯硫酸镍溶液经过调整酸度、浓度，加温到60-70℃后注入电解槽，通电电解；最后在始极片上沉积生成电解镍板；镍电解阳极为Pb-Sb-Ca不溶阳极，镍电解种板为钛板，生产周期为4－5天，电解后液经净化处理后返回使用。
采用的原材料铜镍再生资源的成分为：Ni:质量百分含量1%-6%、Cu:1%-3%   Fe:2%-15%、Cr:2%-3.5%，Zn: 0.5-5%,剩余为杂质含量。 
采用的原材料铜镍再生资源的成分为：Ni:质量百分含量3.23%、Cu:1.47%   Fe:5.42%、Cr:3.12%，Zn :1.42%,杂质质量百分含量为85.34%。 
在步骤1中，先将铜镍再生资源经球磨制浆，泵入封闭式的浸出槽内，用98%硫酸调整矿浆酸度，使PH达到0.5-1,在常压、温度为60-70℃中反应30分钟，得到含NiSO4和CuSO4的液体，此时镍的浸出率为99%以上,铜的浸出率为96%-98%，锌的浸出率为96%-97%。 
本发明的积极效果体现在： 
一、本工艺过程是全湿法提取冶金，因为是利用湿法冶金浸出-萃取-电积技术，所以综合回收率高：镍＞98%，铜＞96%，锌＞96%。
二、产品性能指标满足国家标准。 
三、处理过程不对环境产生污染，利用全湿法工艺将危险废物处理成一般性固废，废渣可直接用于制砖；废水可循环使用，废气经处理达标排放。 
四、生产成本低，经济效益好，具有循环经济可持续发展性。 
附图说明
图1为本发明中的工艺流程图。 
图2为本发明背景技术中工艺一的工艺流程图。 
图3为本发明背景技术中工艺二的工艺流程图。 
图4为本发明背景技术中工艺三的工艺流程图。 
图5为本发明背景技术中工艺四的工艺流程图。 
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。 
实施例1： 
一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法，先将铜镍再生资源含Ni:质量百分含量3.23%、Cu:1.47%   Fe:5.42%、Cr:3.12%，Zn :1.42%,杂质质量百分含量为85.34%，经球磨制浆，其比重为1.3，泵入封闭式的浸出槽内，用硫酸调整矿浆酸度，使之达到PH为1,在常压下进行浸出，得到含NiSO4、CuSO4的液体，浸出渣经逆流洗涤，洗涤至矿浆PH值为7,洗涤渣售砖厂制砖。原矿中的Ni的浸出率可以达到99%，Co、Zn、Cu、Mn浸出率均>96%，浸出液用碱将PH调至2.0，将调整后的液体通过M5640除Cu；负载有机相经H2SO4溶液反萃得纯铜液，经电积生产铜板。除Cu后的滤液用碱将PH调至4.0，除去液体中的Fe、Cr, 渣经逆流洗涤，洗涤至矿浆PH值为6，洗涤渣售铁冶炼厂。除Fe、Cr后的液体用氟化钠除去液体中的Ca离子和Mg离子，除去Ca离子和Mg离子后液经P204萃取Zn等杂质，采用P507萃取分离Ni，得到纯Ni相和Zn杂质相。各相均用酸反萃，得到纯净NiSO4溶液通过电积产生镍板；Zn其他杂质用Na2CO3沉淀Zn送锌电积系统。
浸出工段：
Ni(OH)2 + H2SO4 → NiSO4 + 2H2O
Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O
Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O
2Fe(OH)3 +H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O
2Cr(OH)3 + 3H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 6H2O
MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + H2O +CO2↑
除杂工段
CaO + H2O → Ca(OH)2
3Ca(OH)2 + Fe2(SO4)3 → 2Fe(OH)3↓ + 3CaSO4
Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Cr(OH)3↓+ 3CaSO4
Ca2+ + 2F- → CaF2↓
Mg2+ + 2F- → MgF2↓
浸出完成后用框式压滤机压滤，得到含NiSO4、CuSO4的液体，浸出渣经逆流洗涤，洗涤至矿浆PH值为6。洗涤渣售砖厂制砖。原矿中的Ni的浸出率可以达到99%，Co、Zn、Cu、Mn浸出率均>96%，浸出液用碱将PH调至2.0，将调整后的液体通过M5640除Cu.
