CN105506290B - 一种铁铝渣综合利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于镍钴湿法冶金技术领域,具体涉及一种铁铝渣综合利用的方法。本发明对铁铝渣进行选择性浸出,溶解出渣中的镍、钴、铝;然后向镍、钴、铝浸出液中加入硫化钠,沉淀回收溶液中的镍、钴,并得到硫酸铝粗溶液;硫酸铝粗溶液通过加入氧化剂及氢氧化钠,去除其中的铁后,再补充加入硫酸钠盐,将溶液配制成生产硫酸铝钠的原液;原液经过蒸发,结晶得到硫酸铝钠产品。本发明将原来的危险固废铁铝渣经过处理,不仅回收了对环境有危害的高价镍钴金属,并且利用其中的铝生产出高价值的硫酸铝钠,该方法工艺简单易行,成本低廉,在取得经济效益的同时,又将环境污染因素消除,具有良好的社会效益。

Description

一种铁铝渣综合利用的方法

技术领域

[0001] 本发明属于镍钴湿法冶金技术领域,具体涉及一种铁铝渣综合利用的方法。

背景技术

[0002] 铝和铁是地壳组成含量最高的金属元素,其中铝含量为8.1 %,铁含量为5.0%,所以在银钻矿石中铁、错等杂质含量都比$父尚,而由于铁、错金属的广泛利用,在待回收的废旧镍钴资源中如废旧锂离子电池中亦含有大量的铁、铝。

[0003] 镍钴湿法冶炼工艺广泛采取:原料浸出、除杂、萃取分离的工艺流程,在其除杂工序中,最主要的作用是去除铁铝杂质。工业上通常采取加入氢氧化钠或者纯碱的方式,将PH值调至2.0〜2.5使溶液中的铁以黄钠铁矾或氢氧化铁沉淀,然后继续调节pH值至3.5〜4.5使铝以氢氧化铝形式沉淀,沉淀产生的渣通过过滤、洗涤后即为报废的铁铝渣。这种铁铝渣由于其成分不纯,经济价值很低;并且其中夹杂有氢氧化镍,氢氧化钴等,属于危险废物,普通填埋不仅对环境造成极大危害,也损失了其中高价值的镍、钴资源。

发明内容

[0004] 为了克服现有技术的不足和缺点,本发明的目的在于提供一种铁铝渣综合利用的方法,该方法提高了铁铝渣的利用价值,提高了资源利用率,流程合理、生产成本低、产品价值较高、环境污染小,具有良好的经济效益和社会效应。

[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现:

[0006] —种铁铝渣综合利用的方法,包含如下步骤:

[0007] (1)利用硫酸对铁铝渣进行选择性浸出处理,得到浸出液和浸出余渣,浸出液含有硫酸铝、硫酸镍和硫酸钴;

[0008] (2)在步骤(1)制得的浸出液中加入硫化钠,反应后分离沉淀物,得到含有硫化镍和硫化钴的混合物以及含有硫酸铝的粗溶液;

[0009] (3)在步骤(2)制得的含有硫酸铝的粗溶液中加入氧化剂进行氧化反应,然后再加入氢氧化钠,进行除铁处理,得到含有硫酸铝和硫酸钠的溶液;

[0010] (4)在步骤(3)制得的含有硫酸铝和硫酸钠的溶液中加入硫酸钠,得到硫酸铝钠原液;

[0011] (5)对步骤⑷制得的硫酸铝钠原液进行结晶,得到硫酸铝钠产品;

[0012] 步骤(1)中所述的铁铝渣为镍钴湿法冶炼过程中和法除铁铁铝产生的渣,铁铝渣中优选包含错 8% 〜18% (w/w),铁 5% 〜10% (w/w),镍 0.5% 〜1.5% (w/w),钴 0.3% 〜1.0% (w/w);

[0013] 步骤⑴中所述的铁铝渣优选与水制浆后进行选择性浸出处理;

[0014] 步骤(1)中所述的选择性浸出处理的条件为:在pH值为1.5〜2.5的条件下进行选择性浸出处理;

[0015] 步骤⑴中所述的选择性浸出的时间优选为1〜4h;

[0016] 步骤⑵中所述的硫化钠与Ni和Co的摩尔比为:Na2S: (Ni+Co) =1.1〜2.0;

