CN105803192A - 一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有色金属湿法冶金领域，特别涉及一种低温溶解重金属的方法。本发明的目的在于提供一种无需高温条件、溶解速度快、成本低、效率高的低温溶解重金属的方法，包括如下步骤：将金属块或金属板置于反应槽中，加纯水后开启搅拌，加浓硫酸，常温或升温至40℃～70℃，再连续向槽中通入空气和二氧化硫混合气体进行氧化反应，反应到需要的金属浓度或者pH后结束反应。本发明的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法工艺简单，可根据溶液需要调整工艺参数；重金属溶解速度快，效率高，设备简单，成本低；低温下挥发量小，环境友善；不引入杂质离子，可获得的金属盐溶液纯度高，可规模化生产。

Description

一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法
技术领域
本发明涉及有色金属湿法冶金领域，特别涉及一种低温溶解重金属的方法。
背景技术
随着目前新能源电动汽车产业对三元电池材料需求的增加，硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰等产品的需求也在不断增加。由原矿生产硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰等重金属盐的成本较高，而直接将金属块或金属板溶解成硫酸盐的成本相对较低。金属块或金属板因质地坚硬，结构稳定，耐腐蚀，采用常规方法（常规酸溶）难以溶解，目前最常用的方法为电溶解法，但耗电量大，成本高，酸雾挥发，环境差，不适宜企业规模化生产，因而基本没有再次以金属盐形式利用。对此，需寻求一种更为经济，也更为实用的溶解重金属的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无需高温条件、溶解速度快、成本低、效率高的用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法。
为了达到上述目的，本发明的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，包括如下步骤：将金属块或金属板置于反应槽中，加纯水后开启搅拌，加浓硫酸，常温或升温至40℃～70℃，再连续向槽中通入空气和二氧化硫混合气体进行氧化反应，反应到需要的金属浓度或者pH后结束反应。
作为优选，所述金属块、金属板可以是高温合金、粉末压制、电镍板、电积切边料等形式，所述金属主要为钴、镍、铜、锰等重金属。
作为优选，加浓硫酸至反应槽中的硫酸溶液浓度为100g/L～300g/L。
作为优选，所述混合气体中二氧化硫与空气的体积比为：0.5:100～10:100；每立方米溶液中混合气体的流量为5m3/h～30m3/h。
作为优选，所述空气与二氧化硫采用一个或多个串联的管道混合器进行混合后通入反应槽中。
作为优选，所述反应槽中配备曝气装置。
作为进一步优选，在所述反应槽的底部安装微孔曝气管，在微孔曝气管的上方安装不锈钢网用于放置金属块或金属板。
作为优选，反应结束，终点pH为1～3的硫酸盐溶液可直接用于三元电池材料的合成原料溶液，或经P204深度净化萃取除杂后用于三元电池材料的合成原料溶液。
作为优选，反应结束，终点酸浓度为50g/L～200g/L的硫酸盐溶液可用于P507反萃液，反萃后的溶液用于三元电池材料的合成原料溶液。
本发明的有益效果：本发明的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法工艺简单，可根据溶液需要调整工艺参数；重金属溶解速度快，效率高，设备简单，成本低；低温下挥发量小，环境友善；不引入杂质离子，可获得的金属盐溶液纯度高，可规模化生产，1个10m3的反应槽，1天(24h)能处理6吨金属块或金属板，得到48m3的硫酸盐溶液。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
使用70L不锈钢搅拌浸出槽作为反应槽，在反应槽底部安装微孔曝气管，距离反应槽底部20cm处安装16目不锈钢网，在不锈钢网上堆放总重量为2.7kg的镍块(每个镍块重约79g，镍块是由镍粉压制而成)；在反应槽中加入50L纯水，开启搅拌，加浓硫酸配制至硫酸溶液浓度为180g/L，加热升温到60℃；连续通入空气和二氧化硫混合气体进行反应，二氧化硫与空气的质量比为1:100，每立方米硫酸溶液中混合气体的流量为10m3/h，二氧化硫与空气通过一个管道混合器混合；反应1.5h后镍块完全溶解，溶液中镍浓度为54g/L，硫酸浓度为90g/L，此溶液作为P507反萃液，用于反萃P507负载有机，最终得到pH为2、镍浓度为100g/L的硫酸镍溶液作为三元电池材料的合成原料溶液。
实施例2
使用70L不锈钢搅拌浸出槽作为反应槽，在反应槽底部安装微孔曝气管，距离反应槽底部20cm处安装16目不锈钢网，在不锈钢网上堆放总重量为7kg钴板(每块钴板重约50g，钴板为电积钴切边料)；在反应槽中加入50L纯水，开启搅拌，加浓硫酸配制至硫酸溶液浓度为235g/L，连续通入空气和二氧化硫混合气体进行反应，二氧化硫与空气的质量比为2.5:100，每立方米硫酸溶液中混合气体的流量为15m3/h，二氧化硫与空气通过一个管道混合器混合；反应5h后钴板完全溶解，溶液中钴浓度为140g/L，溶液的pH为2.5，此硫酸钴溶液直接用于三元电池材料的合成原料溶液。
实施例3
使用70L不锈钢搅拌浸出槽作为反应槽，在反应槽底部安装微孔曝气管，距离反应槽底部20cm处安装16目不锈钢网，在不锈钢网上堆放总重量为3kg的镍板(镍板为电镍不合格的废镍板)；在反应槽中加入50L纯水，开启搅拌,加浓硫酸配制至硫酸溶液浓度为100g/L，加热升温到70℃；连续通入空气和二氧化硫混合气体进行反应，二氧化硫与空气的质量比为10:100，每立方米硫酸溶液中混合气体的流量为30m3/h，二氧化硫与空气通过两个串联的管道混合器混合；反应2.5h后镍板完全溶解，溶液中镍浓度为60g/L，溶液的pH为3，此硫酸镍溶液经P204深度净化萃取除杂后用于三元电池材料的合成原料溶液。
实施例4
使用70L不锈钢搅拌浸出槽作为反应槽，在反应槽底部安装微孔曝气管，距离反应槽底部20cm处安装16目不锈钢网，在不锈钢网上堆放总重量为6.1kg镍块(每个镍块重约79g，镍块是由镍粉压制而成)；在反应槽中加入50L纯水，开启搅拌，加浓硫酸配制至硫酸溶液浓度为300g/L，加热升温到40℃；连续通入空气和二氧化硫混合气体进行反应，二氧化硫与空气的质量比为0.5:100，每立方米硫酸溶液中混合气体的流量为5m3/h，二氧化硫与空气通过两个串联的管道混合器混合；反应2.5h后镍块完全溶解，溶液中镍浓度为120g/L，硫酸浓度为100g/L，此溶液作为P507反萃液，用于反萃P507负载有机，最终得到pH为2、镍浓度为180g/L的硫酸镍溶液作为三元电池材料的合成原料溶液。

