CN103498059B - 一种电解镍氯化制高纯镍的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电解镍氯化制高纯镍的方法，将电解镍、固体还原剂和氯化剂按比例混合均匀，再通入反应载流气体，进行电解镍的氯化焙烧除杂处理，产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理后，剩余物料即为高纯镍。本发明有效降低了电解镍中铁、铜、锌等杂质元素的含量，使工艺产品高纯镍的纯度达99.999％以上；工艺过程较为简单，且能耗相对较低，具备较好的工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电解镍经氯化挥发脱除其中铁、铜、锌等杂质元素制高纯镍的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
镍是重要的战略储备金属之一，被广泛用于冶金、化工、建筑、石油、机械、仪器仪表、轻工业等行业。随着电镀、石油化工、精密合金等行业技术进步，对电镍的纯度质量要求逐年提升。
高纯镍抗腐蚀性强，有一定机械强度，有优良的塑性，可与多种金属组成合金。纯镍特别是镍合金在国民经济中获得广泛的应用。镍具有良好的磨光性能，故纯镍可用于镀镍技术中，其可还用在雷达、电视、原子能工业、远距离控制等现代新技术中。在火箭技术中，超纯的镍或镍合金可用作高温结构材料。
目前制取高纯金属镍的方法大致可以分为二类：
(1)由镍的化合物提取制备高纯镍；
(2)由镍电解精炼制取高纯镍。
这些方法都是利用镍或其化合物的某些特性，采用重结晶、水解、精馏、电解氢还原、萃取、烟化、区域提纯等单元精炼过程，针对原料中的杂质元素加以适当的组合，而达到提纯的目的。在生产实践中，往往将化学方法和物理方法相结合，以期获得最佳效果。无论是化学方法还是物理方法，大都是先利用认为最有效的单元精制过程达到初步提纯，而最终采用区域提纯以获得高纯产品。但此两类方法大都存在劳动强度大、工艺复杂等缺陷。
发明内容
本发明在充分利用氯化法实现金属分离优势基础上，基于镍、铜、铁、锌等氯化热力学条件和对应氯化物蒸汽压的区别，解决电解镍有效除杂技术难题，提供了一种电解镍氯化焙烧除杂制高纯镍的方法。
本发明通过下列技术方案实现：一种电解镍氯化制高纯镍的方法，经过下列各步骤：
(1)将电解镍、固体还原剂和氯化剂按比例混合均匀；
(2)将步骤(1)所得混合物料置于1000～1150℃下，并以流量0.3～1.5L/min通入反应载流气体，进行电解镍的氯化焙烧除杂处理，焙烧时间为40～90min；
(3)将步骤(2)氯化焙烧过程中产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理后，剩余物料即为高纯镍。
所述步骤(1)的氯化剂为FeCl3和/或Cl2。
所述步骤(1)的电解镍、固体还原剂和FeCl3的粒度为20～150目。
所述步骤(1)的电解镍中粒度大于40目的不少于55％、FeCl3中粒度大于100目的不少于40％、固体还原剂中粒度大于60目的不少于40％。
所述步骤(1)中固体还原剂占电解镍质量的4～10％。
所述氯化剂为FeCl3时占电解镍质量的3～7％；氯化剂为Cl2时，其通入流量为0.1～0.3L/min，系统中氯气的体积分数控制在15～25％。
所述步骤(1)的固体还原剂为煤、焦炭、木屑中的一种或几种。
所述步骤(2)的反应载流气体为空气、二氧化碳、一氧化碳、氮气中的一种或几种。
所述步骤(3)的高温含尘烟气经收尘后回收其中铁、铜、锌资源。
经过上述各步骤，电解镍除杂效果较为明显。除杂是在步骤(2)中完成的，过程中发生的反应为：
2FeCl3+Cu＝2FeCl2↑+CuCl2↑ (1)；
FeCl3+Cu＝FeCl2↑+CuCl↑ (2)；
2FeCl3+Fe＝3FeCl2↑ (3)；
2FeCl3+Zn＝2FeCl2↑+ZnCl2↑ (4)。
本发明在充分利用镍、铜、铁、锌等金属氯化热力学条件和对应氯化物蒸汽压的区别，解决电解镍有效除杂技术难题，提供了一种电解镍氯化焙烧除杂制高纯镍的方法。采用高温还原气氛下对电解镍进行氯化焙烧处理。将电解镍中杂质组分铁、铜、锌等分别转化为FeCl2、CuCl、CuCl2和ZnCl2等挥发出系统，达到电解镍挥发除铁、铜、锌杂质的目的，并最终制得高纯镍。其所具备的有益效果和优点是：
(1)采用氯化焙烧法脱除电解镍中铁、铜、锌等杂质元素，保持杂质脱除率高的前提下，不引入新的杂质元素，工艺可操作性强；有效降低了电解镍中铁、铜、锌等杂质元素的含量，使工艺产品高纯镍的纯度达99.999％以上；
(2)采用氯化焙烧法脱除电解镍中铁、铜、锌等杂质元素，充分利用了氯化法实现金属分离的突出优势，杂质元素脱除效率较高；
(3)采用氯化焙烧法脱除电解镍中铁、铜、锌等杂质元素，技术只涉及一步焙烧工序，工艺过程较为简单，且能耗相对较低，具备较好的工业化应用前景。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
实施例1
(1)将粒度为80～100目的电解镍、煤和FeCl3按比例混合均匀，其中，电解镍中粒度大于40目的不少于55％、FeCl3中粒度大于100目的不少于40％、煤中粒度大于60目的不少于40％；煤占电解镍质量的4％；FeCl3占电解镍质量的6％；