[0017] 步骤⑵中所述的反应的时间优选为0.5〜3h;

[0018] 步骤(3)中所述的氧化剂优选为双氧水或臭氧;所述的氧化剂的作用为将二价铁氧化成三价铁,其加入量应足以使含有硫酸铝的粗溶液中二价铁氧化成三价铁;

[0019] 步骤⑶中所述的氧化反应的时间优选为0.5〜2h;

[0020] 步骤⑶中所述的除铁处理的条件为:在温度为85〜99°C,pH值为2.0〜3.0的条件下进行除铁处理;

[0021] 步骤⑶中所述的除铁处理的反应时间为1〜3h;

[0022] 步骤⑷中所述的硫酸钠的加入量为:加入硫酸钠,使溶液中的铝钠摩尔比为1:1;

[0023] 本发明的原理:本发明以镍钴湿法冶炼过程中产生的铁铝渣为原料,利用黄钠铁矾和氢氧化铁溶解pH值较氢氧化铝、氢氧化镍等低的性质,控制硫酸的加入量,选择性将铁铝渣中的镍、钴、铝浸出,使原来的危废铁铝渣变成对环境无害的铁矾渣;浸出得到的含有硫酸铝、硫酸镍和硫酸钴的浸出液加入硫化钠,使镍钴以硫化物形式得到回收,剩余的硫酸铝溶液加入氧化剂及氢氧化钠调节溶液PH值去除其中的铁杂质,得到含有少量硫酸钠的硫酸错溶液;向硫酸错溶液中补充足量的硫酸钠,得到制备硫酸错钠的原液,原液经过蒸发,结晶,得到尚品质的硫酸错纳广品。

[0024] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:

[0025] (1)本发明将原来的危险固废铁铝渣经过处理,不仅回收了对环境有危害的高价镍钴金属,并且利用其中的铝生产出高价值的硫酸铝钠。

[0026] (2)本发明工艺简单易行,成本低廉,在取得经济效益的同时,又将环境污染因素消除,具有良好的社会效益。

附图说明

[0027] 图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

[0028] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。

[0029] 实施例1

[0030] (1)选择性浸出

[0031] 取IOkg镍钴湿法冶金系统中产出的铁铝渣加入50L反应器中,加入20L纯水制浆,其中检测得铁铝渣中铁含量为5.89% (w/w),铝含量为11.41 % (w/w),镍含量为1.15% (w/w),钴含量为0.47% (w/w),其余均为微量;缓慢加入质量百分比为49%的硫酸,控制反应pH值保持在1.5,搅拌反应,反应3h后,过滤,得到28L浸出液和2.29kg浸出余渣;检测浸出液中的铝、镍、钴、铁的浓度和浸出余渣中铝、镍、钴、铁的含量,结果如表1所示。

[0032] 表1浸出液和浸出余渣中铝、镍、钴、铁的含量

[0033]

Figure CN105506290BD00041

Figure CN105506290BD00051

[0034] ~~(2)沉淀回收镍钴

[0035] 取步骤⑴制得的浸出液10L,加入15L反应器中,按照沉淀钴镍理论量的1.1倍加入135.5g质量百分比为60%的硫化钠,搅拌反应lh,反应完成后,过滤,得到IOL含有硫酸铝的粗洛液和148g含有硫化银和硫化钻的混合物;检测含有硫酸错的粗洛液中的错、银、钻、铁的浓度以及含有硫化镍和硫化钴的混合物经过水洗后中铝、镍、钴、铁的含量,结果如表2所示。

[0036] 表2粗制硫酸铝溶液及含有硫化镍和硫化钴的混合物中铝、镍、钴、铁的含量

[0037]

Figure CN105506290BD00052

[0038] ~~(3)除铁

[0039] 取步骤(2)制得的含有硫酸铝的粗溶液10L,加入15L反应器中,升温至85°C,开启搅拌,加入双氧水搅拌反应1.5h将二价铁氧化成三价铁后,缓慢加入质量百分比为15%的氢氧化钠溶液,直至溶液PH值升高至2.0,搅拌反应3h;过滤,得到IOL含有硫酸铝和硫酸钠的溶液。检测含有硫酸铝和硫酸钠的溶液中的铝、铁、钠的浓度结果如表3所示。

