利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法

197 编辑：中冶有色技术网来源：金川集团镍钴有限公司

2024-12-30 13:41:26

权利要求

1.一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a、镍残极破碎：将镍电解产出的镍残极进行两级破碎，同时，脱除镍残极表面附着的阳极泥，使铜耳线和镍残极分离;

步骤b、镍残极筛分：镍残极经破碎成镍残极块，使铜耳线、阳极泥与镍残极剥离后进行分级筛分，铜耳线作为筛上物，阳极泥作为筛下物从镍残极块中分离出来，以降低制取硫酸镍溶液中Cu2+和硫酸根含量，镍残极块作为筛中物排出，粒径>25mm以上的镍残极块返回破碎二次处理，铜耳线作为铜原料回收，阳极泥送去洗涤;

步骤c、矿浆制备：粒径≤25mm的镍残极块送入棒磨机进行棒磨，棒磨出的镍残极颗粒物再进行球磨机细磨，细磨后矿浆配置有螺旋式矿浆分离器，在螺旋式矿浆分离器作用下，粒度较大的组分在旋流场的作用下同时沿轴向向下运动，沿径向向外运动，在到达螺旋式矿浆分离器锥体段沿器壁向下运动，并由底流口排出，返回球磨机继续细磨，矿浆粒度较小的组分向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成一向上运动的内涡旋，然后由溢流口排出，送去矿浆调酸浆化;

步骤d、矿浆调酸：制备好的矿浆按照浆化液固质量比加入除铁尾料洗液、阳极泥洗液后，补加适量硫酸;

步骤e、常压浸出：通入适量的压缩空气或工业纯氧，控制反应时间和温度，尽可能地全部浸出镍残极中含有的镍、钴、铜等的合金相和氧化物，使Ni3S2转化为NiS，使镍残极中夹带的铜耳线碎段全部溶解浸出，保证浸出体系中Cu2+和 Cu+循环平衡;

步骤f、加压氧浸：常压浸出后矿浆进入高压釜内继续反应，加入足量的氧化剂，控制反应压力、温度和时间，尽可能地全部浸出镍，使铁以赤铁矿的形式沉淀，使大部分的Cu2+在压缩空气中氮的抑制作用下不被浸出，以CuS形式进出除铁渣中，加压氧浸后矿浆经液固分离得到比较纯净的硫酸镍溶液，同时，产出除铁尾料副产品;

步骤g、逆流洗涤：加压氧浸产出的除铁尾料经连续逆流洗涤，控制淋洗水与除铁尾料的质量比，得到含Ni较低、含Fe较高的除铁渣，除铁渣作为铁原料销售处理，除铁尾料洗液Ni富集后，返矿浆调酸进行残酸利用和回收镍;

步骤h、阳极泥洗涤：将镍残极筛分出的阳极泥按照浆化液固质量比进行多级浆化洗涤，洗涤出的镍残极细小颗粒返矿浆制备使用，阳极泥洗液Ni富集后，返矿浆调酸进行残酸利用和回收镍，洗后阳极泥送去热熔提硫制备单质硫磺和富集贵金属和富集贵金属。

2.根据权利要求1所述的一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，其特征在于，所述步骤a中破碎后镍残极粒度≤10mm。

3.根据权利要求1所述的一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，其特征在于，所述步骤b中阳极泥脱除率≮90%，铜耳线分离率≮95%。

4.根据权利要求1所述的一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，其特征在于，所述步骤c中棒磨机棒磨时间控制在20～40min，产出的镍残极颗粒物粒度≤5mm，球磨机细磨的矿浆质量百分比浓度为75～85%，细磨时间为20～30min，矿浆pH值为6～7之间，细磨后镍残极粒度≤-280目≥90%。

5.根据权利要求1所述的一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，其特征在于，所述步骤d中矿浆的浆化液固质量比为1：6～8，浆化时间为0.5～1h，矿浆含酸15～40g/l，浆化前液含Cu为3～8g/l。

6.根据权利要求1所述的一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，其特征在于，所述步骤e中反应温度为70～90℃，压缩空气通入量为50～120Nm3/h，反应时间为6～10h，常压浸出终点的矿浆PH值为2.0～3.0。

7.根据权利要求1所述的一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，其特征在于，所述步骤f中氧化剂为压缩空气，压缩空气通入量为500～2000Nm3/h，汽相温度为155～165℃，高压釜釜压为1.4～1.6MPa，反应时间为6～8h，加压浸出终点的矿浆PH值为1.5～2.5。

