CN113512649A - 一种混酸体系下利用臭氧实现镍钴分离的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混酸体系下利用臭氧实现镍钴分离的生产方法，调节PH值为4.0‑5.0，溶液加热至45‑65℃，开启搅拌，并将浓度50‑180 mg/L的臭氧气体通入溶液中，同时持续加入碳酸镍控制反应体系pH为4.0‑5.0，保持溶液温度45‑65℃，通过调节臭氧流量控制反应体系氧化还原电位1000～1080mV，臭氧通入时间40～60min，进行镍钴分离反应，混合液中的Co2+离子被臭氧氧化成Co3+离子，并形成Co(OH)3沉淀。以臭氧作为氧化剂，以碳酸镍为中和剂，全工艺中体系无新阴阳离子引入；臭氧具有强的氧化性，可以快速、有效的实现镍钴深度分离。

Description

一种混酸体系下利用臭氧实现镍钴分离的生产方法
技术领域
本发明属于镍钴湿法冶金技术领域，具体涉及一种混酸体系下利用臭氧实现镍钴分离的生产方法。
背景技术
镍钴分离是镍湿法冶炼过程中的关键步骤，通常采用的技术有锌粉置换法、黄药除钴法、萃取分离法、氧化沉淀法等，这些方法适用于具体不同的生产情况。而氧化沉淀法是一种简单易操作的除钴方法，常用的氧化剂有高氯酸、氯气、次氯酸、高锰酸钾等，但是这些氧化剂的加入会引入新的杂质，不利于后续处理工艺。
传统湿法冶金工艺中，针对混酸体系下的镍钴分离采用氯气氧化沉淀实现镍钴的分离，即：在冗长的管道反应器中，利用钴和镍的氧化还原电位和水解pH值的差别，通过控制氯气量使Co2+氧化成Co3+，通过调节pH值使钴水解成氢氧化钴实现镍钴分离。本工艺方法在长期的工业生产中，主要存在的问题是反应时间长，所需反应槽罐多，设备投资大，且钴渣量大，黑钴渣镍钴比约为3.5~4:1，处理量大且处理成本高。因此，反应过程快速、有效的镍钴深度分离一直以来是镍的湿法冶金的技术难点。
发明内容
本发明提供了一种混酸体系下利用臭氧实现镍钴分离的生产方法，目的在于解决上述技术问题。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种混酸体系下利用臭氧实现镍钴分离的生产方法，包括以下步骤：
1）调节PH值：调节混酸体系下的镍钴溶液PH值为4.0-5.0。
2）加热：将步骤1）的溶液加热至45-65℃，加热的主要目的是提高反应速率速率，缩短反应时间。
3）镍钴分离：开启搅拌，并将浓度50-180mg/L以上的臭氧气体通入溶液中，同时持续加入碳酸镍控制反应体系pH为4.0-5.0，保持溶液温度45-65℃，通过调节臭氧流量控制反应体系氧化还原电位1000～1080mV，臭氧通入时间40～60min，进行镍钴分离反应，混合液中的Co2+离子被臭氧氧化成Co3+离子，并形成Co(OH)3沉淀；直至溶液中的钴离子全部氧化沉淀，实现镍钴有效分离的目的，同时臭氧可有效净化混合液中的杂质成分，如Fe2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+等。
搅拌的目的一是将臭氧气流充分打散，二是强制臭氧分子随搅拌以切线轨迹运动，增加臭氧在溶液中停留时间，使反应更加充分。通过调节溶液pH值和控制氧化还原电位，以提高镍钴分离深度，同时提高反应液温度，可抑制镍的析出，有效的降低黑钴渣中的镍钴比
4）通入空气：镍钴分离反应结束后，停止臭氧通入，并通入压缩空气5min；通过空气过程保持搅拌，保持溶液温度45-65℃；通压缩风的目的是置换系统内停留的臭氧，防止臭氧溢散污染环境。
5）固液分离：反应结束后对步骤4） 的溶液进行固液分离，滤液为混酸镍溶解液，滤渣洗涤后为黑钴渣。
进一步地，所述步骤2）中采用电加热板加热溶液。
进一步地，所述步骤3）中搅拌的转速不低于300r/min。
进一步地，所述步骤3）中使用多孔性气体喷射装置向溶液总通入臭氧。
该方法所涉及的镍钴混合溶液典型成分为（g/L）：Ni ：50~80、Co ：0.1~0.4、Cl- ：60~80、SO4 2-：80~115，PH值为4.0~5.0。镍钴分离后液的典型成分为（g/L）：Ni ：50~80、Co＜0.001、Cl- ：60~80，SO4 2-：80~115，PH值为4.0~5.0；黑钴渣镍钴比1.5:1，除钴率大于99%。
本发明的有益效果在于：
1.以臭氧作为氧化剂，以碳酸镍为中和剂，全工艺中体系无新阴阳离子引入；臭氧具有强的氧化性，可以快速、有效的实现镍钴深度分离；