萃取工段
M5640萃取Cu
萃取（低酸）     2RH + Cu2+ → R2Cu + 2H+
R2Cu + 2H+ → 2RH + Cu2+
P204萃取Zn
萃取             RH + NaOH → RNa+ H2O
2RNa + Zn2+ → R2Zn + 2Na+
R2Zn + 2H+ → 2RH + Zn2+
P507萃取Ni
萃取            RH + Na+ → RNa + H+
2RNa +Ni2+ → R2Ni +2Na+
R2Ni + 2H+ → 2RH + Ni2+
浸出液经M5640除Cu后，用碱将PH值调至4.1，除去液体中的Fe、Cr, 经框式压滤机压滤，渣逆流洗涤至矿浆PH值为6,洗涤渣售铁冶炼厂，滤液进入下一工序。将除Fe、Cr后液泵入常压反应釜，加入氟化钠，反应温度90℃中2小时，除去液体中的Ca、Mg，反应完成，经框式压滤机过滤，滤渣洗涤至PH值为6，装袋待售，滤液进入P204萃取。
电解镍：在生产过程中，先将铜镍锌废弃物综合利用项目生产过程中产生的纯硫酸镍溶液经过调整酸度、浓度等工序后，加温后注入电解槽电积；最后在始极片上沉积生成电解镍板。镍电解阳极为Pb-Sb-Ca不溶阳极，种板为钛板，生产周期为46天，产品标准GB/T6516-1997。电解后液经净化处理后返回使用。 
电解铜：一段净化液通过M5640除Cu;负载有机相经H2SO4溶液反萃得纯CuSO4溶液，加温后放入电解槽电积，得到产品电解铜。产品标准GB/T467－1997（Cu-CATH-2）。电积后液经净化处理后返回使用。 
电解锌：在生产过程中，先将铜镍锌废弃物综合利用项目生产过程中产生的纯硫酸锌溶液经过深度净化处理等工序后，加温注入电解槽电积；阴极板为铝板。锌电解阳极为Pb-Sb-Ca不溶阳极，生产周期为2天，产品标准GB/T470---2008。电解后液经净化处理后返回使用 
此流程每天可处理镍铜锌废弃物350吨，含水分，根据废弃物水分，镍、铜、锌含量的不同，每天可生产6吨电解镍，4吨电解铜，4吨电解锌。
电解铜（Cu-CATH-2）化学成分
Figure 201110131195X100002DEST_PATH_IMAGE005
GB/T6516-1997电解镍的化学成分（牌号：Ni9996）
GB/T470---2008锌锭的化学牌号（牌号：Zn99.995）
实施例2：
一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法，先将铜镍再生资源经球磨制浆，其比重为1.3，泵入封闭式的浸出槽内，用硫酸调整矿浆酸度，使之达到PH为0.5-1.0，60-70℃，反应30分钟，镍的浸出率99%以上,铜的浸出率96%-98%，锌的浸出率96%-97%，在常压下进行浸出，得到含NiSO4、CuSO4的液体，浸出渣经逆流洗涤至矿浆PH值为7,洗涤渣售砖厂制砖。
实施例3： 
一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法，先将铜镍再生资源经球磨制浆，其比重为1.3，泵入封闭式的浸出槽内，用硫酸调整矿浆酸度，使之达到PH为1.0-2.0，60-70℃，反应30分钟，镍的浸出率90%-95%,铜的浸出率85%-92%，锌的浸出率80%-90%，在常压下进行浸出，得到含NiSO4、CuSO4的液体，浸出渣经逆流洗涤至矿浆PH值为7,洗涤渣售砖厂制砖。
实施例4： 
一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法，先将铜镍再生资源经球磨制浆，其比重为1.3，泵入封闭式的浸出槽内，用硫酸调整矿浆酸度，使之达到PH为PH2.0-3.5,60-70℃，反应30分钟，镍的浸出率10%-20%,铜的浸出率15%-25%，锌的浸出率20%-25%，在常压下进行浸出，得到含NiSO4、CuSO4的液体，浸出渣经逆流洗涤至矿浆PH值为7,洗涤渣售砖厂制砖。

Claims (4)

1.一种用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、先将铜镍再生资源经球磨制浆，泵入封闭式的浸出槽内，用硫酸调整矿浆酸度，使PH达到0.5-3.5，并在常压、温度为60-70℃中反应30分钟，得到含NiSO4和CuSO4的液体； 
（2）、从浸出槽内排除的浆料中得到含NiSO4和CuSO4的液体，在常压釜内用碱将PH值调至2.0后用板框式压滤机过滤，浸出渣经逆流洗涤，液体进入M5640中萃取除Cu，负载有机相经H2SO4溶液反萃得纯CuSO4溶液，然后进行铜电积；
（3）、萃铜后对液体进行净化除杂，M5640余液在常压釜内用碱将PH值调至4.0，中和并净化除去液体中Fe离子和Cr离子，用框式压滤进行渣液分离，除杂渣用于提取Fe生产铁红副产品；除去Fe离子和Cr离子后液泵入常压反应釜，加入氟化钠，反应温度为90℃，反应2h，除去液体中的Ca离子和Mg离子；
（4）、待第3步反应完成后，经框式压滤机过滤进行渣液分离，滤渣洗涤至PH值为5-7，滤液除Fe离子、Cr离子、Ca离子和Mg离子后经P204萃取Zn杂质，将P204萃出的Zn反萃后，含Zn离子液用碱沉淀，制成Zn渣，将P507萃取分离后得到纯净的NiSO4溶液；
（5）、电解铜  萃取后反萃得到的纯CuSO4溶液，经除油后，加温40-50℃后放入电解槽，通电电解，电积得到产品电解铜；
（6）、电解镍  在第3步反应过程完成后，溶液用P5O7进行萃取Ni，负载有机相经反萃得纯硫酸镍液，产生的纯硫酸镍溶液经过调整酸度、浓度后，均匀加温到60-70℃后注入电解槽，通电电解；最后在始极片上沉积生成电解镍板；镍电解阳极为Pb-Sb-Ca不溶阳极，镍电解种板为钛板，生产周期为4－5天，电解后液经净化处理后返回使用。
2.根据权利要求1所述的用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法，其特征在于：采用的原材料铜镍再生资源的成分为：Ni:质量百分含量1%-6%、Cu:1%-3%   Fe:2%-15%、Cr:2%-3.5%，Zn: 0.5-5%,剩余为杂质含量。
3.根据权利要求1所述的用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法，其特征在于：采用的原材料铜镍再生资源的成分为：Ni:质量百分含量3.23%、Cu:1.47%   Fe:5.42%、Cr:3.12%，Zn :1.42%,杂质质量百分含量为85.34%。
4.根据权利要求1所述的用铜镍再生资源直接生产电解镍的方法，其特征在于：在步骤1中，先将铜镍再生资源经球磨制浆，泵入封闭式的浸出槽内，用98%硫酸调整矿浆酸度，使PH达到0.5-1,在常压、温度为60-70℃中反应30分钟，得到含NiSO4和CuSO4的液体，此时镍的浸出率为99%以上,铜的浸出率为96%-98%，锌的浸出率为96%-97%。
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