CN109797406B - 一种降低氯气除钴渣含镍的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低氯气除钴渣含镍的方法，属于湿法冶金技术领域，装置包括依序连接的钴前液储槽、除钴前管道、除钴反应管道、除钴反应槽组、钴后液过滤器、钴渣浆化槽、压滤机和钴渣压滤洗液储槽；方法包括将除铜后液和碳酸镍混合调pH值后与氯气反应、控制除钴反应槽pH值和电位后加入碳酸钠调pH值；过滤得渣用水浆化后加温洗涤得浆化液；对浆化液压滤吹风，得到钴渣。本发明采用氯气作为除钴氧化剂，通过中和水解法将除铜后液中的钴富集于钴渣中，钴渣外付后作为提钴原料。本发明生产的除钴尾料（钴渣）镍钴比由之前的2.8‑3.0降低到2.5以下，每年可多回收镍量约300t/a。
Description
技术领域
本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种降低氯气除钴渣含镍的方法。
背景技术
在硫化镍可溶阳极电解的净化三段除杂工艺中，除钴工序是最后一道关键工序，除钴工序质量的好坏，不但会影响阴极液和电解镍质量，还会造成钴渣产出量和钴渣含镍量的波动，影响到镍的回收率。
净化除钴工艺采用氯气作为氧化剂，通过氯气氧化，可将溶液中的Co由+2价氧化成+3价，经过水解反应，最终以Co(OH)3沉淀形式除去。这种传统的除钴模式，虽然可以将阴极液中Co的浓度降低到阴极液标准范围之内，但由于溶液pH值和除钴氧化还原电位在控制过程中波动幅度较大，时常会造成钴渣量不稳定、钴渣镍钴比偏高、钴渣带走镍量大、除钴后液铅锌砷杂质超标等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低氯气除钴渣含镍的方法，以解决现有技术中钴渣量不稳定、钴渣中含镍量大的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种降低氯气除钴渣含镍的装置，包括依序连接的钴前液储槽、除钴前管道、除钴反应管道、除钴反应槽组、钴后液过滤器、钴渣浆化槽、压滤机和钴渣压滤洗液储槽，所述钴前液储槽上设置除铜后液通入管和碳酸镍喷淋装置，除钴前管道上设置pH检测装置，除钴反应管道上设置氯气管道，钴渣浆化槽上设置盐酸喷淋装置和蒸汽管道，压滤机上设置吹风管。
所述除钴反应槽组至少设置5个除钴反应槽，包括除钴反应槽Ⅰ、除钴反应槽Ⅱ、除钴反应槽Ⅲ、除钴反应槽Ⅳ和除钴反应槽Ⅴ，除钴反应管道与除钴反应槽I连通，除钴反应槽Ⅰ的出口处设置电位计，除钴反应槽Ⅲ上设置碳酸钠喷淋装置，除钴反应槽Ⅴ与钴后液过滤器通过除钴后液输送泵连通。
所述pH检测装置为钴前pH箱，除钴前管道上设置支管与钴前pH箱连接。钴前液储槽将除铜后液与碳酸镍溶液混合，溶液通入除钴前管道时，溶液流入钴前pH箱进行实时监测，当pH值达到4.70-4.85后开启氯气开关阀使氯气从氯气管道通入除钴前管道内，混合溶液与氯气发生氧化还原反应，得到除钴反应液。
所述钴前液储槽和除钴前管道之间设置除钴前液输送泵和除钴前液开关阀，氯气管道上设置氯气开关阀。
所述pH检测装置设置于除钴前液输送泵和除钴前液开关阀之间的除钴前管道上，氯气管道设置于除钴前液开关阀和除钴反应槽Ⅰ之间的除钴反应管道上。
所述盐酸喷淋装置包括盐酸高位槽和与盐酸高位槽连通的盐酸喷淋管，盐酸喷淋管设置于钴渣浆化槽内。
一种降低氯气除钴渣含镍的方法，包括如下步骤：