2.本方法镍钴分离反应速度快、钴渣中镍的夹带量小，可将原溶液中的微量杂质Fe2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+以氧化物和氢氧化物的形式沉淀除去，达到净化溶液的效果；
3. 本发明方法应用于硫酸体系、盐酸体系以及硫酸和盐酸混酸体系下的镍钴深度分离，得到的黑钴渣为Co(OH)3，渣含有价金属镍夹带低，大幅降低后续处理成本，除钴率高达99.2%以上。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例本发明作进一步说明：
实施例1
表1：实施例1所用镍钴混酸溶解液成份 (g/L)
Figure 750942DEST_PATH_IMAGE002
具体实施过程：取一定量的硫酸和盐酸混合镍钴溶解液，pH=4.8，电加热板升温至60℃后，开搅拌转速400r/min，调节臭氧浓度50mg/L，过程通过加入碳酸镍控制反应浆液pH为4.8，通气反应时间60min，通气结束后鼓入压缩空气5min，过滤反应后液，得到镍的混酸溶解液和黑钴渣。除钴后液、黑钴渣镍钴比及液计除钴率如表2。
表2：实施例1镍钴分离分析结果
Figure 668083DEST_PATH_IMAGE004
实施例2
表3：实施例2所用镍钴混酸溶解液成份 (g/L)
Figure 447820DEST_PATH_IMAGE006
具体实施过程：取一定量的硫酸和盐酸混合镍钴溶解液，pH=4.5，电加热板升温至55℃后，开搅拌转速400r/min，调节臭氧浓度150mg/L，过程通过加入碳酸镍控制反应浆液pH为4.5，通气反应时间50min，通气结束后鼓入压缩空气5min，过滤反应后液，得到镍的混酸溶解液和黑钴渣。除钴后液、黑钴渣镍钴比及液计除钴率如表4。
表4：实施例2镍钴分离分析结果
Figure 29980DEST_PATH_IMAGE008
实施例3
表5：实施例3所用镍钴混酸溶解液成份 (g/L)
Figure 844352DEST_PATH_IMAGE010
取一定量的硫酸和盐酸混合镍钴溶解液，pH=5.0，电加热板升温至45℃后，开搅拌转速400r/min，调节臭氧浓度110mg/L，过程通过加入碳酸镍控制反应浆液pH为5.0，通气反应时间60min，通气结束后鼓入压缩空气5min，过滤反应后液，得到镍的混酸溶解液和黑钴渣。除钴后液、黑钴渣镍钴比及液计除钴率如表6。
表6：实施例3镍钴分离分析结果
Figure 666815DEST_PATH_IMAGE012
综合上述三个实施例可以看出，渣中的镍钴比可控制在1.5:1，除钴率保持99%以上，且过程不引人任何其他杂质离子；此外，Fe2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+等离子的成分显著下降，一种高效清洁的镍钴分离新工艺方法。
需要说明的是，以上仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种混酸体系下利用臭氧实现镍钴分离的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）调节PH值：调节混酸体系下的镍钴溶液PH值为4.0-5.0；
2）加热：将步骤1）的溶液加热至45-65℃；
3）镍钴分离：开启搅拌，并将浓度50-180 mg/L的臭氧气体通入溶液中，同时持续加入碳酸镍控制反应体系pH为4.0-5.0，保持溶液温度45-65℃，通过调节臭氧流量控制反应体系氧化还原电位1000～1080mV，臭氧通入时间40～60min，进行镍钴分离反应，混合液中的Co2+离子被臭氧氧化成Co3+离子，并形成Co(OH)3沉淀；
4）通入空气：镍钴分离反应结束后，停止臭氧通入，并通入压缩空气5min；通过空气过程保持搅拌，保持溶液温度45-65℃；
5）固液分离：反应结束后对步骤4） 的溶液进行固液分离，滤液为混酸镍溶解液，滤渣洗涤后为黑钴渣。
2.根据权利要求1所述的混酸体系下利用臭氧实现镍钴分离的生产方法，其特征在于，所述步骤2）中采用电加热板加热溶液。
3.根据权利要求1所述的混酸体系下利用臭氧实现镍钴分离的生产方法，其特征在于，所述步骤3）中搅拌的转速不低于300r/min。
4.根据权利要求1所述的混酸体系下利用臭氧实现镍钴分离的生产方法，其特征在于，所述步骤3）中使用多孔性气体喷射装置向溶液总通入臭氧。
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