CN108559844A - 一种镍溶液深度净化除铜的方法 - Google Patents

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Abstract

一种镍溶液深度净化除铜的方法，涉及一种采用湿法冶炼工艺生产超高纯镍的过程中电解液的净化除杂方法，特别是镍溶液深度净化除铜的方法。其特征在于是在通过螯合型树脂748树脂离子交换吸附镍溶液中铜离子的方法，其工艺过程为：调节镍溶液的浓度至100‑120g/L，加酸调整pH：pH为3‑3.5，在室温条件下，通过装填有748树脂的离子交换装置，控制净化后溶液流出速度，速度为20L/h，离子交换柱内树脂填充量为50%，树脂在使用前需经过充分预处理，溶液一次净化后需要将树脂内吸附的杂质铜用酸进行洗脱后方可再次使用。本发明所深度净化出镍溶液中镍铜含量比可达到100000倍，净化后溶液电解出的镍板中Cu含量可控制在300ppb以内，突破了国内镍中除铜的最高技术水平。

Description

一种镍溶液深度净化除铜的方法
技术领域
本发明涉及一种采用湿法冶金工艺生产溅射靶材和高温合金领域所需原材料超高纯镍制备过程中电解液的深度净化除杂方法，特别是镍溶液深度净化除铜的方法。
背景技术
湿法镍溶液的成分一般为：Ni：100-120g/L，Co：0.05-0.2g/L，Cu：0.03-0.3g/L.因为镍钴铜性质极为相似，故镍钴铜分离技术难度较大，一般分离系数小于1000，净化后镍溶液中的镍铜浓度比达不到电积超高纯镍前液的技术标准要求，经过电解精炼后的高纯镍因铜杂质超标严重始终无法突破5N品级，赶超国际一流高纯镍的制备水平，改变国外垄断该项技术的局面。
国内尚未公开关于高纯镍溶液中深度除铜的相关专利。
日本公开的高纯镍方面的专利经历了简单的溶液中化学除杂、二次电解到现在的离子交换除杂方法，株式会社日矿材料主要倾向于化学法除铁钴铜，然后通过镍箔置换或二次电解获得高纯度的电解液；日本能源公司在20世纪前就公开了树脂深度除杂方面的专利；住友金属矿山有限公司在近年公开了盐酸体系下采用强碱性阴离子交换树脂进行深度除杂的工艺研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了攻克现有镍溶液中深度除铜的技术瓶颈，提供一种可以确保溶液镍铜净化系数达到100000的镍溶液深度净化除铜的方法，经过该方法净化后的溶液电积后镍板中的铜含量可稳定达到0.3ppm以下，符合溅射靶材及高温合金等领域对高纯镍中铜含量的要求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种镍溶液深度净化除铜的方法，具体方法是将镍溶液通过离子交换装置内的IRC-748螯合型离子交换树脂进行深度净化除铜的，其工艺过程为：用牌号为9995Ni的镍通过电溶制备Ni2+离子浓度为100-120g/L氯化镍溶液，用盐酸将pH调节到3-3.5，控制离子交换装置的净化溶液出口速度为20-35L/h，离子交换柱内树脂使用前充分预处理，装填量为50%-55%，深度净化后得到镍铜比大于100000的氯化镍溶液。
所述IRC-748螯合型离子交换树脂使用前需要用3-3.5mol/L的氢氧化钠进行预处理。
所述预处理方法为用3-3.5mol/L的氢氧化钠溶液用离子交换柱清洗树脂，离子交换柱出口流速为30-32L/min，清洗时间为3-3.5h，再用纯水为15L/min的流速将树脂冲洗至pH大于5时，停止纯水冲洗，用2-2.2mol/L的盐酸以30L/min的流速冲洗树脂，至出水pH达到3时，停止酸洗，准备溶液净化待用。
所述IRC-748螯合型离子交换树脂净化溶液量达到IRC-748螯合型离子交换树脂体积的3倍时需进行树脂再生，树脂再生时使用3-3.5mol/L的盐酸以15L/min的流速冲洗树脂2小时，进行树脂内Cu的洗脱，再用纯水以30L/min的流速冲洗树脂至出水pH大于5.5。
所述洗脱盐酸的流速为20-25L/ h。
本发明的树脂净化深度除铜的方法适用于镍溶液净化除铜，其技术条件易控，净化装置操作难度小，清洗树脂产生的废酸和废水中的金属含量均未超过500mg/L，且均可通过碱沉降法进行回收，镍的金属直收率和回收率高，且整个净化过程安全环保。通过净化树脂的科学预处理，净化参数的合理确定，采用本发明的深度除铜的方法，净化后镍溶液中镍含量范围在100-120g/L内时，含铜量经过检测小于0.0001g/L，镍铜比达到100000:1以上。净化后液经过电积后板材中的铜杂质含量小于0.3ppm。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种镍溶液深度净化除铜的方法，是将镍溶液通过离子交换装置内的IRC-748螯合型离子交换树脂进行深度净化除铜的，其工艺过程为：用牌号为9995Ni的镍通过电溶制备浓度为Ni2+离子浓度100-120g/L氯化镍溶液，用盐酸将pH调节到3-3.5，控制离子交换装置的净化溶液出口速度为20-25L/h，离子交换柱内树脂使用前充分预处理，装填量为50%-55%，使用后需要用3mol/H的酸进行树脂内Cu的洗脱，深度净化后得到镍铜比大于100000的氯化镍溶液。
实施例1
螯合树脂IRC748的预处理过程为：用3mol/L的氢氧化钠溶液用离子交换柱清洗树脂，离子交换柱出口流速为32L/min，清洗时间为3.5h，再用纯水为15L/min的流速将树脂冲洗至pH大于5时，停止纯水冲洗，用2.2mol/L的盐酸以30L/min的流速冲洗树脂，所述洗脱酸的流速为20L/ h，至出水pH达到3时，停止酸洗，准备溶液净化待用。
实施例2
螯合树脂IRC748的预处理过程为：用3.5mol/L的氢氧化钠溶液用离子交换柱清洗树脂，离子交换柱出口流速为30L/min，清洗时间为3h，再用纯水为15L/min的流速将树脂冲洗至pH大于5时，停止纯水冲洗，用2mol/L的盐酸以30L/min的流速冲洗树脂，所述洗脱酸的流速为25L/ h，至出水pH达到3时，停止酸洗，准备溶液净化待用。
实施例3
一种镍溶液深度净化除铜的方法，调节镍溶液浓度，调节后溶液中Ni2+离子浓度为80g/L，用盐酸将pH调节到3，控制离子交换装置的净化溶液出口速度为20L/h，装填量为50%，溶液净化5小时后检测溶液中的杂质含量，结果如表1：
因素水平表1
实施例4
一种镍溶液深度净化除铜的方法，调节镍溶液浓度，调节后溶液中Ni2+离子浓度为100g/L，用盐酸将pH调节到3.5，控制离子交换装置的净化溶液出口速度为25L/h，装填量为55%，溶液净化5小时后检测溶液中的杂质含量，结果如表2：
因素水平表2
实施例5
一种镍溶液深度净化除铜的方法，调节镍溶液浓度，调节后溶液中Ni2+离子浓度为120g/L，用盐酸将pH调节到3.5，控制离子交换装置的净化溶液出口速度为20L/h，装填量为55%，溶液净化5小时后检测溶液中的杂质含量，结果如表3：
因素水平表3
实施例6
一种镍溶液深度净化除铜的方法，调节镍溶液浓度，调节后溶液中Ni2+离子浓度为110g/L，用盐酸将pH调节到3.5，控制离子交换装置的净化溶液出口速度为20L/h，装填量为50%，净化50L溶液检测溶液中的杂质含量，结果如表4：
因素水平表4
实施例7
一种镍溶液深度净化除铜的方法，调节镍溶液浓度，调节后溶液中Ni2+离子浓度为110g/L，用盐酸将pH调节到3，控制离子交换装置的净化溶液出口速度为25L/h，装填量为50%，净化50L溶液检测溶液中的杂质含量，结果如表5：
因素水平表5
实施例8
一种镍溶液深度净化除铜的方法，调节镍溶液浓度，调节后溶液中Ni2+离子浓度为110g/L，用盐酸将pH调节到3.5，控制离子交换装置的净化溶液出口速度为25L/h，装填量为50%，净化50L溶液检测溶液中的杂质含量，结果如表6：
因素水平表6
实施例9
一种镍溶液深度净化除铜的方法，调节镍溶液浓度，调节后溶液中Ni2+离子浓度为110g/L，用盐酸将pH调节到3.5，控制离子交换装置的净化溶液出口速度为35L/h，装填量为52%，每净化50L溶液检测溶液中的杂质含量，结果如表7：
因素水平表7
实施例10
所述IRC-748螯合型离子交换树脂净化溶液量达到IRC-748螯合型离子交换树脂体积的3倍时需进行树脂再生，树脂再生时使用3.5mol/L的盐酸冲洗树脂2小时，进行树脂内Cu的洗脱，再用纯水以30L/min的流速冲洗树脂至出水pH大于5.5。
实施例11
所述IRC-748螯合型离子交换树脂净化溶液量达到IRC-748螯合型离子交换树脂体积的3倍时需进行树脂再生，树脂再生时使用3mol/L的盐酸冲洗树脂2小时，进行树脂内Cu的洗脱，再用纯水以30L/min的流速冲洗树脂至出水pH大于5.5。

