CN115679104A - 一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺,是将硫酸镍净化渣中的铜、镍、铁综合以海绵铜、硫化镍、磷酸铁的形式回收,在整个生产过程中无废水外排,也没有无价值的危险废物产生,有利于危险废物的综合治理工作。
Description
技术领域
本发明是一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺,是以硫酸镍溶液的除铁净化渣为原料,从中回收镍、铜、铁,属于危险废物治理技术领域。
背景技术
在镍湿法冶金的过程中,会产生硫酸镍溶液,而由于镍原料中含有铁、铜等金属杂质也会进入硫酸镍溶液中,因此,现有技术采用pH调节-氧化的形式将其中的铁、铜以净化渣的形式沉淀,而由于溶液中镍的浓度较高,净化渣中也会夹杂一些镍在其中。在目前的硫酸镍净化渣综合利用过程中,往往只考虑回收铜和镍,铁跟随废水进入废水处理系统,这样一来,不仅会消耗大量的碱液,还会产生巨量的废水处理渣,而该废水处理渣属于危险废物,需要进行危险废物无害化处理,大幅度地增加了废水处理的成本。
2016年08月17日,中国发明专利申请公布号CN105861836A,公开一种从多金属合金物料中集贵金属的方法。该工艺是将多金属合金物料与铵盐混合,置于高压反应釜中进行加压浸出主金属铜和镍,浸出结束后,进行过滤和洗涤,分别得到浸出液和氨浸渣,浸出液作为铜镍回收原料;该工艺没有是采用铵盐将其中的Cu、Ni浸出,没有考虑其中铁的回收,而且该工艺使用了加压浸出工艺,造成生产安全隐患的同时还将使生产成本急剧增加。
发明内容
针对现有技术存在的一些问题,本发明提出一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺,是将硫酸镍净化渣中的铜、镍、铁综合以海绵铜、硫化镍、磷酸铁的形式回收,在整个生产过程中无废水外排,也没有无价值的危险废物产生,有利于危险废物的综合治理工作。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺,包括以下步骤:
(1)硫酸镍净化渣的一段酸浸出:浸出温度为80-95℃,浸出时间为2~3h,液固质量比为3:1~3.5:1,硫酸的加入量为硫酸镍净化渣重量的60%~80%;
反应结束后,液固分离,得到一段浸出液和一段浸出渣;
(2)一段浸出渣的二段酸浸出:浸出温度为80-95℃,浸出时间为2~3h,液固质量比为3:1,硫酸的加入量为净化渣重量的80%~100%;
反应结束后,液固分离,得到二段浸出液和二段浸出渣;二段浸出渣用常规冶炼工艺回收铅;
(3)铜回收:在常温下,将一段浸出液和二段浸出液合并,往合并浸出液中加入铁粉,反应时间为40min~60min,铁粉加入量为溶液中含铜量的1.2-1.5倍;反应结束过滤后得到海绵铜和铜回收后液;
(4)镍回收:在常温下,往铜回收后液中加入硫化钠,反应时间为40min~60min,硫化钠加入量为溶液中含镍量的1.2-1.5倍;反应结束过滤后得到硫化镍渣和镍沉淀后液;
(5)磷酸铁制备:在85℃~95℃下,往镍沉淀后液中加入双氧水和磷酸二氢铵,反应时间为4h~6h,双氧水加入量为溶液中含铁量的0.35-0.5倍,磷酸二氢铵的加入质量,按控制铁磷质量比1:1.01~1:1.05来计算;反应结束过滤后得到电池级磷酸铁和废水;
(6)多效结晶:将磷酸铁制备后的废水送入多效结晶系统中进行结晶,得到纯净的硫酸氨和蒸馏水。
本发明是在一定的温度下,采用两段硫酸浸出,将净化渣中的铜、镍、铁全部浸出,浸出渣送入铅火法冶炼系统回收铅,在不调整pH的条件下直接将添加铁粉将浸出液中的铜置换,可保证镍不损失,往铜置换后液中加入硫化钠,使其中的镍及少量的砷沉淀,这样一来,沉镍后液即为较为纯净的硫酸亚铁溶液,该溶液可直接与磷酸二氢氨、双氧水一起制备电池级磷酸铁,其产出的废水经过多效蒸氨后得到纯净的硫酸铵产品,整个过程没有工业废水产生,也没有新的危险废物产生。
本发明所涉及的化学反应如下:
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
NiO+H2SO4=NiSO4+H2O
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
NiSO4+Na2S=NaSO4+NiS
3Na2S +6H++2HAsO2 =As2S3+4H2O+6Na+
3Fe2++3H++3/2H2O2 + 3NH4H2PO4+6NH3·H2O=3FePO4·2H2O+9NH4 ++3H2O。
与现有技术比较,对比案例CN105861836A的一种从多金属合金物料中集贵金属的方法,没有采用铵盐将其中的Cu、Ni浸出,没有考虑其中铁的回收,而且该工艺使用了加压浸出工艺,造成生产安全隐患的同时还将使生产成本急剧增加。而本发明是在常压进行的,不仅使采用廉价的硫酸作为浸出剂,还将净化渣中所有的有价金属综合回收,成本低廉的同时,还大大增加了净化渣中的附加值;本发明还具有如下关键技术效果:
(1)综合回收了铜、镍、铁,整个过程只采用了廉价的药剂,综合生产成本较低;
(2)整个体系没有废水排放,没有危险废物排放;
(3)在铁粉置换铜的过程中,没有损失镍;
(4)本发明经过简单的硫化钠净化后,通过严格控制合成温度、反应时间、铁磷比、双氧水加入量等参数,可得到电池级的磷酸铁。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺,参见附图1所示,包括以下步骤:
(1)取100g硫酸镍溶液净化渣,其中镍3.92%、铜2.13%、铁32.32%、铅1.23%;