Claims (10)

1.一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，其特征在于：包括如下步骤：将金属块或金属板置于反应槽中，加纯水后开启搅拌，加浓硫酸，常温或升温至需要温度，再连续向槽中通入空气和二氧化硫混合气体进行氧化反应，反应到需要的金属浓度或者pH后结束反应。
2.根据权利要求1所述的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，其特征在于：所述金属块、金属板是高温合金、粉末压制、电镍板、电积切边料等形式中的一种，所述金属主要为钴、镍、锰等重金属。
3.根据权利要求1或2所述的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，其特征在于：加浓硫酸至反应槽中的硫酸溶液浓度为100g/L～300g/L。
4.根据权利要求1或2所述的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，其特征在于：所述反应温度为常温或者加温至40℃～70℃。
5.根据权利要求1或2所述的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，其特征在于：所述混合气体中二氧化硫与空气的体积比为：0.5:100～10:100；每立方米溶液中混合气体的流量为5m3/h～30m3/h。
6.根据权利要求1或2所述的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，其特征在于：所述空气与二氧化硫采用一个或多个串联的管道混合器进行混合后通入反应槽中。
7.根据权利要求1或2所述的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，其特征在于：所述反应槽中配备曝气装置。
8.根据权利要求7所述的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，其特征在于：在所述反应槽的底部安装微孔曝气管，在微孔曝气管的上方安装不锈钢网用于放置金属块或金属板。
9.根据权利要求1或2所述的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，其特征在于：反应结束，终点pH为1～3的硫酸盐溶液可直接用于三元电池材料的合成原料溶液，或经P204深度净化萃取除杂后用于三元电池材料的合成原料溶液。
10.根据权利要求1或2所述的一种用空气和二氧化硫混合气低温溶解重金属的方法，其特征在于：反应结束，终点酸浓度为50g/L～200g/L的硫酸盐溶液可用于P507反萃液，反萃后的溶液用于三元电池材料的合成原料溶液。
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