8.根据权利要求1所述的一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，其特征在于，所述步骤g中淋洗水与除铁尾料的质量比为1：10～12，洗涤温度为20～35℃，洗涤时间为1～2h，所述除铁渣含Ni<1%、含Fe≥53%，所述回用除铁尾料洗液Ni≥40g/l。

9.根据权利要求1所述的一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，其特征在于，所述步骤h中浆化洗涤的液固质量比为1：3～4，洗涤温度为20～35℃，洗涤时间1～2h，回用阳极泥洗液Ni2+≥40g/l，洗后阳极泥含Ni<0.5%。

10.根据权利要求1所述的一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，其特征在于，所述步骤f中硫酸镍溶液Ni2+≥120g/l，Cu2+≤1g/l，Fe2+≤3g/l。

说明书

技术领域

[0001]本发明属于有色湿法冶金技术领域，涉及一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法。

背景技术

[0002]在镍的可溶阳极隔膜电解工艺中，产出电解镍的同时，还剩余23%左右的镍残极未被电解充分利用，对此，现有工艺是将该部分镍残极返回镍熔铸二次浇筑阳极板重复利用，但该种方法存在流程长，生产成本高，镍钴收率低的弊端，同时，镍残极附着的阳极泥进入火法冶金炉窑，加重了烟气SO2含量，给烟气治理造成更大的环保压力，另外，镍电解生产过程中还存在补镍缺口，需要高浓度硫酸镍溶液进行补镍。为此，探索一种短流程、低成本、高收率、零排放的工艺路线，对镍残极的优化处理意义重大。

发明内容

[0003]本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，制取比较纯净的高浓度硫酸镍溶液为镍电解系统补镍，缓解补镍压力。

[0004]为此，本发明采取以下技术方案：

一种利用镍残极制取硫酸镍溶液的方法，包括如下步骤：

步骤a、镍残极破碎：将镍电解产出的镍残极进行两级破碎，同时，脱除镍残极表面附着的阳极泥，使铜耳线和镍残极分离;

具体地，所述步骤a中破碎后镍残极粒度≤10mm。

[0005]步骤b、镍残极筛分：镍残极经破碎成镍残极块，使铜耳线、阳极泥与镍残极剥离后进行分级筛分，铜耳线作为筛上物，阳极泥作为筛下物从镍残极块中分离出来，以降低制取硫酸镍溶液中Cu2+和硫酸根含量，镍残极块作为筛中物排出，粒径>25mm以上的镍残极块返回破碎二次处理，铜耳线作为铜原料回收，阳极泥送去洗涤;

具体地，所述步骤b中阳极泥脱除率≮90%，铜耳线分离率≮95%。

[0006]步骤c、矿浆制备：粒径≤25mm的镍残极块送入棒磨机进行棒磨，棒磨出的镍残极颗粒物再进行球磨机细磨，细磨后矿浆配置有螺旋式矿浆分离器，在螺旋式矿浆分离器作用下，粒度较大的组分在旋流场的作用下同时沿轴向向下运动，沿径向向外运动，在到达螺旋式矿浆分离器锥体段沿器壁向下运动，并由底流口排出，返回球磨机继续细磨，矿浆粒度较小的组分向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成一向上运动的内涡旋，然后由溢流口排出，送去矿浆调酸浆化;

具体地，所述步骤c中棒磨机棒磨时间控制在20～40min，产出的镍残极颗粒物粒度≤5mm，球磨机细磨的矿浆质量百分比浓度为75～85%，细磨时间为20～30min，矿浆pH值为6～7之间，细磨后镍残极粒度≤-280目≥90%。

[0007]步骤d、矿浆调酸：制备好的矿浆按照浆化液固质量比加入除铁尾料洗液、阳极泥洗液后，补加适量硫酸;

具体地，所述步骤d中矿浆的浆化液固质量比为1：6～8，浆化时间为0.5～1h，矿浆含酸15～40g/l，浆化前液含Cu为3～8g/l。

[0008]步骤e、常压浸出：通入适量的压缩空气或工业纯氧，控制反应时间和温度，尽可能地全部浸出镍残极中含有的镍、钴、铜等的合金相和氧化物，使Ni3S2转化为NiS，使镍残极中夹带的铜耳线碎段全部溶解浸出，保证浸出体系中Cu2+和 Cu+循环平衡;