[0040] 表3硫酸铝硫酸钠混合溶液中铁、铝、钠浓度分析

[0041]

[0042] ~(4)配置硫酸铝钠原液

Figure CN105506290BD00053

[0043] 取步骤(3)中制得的含有硫酸铝、硫酸钠的溶液10L,加入15L反应器中,加入538g无水硫酸钠,得到硫酸铝钠原液,原液中铝:钠摩尔比例为1:1;原液中铝、钠浓度检测结果如表4所示。

[0044] 表4硫酸铝钠原液中铝、钠浓度分析

[0045]

Figure CN105506290BD00054

[0046] ~~(5)蒸发结晶

[0047] 取步骤⑷中制得的硫酸铝钠原液10L,加入15L蒸发结晶器中,升温,在85°C时恒温搅拌lh,然后继续升温,将蒸发结晶器中的溶液体积蒸发至2L,冷却至常温后结晶,得到硫酸铝钠晶浆,晶浆经离心脱水,得到4320g十二水硫酸铝钠产品。检测产品中的主含量和铁、钙、镁、水分等杂质含量,检测结果如表5所示。

[0048] 表5十二水硫酸铝钠产品铝、钠含量

[0049]

Figure CN105506290BD00055

[0050] 实施例2

[0051] (1)选择性浸出

[0052] 取IOkg镍钴湿法冶金系统中产出的铁铝渣加入50L反应器中,加入20L纯水制浆,其中检测得铁铝渣中铁含量为5.89% (w/w),铝含量为11.41 % (w/w),镍含量为1.15% (w/w),钴含量为0.47% (w/w),其余均为微量;缓慢加入质量百分比为49%的硫酸,控制反应pH值保持在2.5,搅拌反应,反应3h后,过滤,得到26L浸出液和3.65kg浸出余渣;检测浸出液中的铝、镍、钴、铁的浓度和浸出余渣中铝、镍、钴、铁的含量,结果如表1所示。

[0053] 表1浸出液和浸出余渣中铝、镍、钴、铁的含量

[0054]

Figure CN105506290BD00061

[0055] ⑵沉淀回收镍钴

[0056] 取步骤⑴制得的浸出液10L,加入15L反应器中,按照沉淀钴镍理论量的2.0倍加入230.4g质量百分比为60%的硫化钠,搅拌反应lh,反应完成后,过滤,得到IOL含有硫酸铝的粗洛液和148g含有硫化银和硫化钻的混合物;检测含有硫酸错的粗洛液中的错、银、钻、铁的浓度以及含有硫化镍和硫化钴的混合物经过水洗后中铝、镍、钴、铁的含量,结果如表2所示。

[0057] 表2粗制硫酸铝溶液及含有硫化镍和硫化钴的混合物中铝、镍、钴、铁的含量

[0058]

Figure CN105506290BD00062

[0059] ⑶除铁

[0060] 取步骤(2)制得的含有硫酸铝的粗溶液10L,加入15L反应器中,升温至99°C,开启搅拌,加入双氧水反应2h将二价铁氧化成三价铁后,缓慢加入质量百分比为15 %的氢氧化钠溶液,直至溶液pH值升高至3.0,搅拌反应3h;过滤,得到IOL含有硫酸铝和硫酸钠的溶液。检测含有硫酸铝和硫酸钠的溶液中的铝、铁、钠的浓度结果如表3所示。

[0061] 表3硫酸铝硫酸钠混合溶液中铁、铝、钠浓度分析

[0062]

Figure CN105506290BD00063

[0063] ⑷配置硫酸错钠原液

[0064] 取步骤(3)中制得的含有硫酸铝、硫酸钠的溶液IOL,加入15L反应器中,加入204.5g无水硫酸钠,得到硫酸铝钠原液,原液中铝:钠摩尔比例为1:1;原液中铝、钠浓度检测结果如表4所示。

[0065] 表4硫酸铝钠原液中铝、钠浓度分析

[0066]