步骤一、将除铜后液和碳酸镍加入钴前液储槽，将除铜后液的pH值调整至4.70-4.85得到除钴前液，将除钴前液导入除钴前管道与通入的氯气反应，得到除钴反应液；此步骤将pH值为2.5-3.0的除铜后液调整为pH值为4.70-4.85的除钴前液，以满足除钴反应条件，加入碳酸镍是为了控制溶液体系中的钠离子，通入氯气进行氧化水解反应；
步骤二、将步骤一得到的除钴反应液导入除钴反应槽组进行持续反应，将除钴反应槽Ⅰ的pH值控制在3.0-3.5，氧化还原反应电位控制在1075-1080mv，向除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值调整至5.0-5.1；本步骤将除钴反应槽Ⅰ和除钴反应槽Ⅱ得到的反应产物的pH值由3.0-3.5调整为5.0-5.1，以满足电解技术条件要求；当钴前pH达到4.70-4.85、除钴反应槽Ⅰ出液口溶液电位达到1075 mv以上时，氯气与溶液反应完全，除钴反应槽Ⅰ渣量适中偏小，pH值在3.0-3.4之间，除钴的效果最佳，镍钴比可控制在2.5︰1之内，碳酸镍和氯气用量最经济；
步骤三、将在除钴反应槽组反应结束后的反应产物导入钴后液过滤器进行过滤得到过滤渣和过滤后液；此步骤中产生的过滤后液送到电解工序，作为电解阴极液；
步骤四、将步骤三得到的过滤渣导入钴渣浆化槽内，用水浆化后加温洗涤得到浆化液；
步骤五、对步骤四得到的浆化液进行压滤和吹风，得到钴渣和压滤液。当钴渣用水浆化加入微量酸，可将钴渣中夹带的镍离子洗涤出来，同时将浆化液加温至50-55℃洗涤时，钴渣中夹带的游离态镍离子进入到液相中，再经压滤机压滤和吹风作业，能使钴渣中的镍含量降低到较低程度，由原来的36%左右下降到32%左右；得到的压滤液中含镍，可以回收进入电解体系。
步骤四所述用水浆化中钴渣与水的比例为1:2.0-2.5。
步骤四中所述加温洗涤的加热温度为50-55℃，洗涤采用盐酸喷淋，加入盐酸与浆化液的比例为1:40-50。
步骤五中所述压滤的压力为0.4-0.6Mpa。
本发明相较于现有技术的有益效果为：
本发明采用氯气作为除钴氧化剂，并通过中和水解法将除铜后液中的钴富集于钴渣中，钴渣外付后作为提钴原料。钴渣中镍含量的偏高时，不但会影响镍的回收率，而且还会对下游钴产品的生产造成一定影响。钴渣量的大小与除钴前液的pH值、除钴反应槽Ⅲ中碳酸钠的加入量以及除钴的氧化还原电位密切相关。本发明生产的除钴尾料（钴渣）镍钴比由之前的2.8-3.0降低到2.5以下，每年可多回收镍量约300t/a，按照电镍加工生产成本7000元/t.Ni计算，可产生经济效益210万元。
传统的钴前碳酸镍和钴后碳酸钠加入方式均为直管加入，存在碳酸镍与铜后液、碳酸钠与钴后液在短时间内接触不均匀，从而造成溶液pH调整缓慢、pH值控制不精准的问题。设置碳酸钠喷淋管加入后，两种溶液接触面积增大，能在短时间内将钴前液的pH值稳定控制到4.70-4.85、将钴后液的pH值稳定控制到5.0-5.1，有利于除钴反应的进行、钴渣渣型渣量稳定，钴后液质量及pH值符合电解镍生产标准。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记含义如下：1、钴前液储槽；2、除钴前管道；3、除钴反应槽组；4、钴后液过滤器；5、钴渣浆化槽；6、压滤机；7、钴渣压滤洗液储槽；8、除铜后液通入管；9、碳酸镍喷淋装置；10、氯气管道；11、pH检测装置；12、盐酸喷淋装置；13、蒸汽管道；14、吹风管；15、除钴反应槽Ⅰ；16、除钴反应槽Ⅱ；17、除钴反应槽Ⅲ；18、除钴反应槽Ⅳ；19、除钴反应槽Ⅴ；20、碳酸钠喷淋装置；21、除钴后