Claims (5)

1.一种镍溶液深度净化除铜的方法，其特征在于：是将镍溶液通过离子交换装置内的IRC-748螯合型离子交换树脂进行深度净化除铜的，其工艺过程为：用牌号为9995Ni的镍通过电溶制备Ni2+离子浓度为100-120g/L氯化镍溶液，用盐酸将pH调节到3-3.5，控制离子交换装置的净化溶液出口速度为20-35L/h，离子交换柱内树脂使用前充分预处理，装填量为50%-55%，深度净化后得到镍铜比大于100000的氯化镍溶液。
2.根据权利要求1所述的一种镍溶液净化深度除铜的方法，其特征在于：所述IRC-748螯合型离子交换树脂使用前需要用3-3.5mol/L的氢氧化钠进行预处理。
3.根据权利要求2所述的一种镍溶液净化深度除铜的方法，其特征在于：所述预处理方法为用3-3.5mol/L的氢氧化钠溶液用离子交换柱清洗树脂，离子交换柱出口流速为30-32L/min，清洗时间为3-3.5h，再用纯水为15L/min的流速将树脂冲洗至pH大于5时，停止纯水冲洗，用2-2.2mol/L的盐酸以30L/min的流速冲洗树脂，至出水pH达到3时，停止酸洗，准备溶液净化待用。
4.根据权利要求1或2所述的一种镍溶液深度净化除铜的方法，其特征在于：所述IRC-748螯合型离子交换树脂净化溶液量达到IRC-748螯合型离子交换树脂体积的3倍时需进行树脂再生，树脂再生时使用3-3.5mol/L的盐酸冲洗树脂2小时，进行树脂内Cu的洗脱，再用纯水以30L/min的流速冲洗树脂至出水pH大于5.5。
5.根据权利要求4所述的一种镍溶液深度净化除铜的方法，其特征在于：所述洗脱盐酸的流速为20-25L/ h。
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