Figure CN105506290BD00064

[0067] (5)蒸发结晶

[0068] 取将步骤4中制得的硫酸铝钠原液IOL,加入15L蒸发结晶器中,升温,在85°C时恒温搅拌1小时,然后继续升温,将蒸发结晶器中的溶液体积蒸发至2L,冷却至常温后结晶,得到硫酸铝钠晶浆,晶浆经离心脱水,得到2843g十二水硫酸铝钠产品。检测产品中的主含量和铁、钙、镁、水分等杂质含量,检测结果如表5所示。

[0069] 表5十二水硫酸铝钠产品铝、钠含量

[0070]

Figure CN105506290BD00071

[0071] 本发明以镍钴湿法冶炼过程中产生的铁铝渣为原料,利用黄钠铁矾和氢氧化铁溶解PH值较氢氧化铝,氢氧化镍等低的性质,控制硫酸的加入速度和加入量,选择性将铁铝渣中的镍、钴、铝浸出,使原来的危废铁铝渣变成对环境无害的浸出余渣;浸出得到的硫酸铝,硫酸镍,硫酸钴溶液加入硫化钠,使镍钴以硫化物形式得到回收,剩余的硫酸铝溶液加入氧化剂及氢氧化钠调节溶液PH值去除其中的铁杂质,得到含有少量硫酸钠的硫酸铝溶液;向硫酸铝溶液中补充足量的硫酸钠,得到制备硫酸铝钠的原液,原液经过蒸发,结晶,得到高品质的硫酸铝钠产品(图1)。本发明将原来的危险固废铁铝渣经过处理,不仅回收了对环境有危害的高价镍钴金属,并且利用其中的铝生产出高价值的硫酸铝钠,该方法工艺简单易行,成本低廉,在取得经济效益的同时,又将环境污染因素消除,具有良好的社会效益。

[0072] 上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种铁铝渣综合利用的方法,其特征在于包含如下步骤: (1) 利用硫酸对铁铝渣进行选择性浸出处理,得到浸出液和浸出余渣,浸出液含有硫酸 铝、硫酸镍和硫酸钴; (2) 在步骤(1)制得的浸出液中加入硫化钠,反应后分离沉淀物,得到含有硫化镍和硫 化钴的混合物以及含有硫酸铝的粗溶液; (3) 在步骤(2)制得的含有硫酸铝的粗溶液中加入氧化剂进行氧化反应,然后再加入氢 氧化钠,进行除铁处理,得到含有硫酸铝和硫酸钠的溶液; ⑷在步骤⑶制得的含有硫酸铝和硫酸钠的溶液中加入硫酸钠,得到硫酸铝钠原液; ⑸对步骤⑷制得的硫酸铝钠原液进行结晶,得到硫酸铝钠产品; 其中,步骤⑵中所述的硫化钠与Ni和Co的摩尔比为:Na2S: (Ni+Co) =1.1〜2.0; 步骤⑶中所述的除铁处理的条件为:在温度为85〜99°C,pH值为2.0〜3.0的条件下进 行除铁处理。
2. 根据权利要求1所述的铁铝渣综合利用的方法,其特征在于: 步骤⑴中所述的铁错渣包含错8%〜18%w/w,铁5%〜10%w/w,镍0.5%〜1.5%w/w, 钴 0.3% 〜1.0%w/w〇
3. 根据权利要求1所述的铁铝渣综合利用的方法,其特征在于: 步骤⑴中所述的铁铝渣与水制浆后进行选择性浸出处理。
4. 根据权利要求1所述的铁铝渣综合利用的方法,其特征在于: 步骤⑴中所述的选择性浸出处理的条件为:在PH值为1.5〜2.5的条件下进行选择性 浸出处理。
5. 根据权利要求1所述的铁铝渣综合利用的方法,其特征在于: 步骤⑴中所述的选择性浸出的时间为1〜4h。
6. 根据权利要求1所述的铁铝渣综合利用的方法,其特征在于: 步骤⑵中所述的反应的时间为〇. 5〜3h。
7. 根据权利要求1所述的铁铝渣综合利用的方法,其特征在于: 步骤⑶中所述的氧化剂为双氧水或臭氧。
8. 根据权利要求1所述的铁铝渣综合利用的方法,其特征在于: 步骤⑷中所述的硫酸钠的加入量为:加入硫酸钠,使溶液中的铝钠摩尔比为1:1。
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