液输送泵；22、电位计；23、除钴前液开关阀；24、氯气开关阀；25、盐酸高位槽；26、盐酸喷淋管；27、除钴前液输送泵；28、pH计；29、碳酸钠开关阀；30、除钴反应管道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种降低氯气除钴渣含镍的装置，包括依序连接的钴前液储槽1、除钴前管道2、除钴反应管道30、除钴反应槽组3、钴后液过滤器4、钴渣浆化槽5、压滤机6和钴渣压滤洗液储槽7，所述钴前液储槽1上设置除铜后液通入管8和碳酸镍喷淋装置9，除钴前管道2上设置pH检测装置11，除钴反应管道30上设置氯气管道10，钴渣浆化槽5上设置盐酸喷淋装置12和蒸汽管道13，压滤机6上设置吹风管14。
所述除钴反应槽组3至少设置5个除钴反应槽，包括除钴反应槽Ⅰ15、除钴反应槽Ⅱ16、除钴反应槽Ⅲ17、除钴反应槽Ⅳ18和除钴反应槽Ⅴ19，除钴反应管道30与除钴反应槽I15连通，除钴反应槽Ⅰ15的出口处设置电位计22，除钴反应槽Ⅲ17上设置碳酸钠喷淋装置20，除钴反应槽Ⅴ19与钴后液过滤器4通过除钴后液输送泵21连通。
所述pH检测装置11为钴前pH箱，除钴前管道2上设置支管与钴前pH箱连接，钴前pH箱内设置pH计28。
所述钴前液储槽1和除钴前管道2之间设置除钴前液输送泵27和除钴前液开关阀23，氯气管道10上设置氯气开关阀24。
所述pH检测装置11设置于除钴前液输送泵27和除钴前液开关阀23之间的除钴前管道2上，氯气管道10设置于除钴前液开关阀23和除钴反应槽Ⅰ15之间的除钴反应管道30上。
所述盐酸喷淋装置12包括盐酸高位槽25和与盐酸高位槽25连通的盐酸喷淋管26，盐酸喷淋管26设置于钴渣浆化槽5内。
一种降低氯气除钴渣含镍的方法，包括如下步骤：
步骤一、将除铜后液和碳酸镍加入钴前液储槽，将除铜后液的pH值调整至4.70-4.85得到除钴前液，将除钴前液导入除钴前管道与通入的氯气反应，得到除钴反应液；
步骤二、将步骤一得到的除钴反应液导入除钴反应槽组进行持续反应，将除钴反应槽Ⅰ的pH值控制在3.0-3.5，氧化还原反应电位控制在1075-1080mv，开启碳酸钠开关阀29，通过碳酸钠喷淋装置20向除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值调整至5.0-5.1；
步骤三、将在除钴反应槽组反应结束后的反应产物导入钴后液过滤器进行过滤得到过滤渣和过滤后液，过滤后液从A口排出；
步骤四、将步骤三得到的过滤渣导入钴渣浆化槽内，在钴渣与水的比例为1:2.0-2.5的条件下用水浆化后通过蒸汽管道13通气加温至50-55℃，搅拌得到浆化液后用盐酸和浆化液的比例在1:40-50的条件下用盐酸喷淋洗涤得到浆化液；
步骤五、对步骤四得到的浆化液在0.4-0.6Mpa的压力下进入压滤机6进行压滤和吹风，得到钴渣和压滤液，钴渣由B口排出，压滤液排入钴渣压滤洗液储槽7。
实施例1：
步骤一、将除铜后液和碳酸镍加入钴前液储槽，将除铜后液的pH值调整至4.70得到除钴前液，将除钴前液导入除钴前管道与通入的氯气反应，得到除钴反应液；
步骤二、将步骤一得到的除钴反应液导入除钴反应槽组进行持续反应，将除钴反应槽Ⅰ的pH值控制在3.0，氧化还原反应电位控制在1080mv，向除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值调整至5.0；
步骤三、将在除钴反应槽组反应结束后的反应产物导入钴后液过滤器进行过滤得到过滤渣和过滤后液；