(2)一段浸出:浸出温度为85℃,浸出时间为3h,液固比(质量)为3:1,硫酸的加入量60g,反应结束后得到一段浸出液293mL,得到一段浸出渣12.23g;
(3)二段浸出:浸出温度为85℃,浸出时间为3h,液固比(质量)为3:1,硫酸的加入量为10g,反应结束过滤后得到浸出液35mL,得到浸出渣4.05g,浸出渣中含铜0.11%,含镍0.23%,含铁15.23%,两段浸出后铜、镍、铁的浸出率分别为:99.79%、99.76%、98.08%;
(4)铜回收:在常温下,反应时间为50min,铁粉加入量为2.55g,反应结束过滤后得到海绵铜和铜回收后液310mL,其中铜和镍的浓度分别为23mg/L和12.48g/L;
(5)镍回收:在常温下,反应时间为40min,硫化钠加入量为4.7g,反应结束过滤后得到硫化镍渣和镍沉淀后液302mL,其中镍的浓度分别为22mg/L;
(6)磷酸铁制备:在95℃下,往镍沉淀后液中加入双氧水和磷酸二氢铵,反应时间为5h,双氧水加入量为13.70g,磷酸二氢铵的加入质量为131.92g,反应结束过滤后得到电池级磷酸铁和废水(320mL);
(7)多效结晶:将磷酸铁制备后的废水送入多效结晶系统中进行结晶,得到纯净的硫酸氨和蒸馏水。
实施例2
一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺,包括以下步骤:
(1)取1kg硫酸镍溶液净化渣,其中镍2.32%、铜1.13%、铁35.03%、铅1.28%;
(2)一段浸出:浸出温度为90℃,浸出时间为3h,液固比(质量)为3:1,硫酸的加入量650g,反应结束后得到一段浸出液2950mL,得到一段浸出渣120.18g;
(3)二段浸出:浸出温度为90℃,浸出时间为3h,液固比(质量)为3:1,硫酸的加入量为110g,反应结束过滤后得到浸出液353mL,得到浸出渣40.01g,浸出渣中含铜0.13%,含镍0.18%,含铁15.25%,两段浸出后铜、镍、铁的浸出率分别为:99.54%、99.69%、98.26%;
(4)铜回收:在常温下,反应时间为50min,铁粉加入量为14.6g,反应结束过滤后得到海绵铜和铜回收后液3298mL,其中铜和镍的浓度分别为22mg/L和7.01g/L;
(5)镍回收:在常温下,反应时间为40min,硫化钠加入量为4.7g,反应结束过滤后得到硫化镍渣和镍沉淀后液3282mL,其中镍的浓度分别为18mg/L;
(6)磷酸铁制备:在95℃下,往镍沉淀后液中加入双氧水和磷酸二氢铵,反应时间为5h,双氧水加入量为137.35g,磷酸二氢铵的加入质量为1379.81g,反应结束过滤后得到电池级磷酸铁和废水(3326mL);
(7)多效结晶:将磷酸铁制备后的废水送入多效结晶系统中进行结晶,得到纯净的硫酸氨和蒸馏水。
以上2个实施例从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺流程,均通过7个步骤依次回收铜、镍、铁,并使铜、镍的纯度达到要求。流程中使用了硫化钠,使回收过程在程序上得到简化,降低了设备运行成本,同时在回收效果上达到较高的水平。除杂效果比较理想,相比与传统的回收过程,本发明更省时省力,使用本方法生产高纯度磷酸铁更具经济效益。
Claims (1)
1.一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺,其特征在于回收工艺包括以下步骤:
(1)硫酸镍净化渣的一段酸浸出:浸出温度为80-95℃,浸出时间为2~3h,液固质量比为3:1~3.5:1,硫酸的加入量为硫酸镍净化渣重量的60%~80%;
反应结束后,液固分离,得到一段浸出液和一段浸出渣;
(2)一段浸出渣的二段酸浸出:浸出温度为80-95℃,浸出时间为2~3h,液固质量比为3:1,硫酸的加入量为净化渣重量的80%~100%;
反应结束后,液固分离,得到二段浸出液和二段浸出渣;二段浸出渣用常规冶炼工艺回收铅;
(3)铜回收:在常温下,将一段浸出液和二段浸出液合并,往合并浸出液中加入铁粉,反应时间为40min~60min,铁粉加入量为溶液中含铜量的1.2-1.5倍;反应结束过滤后得到海绵铜和铜回收后液;
(4)镍回收:在常温下,往铜回收后液中加入硫化钠,反应时间为40min~60min,硫化钠加入量为溶液中含镍量的1.2-1.5倍;反应结束过滤后得到硫化镍渣和镍沉淀后液;
(5)磷酸铁制备:在85℃~95℃下,往镍沉淀后液中加入双氧水和磷酸二氢铵,反应时间为4h~6h,双氧水加入量为溶液中含铁量的0.35-0.5倍,磷酸二氢铵的加入质量,按控制铁磷质量比1:1.01~1:1.05来计算;反应结束过滤后得到电池级磷酸铁和废水;
(6)多效结晶:将磷酸铁制备后的废水送入多效结晶系统中进行结晶,得到纯净的硫酸氨和蒸馏水。
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CN202211263135.8A CN115679104A (zh) | 2022-10-15 | 2022-10-15 | 一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺 |
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CN117645286A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-03-05 | 浙江天能新材料有限公司 | 回收铁、磷的方法 |
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