(2)将步骤(1)所得混合物料置于1100℃下，并以流量0.4L/min通入一氧化碳，进行电解镍的氯化焙烧除杂处理，焙烧时间为90min；
(3)将步骤(2)氯化焙烧过程中产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理后回收其中铁、铜、锌资源，剩余物料即为高纯镍，经分析检测，镍纯度达99.9997％。
实施例2
(1)将粒度为100～150目的电解镍、焦炭和FeCl3按比例混合均匀，其中，电解镍中粒度大于40目的不少于55％、FeCl3中粒度大于100目的不少于40％、焦炭中粒度大于60目的不少于40％；焦炭占电解镍质量的5％；FeCl3占电解镍质量的7％；
(2)将步骤(1)所得混合物料置于1150℃下，并以流量0.3L/min通入二氧化碳和一氧化碳，进行电解镍的氯化焙烧除杂处理，焙烧时间为40min；
(3)将步骤(2)氯化焙烧过程中产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理后回收其中铁、铜、锌资源，剩余物料即为高纯镍，经分析检测，镍纯度达99.9993％。
实施例3
(1)将粒度为80～150目的电解镍和煤按比例混合均匀，其中，电解镍中粒度大于40目的不少于55％、煤中粒度大于60目的不少于40％；煤占电解镍质量的5％；
(2)将步骤(1)所得混合物料置于1150℃下，通过刚玉管鼓入Cl2，其通入流量为0.1L/min，系统中氯气的体积分数控制在15％；并以流量0.4L/min通入一氧化碳，进行电解镍的氯化焙烧除杂处理，焙烧时间为60min；
(3)将步骤(2)氯化焙烧过程中产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理后回收其中铁、铜、锌资源，剩余物料即为高纯镍，经分析检测，镍纯度达99.99994％。
实施例4
(1)将粒度为20～150目的电解镍、焦炭、木屑和FeCl3按比例混合均匀，其中，电解镍中粒度大于40目的不少于55％、FeCl3中粒度大于100目的不少于40％、焦炭和木屑中粒度大于60目的不少于40％；焦炭和木屑占电解镍质量的10％；FeCl3占电解镍质量的3％；
(2)将步骤(1)所得混合物料置于1000℃下，通过刚玉管鼓入Cl2，其通入流量为0.2L/min，系统中氯气的体积分数控制在20％；并以流量1.5L/min通入空气，进行电解镍的氯化焙烧除杂处理，焙烧时间为90min；
(3)将步骤(2)氯化焙烧过程中产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理后回收其中铁、铜、锌资源，剩余物料即为高纯镍，经分析检测，镍纯度达99.99991％。
实施例5
(1)将粒度为80～150目的电解镍、煤、木屑按比例混合均匀，其中，电解镍中粒度大于40目的不少于55％、煤和木屑中粒度大于60目的不少于40％；煤和木屑占电解镍质量的8％；
(2)将步骤(1)所得混合物料置于1150℃下，通过刚玉管鼓入Cl2，其通入流量为0.3L/min，系统中氯气的体积分数控制在25％；并以流量1.0L/min通入一氧化碳和氮气，进行电解镍的氯化焙烧除杂处理，焙烧时间为50min；
(3)将步骤(2)氯化焙烧过程中产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理后回收其中铁、铜、锌资源，剩余物料即为高纯镍，经分析检测，镍纯度达99.99995％。
Claims (6)
1.一种电解镍氯化制高纯镍的方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）将电解镍、固体还原剂和氯化剂按比例混合均匀，其中氯化剂为FeCl3和/或Cl2，固体还原剂占电解镍质量的4～10%，氯化剂为FeCl3时占电解镍质量的3～7%，氯化剂为Cl2时，其通入流量为0.1～0.3L/min，系统中氯气的体积分数控制在15～25%；
（2）将步骤（1）所得混合物料置于1000～1150℃下，并以流量0.3～1.5L/min通入反应载流气体，进行电解镍的氯化焙烧除杂处理，焙烧时间为40～90min；
（3）将步骤（2）氯化焙烧过程中产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理后，剩余物料即为高纯镍。
2.根据权利要求1所述的电解镍氯化制高纯镍的方法，其特征在于：所述步骤（1）的电解镍、固体还原剂和FeCl3的粒度为20～150目。
3.根据权利要求1所述的电解镍氯化制高纯镍的方法，其特征在于：所述步骤（1）的电解镍中粒度大于40目的不少于55%、FeCl3中粒度大于100目的不少于40%、固体还原剂中粒度大于60目的不少于40%。
4.根据权利要求1所述的电解镍氯化制高纯镍的方法，其特征在于：所述步骤（1）的固体还原剂为煤、焦炭、木屑中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的电解镍氯化制高纯镍的方法，其特征在于：所述步骤（2）的反应载流气体为空气、二氧化碳、一氧化碳、氮气中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的电解镍氯化制高纯镍的方法，其特征在于：所述步骤（3）的高温含尘烟气经收尘后回收其中铁、铜、锌资源。
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