所述步骤e中反应温度为70～90℃，压缩空气通入量为50～120Nm3/h，反应时间为6～10h，常压浸出终点的矿浆PH值为2.0～3.0。

[0009]步骤f、加压氧浸：常压浸出后矿浆进入高压釜内继续反应，加入足量的氧化剂，控制反应压力、温度和时间，尽可能地全部浸出镍，使铁以赤铁矿的形式沉淀，使大部分的Cu2+在压缩空气中氮的抑制作用下不被浸出，以CuS形式进出除铁渣中，加压氧浸后矿浆经液固分离得到比较纯净的硫酸镍溶液，同时，产出除铁尾料副产品;

所述步骤f中氧化剂为压缩空气，压缩空气通入量为500～2000Nm3/h，汽相温度为155～165℃，高压釜釜压为1.4～1.6MPa，反应时间为6～8h，加压浸出终点的矿浆PH值为1.5～2.5，硫酸镍溶液Ni2+≥120g/l，Cu2+≤1g/l，Fe2+≤3g/l。

[0010]步骤g、逆流洗涤：加压氧浸产出的除铁尾料经连续逆流洗涤，控制淋洗水与除铁尾料的质量比，得到含Ni较低、含Fe较高的除铁渣，除铁渣作为铁原料销售处理，除铁尾料洗液Ni富集后，返矿浆调酸进行残酸利用和回收镍;

所述步骤g中淋洗水与除铁尾料的质量比为1：10～12，洗涤温度为20～35℃，洗涤时间为1～2h，所述除铁渣含Ni<1%、含Fe≥53%，所述回用除铁尾料洗液Ni≥40g/l。

[0011]步骤h、阳极泥洗涤：将镍残极筛分出的阳极泥按照浆化液固质量比进行多级浆化洗涤，洗涤出的镍残极细小颗粒返矿浆制备使用，阳极泥洗液Ni富集后，返矿浆调酸进行残酸利用和回收镍，洗后阳极泥送去热熔提硫制备单质硫磺和富集贵金属和富集贵金属;

具体地，所述步骤h中浆化洗涤的液固质量比为1：3～4，洗涤温度为20～35℃，洗涤时间1～2h，回用阳极泥洗液Ni2+≥40g/l，洗后阳极泥含Ni<0.5%。

[0012]本发明的有益效果在于：

本发明改变了现有镍残极处理火法冶金工艺路线，缩短了工艺流程，降低了生产成本，提高了镍钴收率，有效降低了阳极泥、除铁渣含镍指标，消除了因此造成的火法冶金炉窑烟气治理环保压力，直接利用镍残极制取高品质硫酸镍溶液为镍电解生产系统补镍缺口。

附图说明

[0013]图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

[0014]下面结合附图与实施方法对本发明的技术方案进行相关说明。

[0015]实施例1

某镍电解生产系统产出的镍残极物理状态为：阳极泥附着厚度≯8mm，块径≯450mm，阳极泥含水21%，其主要组分的重量百分比为：Ni 68.16%、Cu 3.97%、Fe 1.77%、Co1.07%、S 24.41%。

[0016]如图1所示，该种镍残极制取硫酸镍溶液的方法包括以下步骤：

步骤a.镍残极破碎：将镍电解产出的镍残极采用颚式破碎机进行两级破碎，破碎后镍残极粒度≤10mm，同时，脱除镍残极表面附着的阳极泥，使铜耳线和镍残极分离;

步骤b.镍残极筛分：将破碎后镍残极进行分级筛分，铜耳线作为筛上物，阳极泥作为筛下物从镍残极块中分离出来，以降低制取硫酸镍溶液中Cu2+和硫酸根含量，残极块作为筛中物排出，镍残极粒度≤10mm的送去矿浆制备，镍残极粒度>10mm的返回破碎二次处理，铜耳线作为铜原料回收，阳极泥送去洗涤;其中，阳极泥脱除率为90.3%，铜耳线分离率为95.1%;

步骤c.矿浆制备：粒度≤10mm的镍残极块送入棒磨机进行棒磨，棒磨时间控制在30min，产出粒度≤5mm的镍残极颗粒物，再进行球磨机细磨，球磨机细磨，矿浆浓度控制在75%，细磨时间控制在25min，矿浆pH值为6，细磨后镍残极粒度≤-280目，细磨后矿浆经螺旋式矿浆分离器分离，分离出镍残极粒度镍残极粒度>-280目组分返回细磨继续处理;

