CN115679104A

CN115679104A - 一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺

Info

Publication number: CN115679104A
Application number: CN202211263135.8A
Authority: CN
Inventors: 张二军
Original assignee: Xiangnan University
Current assignee: Xiangnan University
Priority date: 2022-10-15
Filing date: 2022-10-15
Publication date: 2023-02-03

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

一种从硫酸镍净化渣中综合回收镍、铜、铁的工艺

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***，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***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***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***中进行结晶，得到纯净的硫酸氨和蒸馏水。

实施例2

（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）；

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

1.一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：

反应结束后，液固分离，得到一段浸出液和一段浸出渣；