步骤四、将步骤三得到的过滤渣导入钴渣浆化槽内，在钴渣与水的比例为1:2.0的条件下用水浆化后加温至50℃，搅拌得到浆化液后用盐酸和浆化液的比例在1:40的条件下用盐酸喷淋洗涤得到浆化液；
步骤五、对步骤四得到的浆化液在0.4Mpa的压力下进行压滤和吹风，得到钴渣和压滤液。
此实施例产生的钴渣量为 110Kg/tNi，渣含镍约 32 %，较传统的钴渣量120Kg/tNi下降 10Kg/tNi、渣含镍 36 %下降 4 %，镍钴比为 2.4:1 。
本实施例中，如果将钴前溶液的pH值控制在4.70时，若将除钴反应槽Ⅰ的氧化还原反应电位稳定在1075-1080mv，除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值控制在5.0-5.1，那么产生的钴渣量在98-106Kg/tNi之间，渣含镍约30%，较传统的钴渣量120Kg/tNi下降14-22Kg/tNi、渣含镍36%下降6%，在后续工序控制正常的情况下，镍钴比一般在2.2:1。
如果将除钴反应槽Ⅰ的pH值控制在3.0，若除钴反应槽Ⅰ的还原反应电位调整至1075-1080mv，除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值调整至5.0，那么产生的钴渣量在110-117Kg/tNi之间，渣含镍约32%，较传统的钴渣量120Kg/tNi下降3-10Kg/tNi、渣含镍36%下降4%，在其它工序控制正常的情况下，镍钴比一般在2.6:1。
如果将钴渣导入浆化槽内，用水浆化后加温至50℃。钴渣加水浆化时若不加温或加温后温度偏低，会造成洗涤效果差，在加温至50℃以上时，水洗效果较好，若同时采用盐酸喷淋洗涤，效果更佳。但加入的盐酸比例在低于1:40时，对钴渣中的镍离子酸洗效果不明显，在其它工序控制正常的情况下，镍钴比一般在2.5:1。
如果将浆化液在低于0.4Mpa的压力下进行压滤和吹风时，由于风压偏低，压滤机内钴渣中夹杂的已洗涤出来的含镍溶液吹不干净，会残留在钴渣内，造成钴渣含镍上升。
实施例2：
步骤一、将除铜后液和碳酸镍加入钴前液储槽，将除铜后液的pH值调整至4.85得到除钴前液，将除钴前液导入除钴前管道与通入的氯气反应，得到除钴反应液；
步骤二、将步骤一得到的除钴反应液导入除钴反应槽组进行持续反应，将除钴反应槽Ⅰ的pH值控制在3.5，氧化还原反应电位控制在1075mv，向除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值调整至5.0；
步骤三、将在除钴反应槽组反应结束后的反应产物导入钴后液过滤器进行过滤得到过滤渣和过滤后液；
步骤四、将步骤三得到的过滤渣导入钴渣浆化槽内，在钴渣与水的比例为1: 2.5的条件下用水浆化后加温至55℃，搅拌得到浆化液后用盐酸和浆化液的比例在1: 50的条件下盐酸喷淋洗涤得到浆化液；
步骤五、对步骤四得到的浆化液在0.6Mpa的压力下进行压滤和吹风，得到钴渣和压滤液。
此实施例产生的钴渣量为106Kg/tNi，渣含镍约30%，较传统的钴渣量120Kg/tNi下降 14Kg/tNi、渣含镍 36 %下降 6 %，镍钴比为 2.1:1 。
本实施例中，如果将钴前溶液的pH值控制在4.85时，若将除钴反应槽Ⅰ的氧化还原反应电位稳定在1075-1080mv，除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值控制在5.0-5.1，那么产生的钴渣量在100-113Kg/tNi之间，渣含镍约32%，较传统的钴渣量120Kg/tNi下降7-10Kg/tNi、渣含镍36%下降4%，在后续工序控制正常的情况下，镍钴比一般在2.5:1。