步骤d.矿浆调酸：制备好的矿浆按照浆化液固质量比为1：7加入除铁尾料洗液、阳极泥洗液进行浆化，浆化时间为0.5h，补加硫酸后使矿浆含酸达到26.7g/l，含Cu 5.3g/l;

步骤e.常压浸出：压缩空气通入量为80Nm3/h，反应时间为8h，反应温度为73～81℃，终点pH值为2.41;常压浸出液成分为：Ni 64.66g/l，Cu 4.33g/l、Fe 4.61g/l、Co0.38g/l;

步骤f.加压氧浸：常压浸出后矿浆进入高压釜内继续反应，压缩空气通入量为665Nm3/h，汽相温度为160～165℃，釜压为1.5MPa，反应时间为7h，终点pH值为2.1，尽可能地全部浸出镍，使铁以赤铁矿的形式沉淀，使大部分的Cu2+在压缩空气中氮的抑制作用下不被浸出，以CuS形式进出除铁渣中，加压氧浸后矿浆经液固分离得到比较纯净的硫酸镍溶液，同时，产出除铁尾料副产品;加压浸出液成分为：Ni 130.17g/l、Cu 0.09g/l、Fe0.05g/l、Co 1.31g/l。

[0017]步骤g.逆流洗涤：加压氧浸产出的除铁尾料经连续逆流洗涤，淋洗水量与除铁尾料的质量比为1：10，洗涤温度为25℃，洗涤时间为2h，除铁渣含Ni 0.97%，含Fe 54.3%，作为铁原料销售处理，回用除铁尾料洗液Ni45.1g/l，返矿浆调酸进行残酸利用和回收镍;

步骤h.阳极泥洗涤：将镍残极筛分出的阳极泥按照浆化液固质量比为1：3进行浆化，控制浆化液固质量比进行多级逆流浆化洗涤，洗涤时间为2h，洗涤温度为25℃，洗涤出的镍残极细小颗粒返矿浆制备使用，回用阳极泥洗液Ni44.3g/l，返矿浆调酸进行残酸利用和回收镍，洗后阳极泥含Ni 0.47%，送去热熔提硫制备单质硫磺和富集贵金属。

[0018]实施例2

某镍电解生产系统产出的镍残极物理状态为：阳极泥附着厚度≯8mm，块径≯450mm，阳极泥含水21%，其主要组分的重量百分比为：Ni 70.01%、Cu 3.41%、Fe 1.53%、Co1.02%、S 24.13%。

[0019]该种镍残极制取硫酸镍溶液的方法包括以下步骤：

步骤c.矿浆制备：粒度≤10mm的镍残极块送入棒磨机进行棒磨，棒磨时间控制在30min，产出粒度≤5mm的镍残极颗粒物，再进行球磨机细磨，矿浆浓度控制在78%，细磨时间为30min，矿浆pH值为6，细磨后镍残极粒度≤-280目，细磨后矿浆经螺旋式矿浆分离器分离，分离出镍残极粒度镍残极粒度>-280目部分返回细磨继续处理;

步骤d.矿浆调酸：制备好的矿浆按照浆化液固质量比为1：8加入除铁尾料洗液、阳极泥洗液进行浆化，浆化时间为0.5h，补加硫酸后使矿浆含酸达到25.8g/l，含Cu 4.9g/l;

步骤e.常压浸出：压缩空气通入量为85Nm3/h，反应时间为9h，反应温度为75～83℃，终点pH值为2.26，常压浸出液成分为：Ni 65.21g/l，Cu 4.07g/l、Fe 4.23g/l、Co0.32g/l;

步骤f.加压氧浸：常压浸出后矿浆进入高压釜内继续反应，压缩空气通入量为700Nm3/h，汽相温度为160～165℃，釜压为1.5MPa，反应时间为7.5h，终点pH值为2.3，尽可能地全部浸出镍，使铁以赤铁矿的形式沉淀，使大部分的Cu2+在压缩空气中氮的抑制作用下不被浸出，以CuS形式进出除铁渣中，加压氧浸后矿浆经液固分离得到比较纯净的硫酸镍溶液，同时，产出除铁尾料副产品;其中，加压浸出液成分为：Ni128.03g/l，Cu1g/l，Fe3g/l、Co1.29g/l;

步骤g.逆流洗涤：加压氧浸产出的除铁尾料经连续逆流洗涤，淋洗水与除铁尾料的质量比为1：10，洗涤温度为27℃，洗涤时间为2h，除铁渣含Ni0.99%、含Fe 53.8%，作为铁原料销售处理，回用除铁尾料洗液含Ni44.9g/l，返矿浆调酸进行残酸利用和回收镍;