如果将除钴反应槽Ⅰ的pH值控制在3.5，若除钴反应槽Ⅰ的还原反应电位调整至1075-1080mv，除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值调整至5.0，那么产生的钴渣量在107-111Kg/tNi之间，渣含镍约31%，较传统的钴渣量120Kg/tNi下降9-13Kg/tNi、渣含镍36%下降5%，在其它工序控制正常的情况下，镍钴比一般在2.3:1。
如果将钴渣导入浆化槽内，用水浆化后加温至55℃。钴渣加水浆化时若加温温度过高，会影响罐体设备的使用安全，蒸汽消耗量增加，所以加温至55℃时，水洗效果能保证。加入的盐酸比例在高于1:50时，对钴渣中的酸洗将趋向于酸浸，失去酸洗的意义，同时逸出的酸雾会污染现场环境，在其它工序控制正常的情况下，镍钴比一般在2.1:1。
如果将浆化液在高于0.6Mpa的压力下进行压滤和吹风。由于风压偏高，会对压滤机内的压滤布造成损坏，导致钴渣穿滤跑浑现象，影响压滤效果。
实施例3：
步骤一、将除铜后液和碳酸镍加入钴前液储槽，将除铜后液的pH值调整至4.80得到除钴前液，将除钴前液导入除钴前管道与通入的氯气反应，得到除钴反应液；
步骤二、将步骤一得到的除钴反应液导入除钴反应槽组进行持续反应，将除钴反应槽Ⅰ的pH值控制在3.2，氧化还原反应电位控制在1080mv，向除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值调整至5.1；
步骤三、将在除钴反应槽组反应结束后的反应产物导入钴后液过滤器进行过滤得到过滤渣和过滤后液；
步骤四、将步骤三得到的过滤渣导入钴渣浆化槽内，在钴渣与水的比例为1:2.3的条件下用水浆化后加温至53℃，搅拌得到浆化液后用盐酸和浆化液的比例在1:46的条件下用盐酸喷淋洗涤得到浆化液；
步骤五、对步骤四得到的浆化液在0.5Mpa的压力下进行压滤和吹风，得到钴渣和压滤液。
此实施例产生的钴渣量为 109 Kg/tNi，渣含镍约 31 %，较传统的钴渣量120Kg/tNi下降 11 Kg/tNi、渣含镍 36%下降 5 %，镍钴比为 2.3:1 。
本实施例中，如果将钴前溶液的pH值控制在4.80时，若将除钴反应槽Ⅰ的氧化还原反应电位稳定在1075-1080mv，除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值控制在5.0-5.1，那么产生的钴渣量在103-109Kg/tNi之间，渣含镍约31%，较传统的钴渣量120Kg/tNi下降11-17Kg/tNi、渣含镍36%下降5%，在后续工序控制正常的情况下，镍钴比一般在2.4:1。
如果将除钴反应槽Ⅰ的pH值控制在3.2，若除钴反应槽Ⅰ的还原反应电位调整至1075-1080mv，除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值调整至5.0，那么产生的钴渣量在106-109Kg/tNi之间，渣含镍约32%，较传统的钴渣量120Kg/tNi下降11-14Kg/tNi、渣含镍36%下降4%，在其它工序控制正常的情况下，镍钴比一般在2.5:1。
如果将钴渣导入浆化槽内，用水浆化后加温至53℃，盐酸比例在低于1:46时，对钴渣中的镍离子洗涤回收效果最好，在其它工序控制正常的情况下，镍钴比一般在2.5:1。
如果浆化液在0.5Mpa的压力下进行压滤和吹风。吹风效果好，钴渣含水量少，对滤布破坏程度低，压滤效果较好。
Claims (8)
1.一种降低氯气除钴渣含镍的装置，其特征在于：包括依序连接的钴前液储槽（1）、除钴前管道（2）、除钴反应管道（30）、除钴反应槽组（3）、钴后液过滤器（4）、钴渣浆化槽（5）、压滤机（6）和钴渣压滤洗液储槽（7），所述钴前液储槽（1）上设置除铜后液通入管（8）和碳酸镍喷淋装置（9），除钴前管道（2）上设置pH检测装置（11），除钴反应管道（30）上设置氯气管道（10），钴渣浆化槽（5）上设置盐酸喷淋装置（12）和蒸汽管道（13），盐酸喷淋装置（12）包括盐酸高位槽（25）和与盐酸高位槽（25）连通的盐酸喷淋管（26），盐酸喷淋管（26）设置于钴渣浆化槽（5）内，压滤机（6）上设置吹风管（14）；除钴反应槽组（3）至少设置5个除钴反应槽，包括除钴反应槽Ⅰ（15）、除钴反应槽Ⅱ（16）、除钴反应槽Ⅲ（17）、除钴反应槽Ⅳ（18）和除钴反应槽Ⅴ（19），除钴反应管道（30）与除钴反应槽I（15）连通，除钴反应槽Ⅰ（15）的出口处设置电位计（22），除钴反应槽Ⅲ（17）上设置碳酸钠喷淋装置（20），除钴反应槽Ⅴ（19）与钴后液过滤器（4）通过除钴后液输送泵（21）连通。
2.如权利要求1所述的降低氯气除钴渣含镍的装置，其特征在于：所述pH检测装置（11）为钴前pH箱，除钴前管道（2）上设置支管与钴前pH箱连接，钴前pH箱内设置pH计。
3.如权利要求2所述的降低氯气除钴渣含镍的装置，其特征在于：所述钴前液储槽（1）和除钴前管道（2）之间设置除钴前液输送泵（27）和除钴前液开关阀（23），氯气管道（10）上设置氯气开关阀（24）。
4.如权利要求3所述的降低氯气除钴渣含镍的装置，其特征在于：所述pH检测装置（11）设置于除钴前液输送泵（27）和除钴前液开关阀（23）之间的除钴前管道（2）上，氯气管道（10）设置于除钴前液开关阀（23）和除钴反应槽Ⅰ（15）之间的除钴反应管道（30）上。
5.一种使用降低氯气除钴渣含镍的装置降低氯气除钴渣含镍的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、将除铜后液和碳酸镍加入钴前液储槽，将除铜后液的pH值调整至4.70-4.85得到除钴前液，将除钴前液导入除钴前管道与通入的氯气反应，得到除钴反应液；
步骤二、将步骤一得到的除钴反应液导入除钴反应槽组进行持续反应，将除钴反应槽Ⅰ的pH值控制在3.0-3.5，氧化还原反应电位控制在1075-1080mv，向除钴反应槽Ⅲ内加入碳酸钠将pH值调整至5.0-5.1；
步骤三、将在除钴反应槽组反应结束后的反应产物导入钴后液过滤器进行过滤得到过滤渣和过滤后液；
步骤四、将步骤三得到的过滤渣导入钴渣浆化槽内，用水浆化后加温洗涤得到浆化液；
步骤五、对步骤四得到的浆化液进行压滤和吹风，得到钴渣和压滤液。
6.如权利要求5所述的降低氯气除钴渣含镍的方法，其特征在于：步骤四所述用水浆化中钴渣与水的比例为1:2.0-2.5。
7.如权利要求6所述的降低氯气除钴渣含镍的方法，其特征在于：步骤四中所述加温洗涤的加热温度为50-55℃，洗涤采用盐酸喷淋，加入盐酸与浆化液的比例为1:40-50。
8.如权利要求7所述的降低氯气除钴渣含镍的方法，其特征在于：步骤五中所述压滤的压力为0.4-0.6Mpa。
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