步骤h.阳极泥洗涤：将镍残极筛分出的阳极泥按照浆化液固质量比为1：3浆化，控制浆化液固质量比进行多级逆流浆化洗涤，洗涤时间为2h，洗涤温度为27℃，洗涤出的镍残极细小颗粒返矿浆制备使用，回用阳极泥洗液含Ni46.0g/l，返矿浆调酸进行残酸利用和回收镍，洗后阳极泥含Ni 0.45%，送去热熔提硫制备单质硫磺和富集贵金属。

[0020]实施例3

某镍电解生产系统产出的镍残极物理状态为：阳极泥附着厚度≯8mm，块径≯450mm，阳极泥含水21%，其主要组分的重量百分比为：Ni 67.79%、Cu 3.71%、Fe 1.68%、Co1.03%、S 24.46%。

[0021]该种镍残极制取硫酸镍溶液的方法包括以下步骤：

步骤a.镍残极破碎：将镍电解产出的镍残极采用颚式破碎机进行两级破碎，破碎后镍残极粒度≤10mm,同时，脱除镍残极表面附着的阳极泥，使铜耳线和镍残极分离;

步骤b.镍残极筛分：将破碎后镍残极进行分级筛分，铜耳线作为筛上物，阳极泥作为筛下物从镍残极块中分离出来，以降低制取硫酸镍溶液中Cu和硫酸根含量，残极块作为筛中物排出，镍残极粒度≤10mm的送去矿浆制备，镍残极粒度>10mm的返回破碎二次处理，铜耳线作为铜原料回收，阳极泥送去洗涤;其中，阳极泥脱除率为90.9%，铜耳线分离率为95.4%;

步骤c.矿浆制备：粒度≤10mm的镍残极块送入棒磨机进行棒磨，棒磨时间控制在30min，产出粒度≤5mm的镍残极颗粒物，再进行球磨机细磨，矿浆浓度控制在75%，细磨时间控制在30min，矿浆pH值为6，细磨后镍残极粒度≤-280目，细磨后矿浆经螺旋式矿浆分离器分离，分离出镍残极粒度镍残极粒度>-280目部分返回细磨继续处理;

步骤d.矿浆调酸：制备好的矿浆按照浆化液固质量比为1：6加入除铁尾料洗液、阳极泥洗液进行浆化，浆化时间为0.5h，补加硫酸后使矿浆含酸达到28.2g/l，含Cu 5.9g/l;

步骤e.常压浸出：压缩空气通入量为100Nm3/h，反应时间为8h，反应温度为75～83℃，终点pH值为2.77;常压浸出液成分为：Ni 69.14g/l，Cu 4.15g/l、Fe 4.38g/l、Co0.33g/l;

步骤f.加压氧浸：常压浸出后矿浆进入高压釜内继续反应，压缩空气通入量为800Nm3/h，汽相温度为160～165℃，釜压为1.5MPa，反应时间为8h，终点pH值为2.8，尽可能地全部浸出镍，使铁以赤铁矿的形式沉淀，使大部分的Cu2+在压缩空气中氮的抑制作用下不被浸出，以CuS形式进出除铁渣中，加压氧浸后矿浆经液固分离得到比较纯净的硫酸镍溶液，同时，产出除铁尾料副产品;加压浸出液成分为：Ni 133.95g/l、Cu 1g/l、Fe3g/l、Co1.37g/l;

步骤g.逆流洗涤：加压氧浸产出的除铁尾料经连续逆流洗涤，淋洗水与除铁尾料的质量比为1：11，洗涤温度为29℃，洗涤时间为2h，除铁渣含Ni0.99%、含Fe 55.1%，作为铁原料销售处理，回用除铁尾料洗液含Ni46.4g/l，返矿浆调酸进行残酸利用和回收镍;

步骤h.阳极泥洗涤：将镍残极筛分出的阳极泥按照浆化液固质量比1：3浆化，控制浆化液固质量比进行多级逆流浆化洗涤，洗涤时间为2h，洗涤温度为29℃，洗涤出的镍残极细小颗粒返矿浆制备使用，回用阳极泥洗液含Ni45.8g/l，返矿浆调酸进行残酸利用和回收镍，洗后阳极泥含Ni 0.5%，送去热熔提硫制备单质硫磺和富集贵金属。

说明书附图(1)