CN1544664A - 水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺 - Google Patents

水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺 Download PDF

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Abstract

一种水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，其特点是依次包含将高冰镍细磨，第一段常压浸出，浸出液送蒸发结晶，浸出渣浆化预浸，第二段加压浸出，浸出液送回第一段常压浸出，浸出渣第三段加压浸出，浸出液铜电积生产电铜或蒸发结晶制取硫酸铜，铜电积的阳极液或蒸发结晶的母液再送回浆化预浸，将第一段常压浸出、第二段加压浸出、第三段加压浸出液进行真空蒸发结晶制取电池级高纯硫酸镍。其工艺具有水淬高冰镍原料成本低，工艺设备及参数先进，辅助材料和动力消耗低，劳动生产效率高，产品质量好，生产过程清洁，无污等优点。

Description

水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺
                         技术领域
本发明涉及湿法冶金领域，是一种水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺。
                         背景技术
硫酸镍的制取工艺因原料和产品用途不同而异，现有经典的制取工艺是：将水淬电镍或羰基镍用硫酸溶解，富镍溶液蒸发结晶而成。其优点是工艺流程短、产品质量高，但由于原料价位高，通常这种工艺不被采用；另一种工艺是采用低铜高冰镍或含镍物料为原料，经硫酸加压浸出全部有价值金属，再净化分离、蒸发、结晶制取硫酸镍。但是这种工艺的净化分离工序带入其它杂质离子(如Na+、Cl-等)，难以生产电池级高纯硫酸镍。
                         发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺先进，生产过程清洁、无污染，生产效率高，成本低，产品质量好的水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺。
解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，其特点是依次包含以下步骤：
(a)水碎高冰镍细磨工序1；
(b)细磨的高冰镍矿浆和液固分离工序6的浸出液送入第一段常压浸出工序2；
(c)第一段常压浸出的矿浆进入液固分离工序3，分离后的第一段常压浸出液送真空蒸发结晶工序10；
(d)液固分离的第一段常压浸出渣，用铜电积、或蒸发结晶工序9中铜电积的阳极液、或硫酸铜蒸发结晶的母液、稀硫酸送入浆化预浸工序4；
(e)预浸后的矿浆、氧气直接注入第二段加压浸出工序5；
(f)第二段加压浸出的矿浆进入液固分离工序6，分离后的第二段加压浸出液送第一段常压浸出工序2；
(g)液固分离的第二段加压浸出渣经硫酸、水浆化后进入第三段加压浸出工序7；
(h)第三段加压浸出的矿浆进入液固分离工序8，分离后的第三段浸出渣另行处理；
(j)液固分离的第三段浸出液送铜电积、或蒸发结晶工序9，铜电积制作电铜、或蒸发结晶制成硫酸铜；
(k)将液固分离工序3的常压浸出液送入真空蒸发结晶工序10蒸发结晶出电池级高纯硫酸镍。
细磨工序1细磨后的粒度-320目-0.045mm占72％，-200目-0.074mm占90％。
第一段常压浸出温度75～85℃，浸出时间6～8h。
浆化预浸工序4预浸温度70～80℃，预浸时间6～8h。
第二段加压浸出工序5总压力0.65～0.75MPa，加压浸出时间3～4h，加压浸出温度150～165℃。
第三段加压浸出工序7总压力0.6～0.8MPa，加压浸出时间5～6h，加压浸出温度150～170℃。
铜电积、或蒸发结晶工序9的铜电积电解液温度55～60℃，蒸发结晶的蒸发温度85～90℃，蒸发真空度0.04MPa，干燥温度50～60℃。
真空蒸发结晶工序10的蒸发温度90℃，真空度0.06MPa，冷却结晶终点温度38～40℃。
本发明的水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，具有水淬高冰镍原料成本低，工艺先进，辅助材料和动力消耗低，劳动生产效率高，产品质量好，生产过程清洁、无污染等优点。本工艺所制取的电池级高纯硫酸镍，使产品中难以去除的有害杂质Ca、Mg降低到Ca≤0.001％，Mg≤0.002％，而且其它各种有害杂质含量均小于0.001％。由于产品还含钴，因此，有利于改善金属氢化物镍电池(Ni/MH)正极材料(球状氢氧化亚镍)的性能。
                         附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
                       具体实施方式
下面利用附图和实施例对本发明作进一步描述。
参照图1，水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺依次包含以下步骤：
水碎高冰镍细磨工序1采用两级溢流式球磨机自流串联开路细磨；
第一段常压浸出工序2是将细磨的高冰镍矿浆用水和液固分离工序6的浸出液冲入浆化槽内，连续向浆化槽内通入空气、加入93％硫酸，搅拌均匀，在常压浸出槽进行第一段常压浸出；
液固分离工序3是将第一段常压浸出矿浆送入浓密机进行液固分离，分离后的第一段常压浸出液送真空蒸发结晶工序10；
浆化预浸工序4是将液固分离的第一段常压浸出渣，铜电积、或蒸发结晶工序9中铜电积的阳极液、或硫酸铜蒸发结晶的母液、水、空气及93％硫酸送入浆化予浸槽进行预浸；
第二段加压浸出工序5是将预浸后的矿浆、氧气直接注入加压釜内进行第二段加压浸出；
液固分离工序6是将第二段加压浸出的矿浆、含酸洗水进入浓密机进行液固分离，分离后的第二段加压浸出液送第一段常压浸出工序2；
第三段加压浸出工序7是将液固分离的第二段加压浸出渣加水、氧气、93％硫酸注入加压釜内进行第三段加压浸出；
液固分离工序8是将第三段加压浸出矿浆、含酸洗水进入压滤机进行液固分离，分离后的第三段加压浸出渣另行处理；
铜电积(或蒸发结晶)工序9是将液固分离的第三段加压浸出液进入铜电积制作电铜、或蒸发结晶制成硫酸铜；
真空蒸发结晶工序10是将液固分离工序3的常压浸出液经真空蒸发结晶制取电池级高纯硫酸镍。
水淬高冰镍原料为本公司生产的市售产品。其主要化学成份(％)
Ni60～62；Co0.6～0.9；Cu9～12；Fe2～4；S20～22；SiO2＜0.06；Al2O3＜0.01；CaO＜0.01；MgO0.07；Pb0.014；Zn0.004；Mn＜0.002；As0.042。
93％硫酸为本公司生产的市售产品。
水淬高冰镍细磨工序1，用两台φ900×1800mm溢流式球磨机串连开路细磨，在给料量500～530kgHGM/h及磨矿浓度50～60％条件下，经两级细磨后的粒度分布为-320目(-0.045mm)占72％，-200目(-0.074mm)占90％。
浆化、第一段常压浸出工序2的主要工艺条件：
高冰镍镍浸出率15～25％；
浆化、浸出矿浆液固比7～8/1[m3/t-HGM]
压缩空气充气量：12～16m3/h·m3矿浆
浸出温度：75～85℃
浸出时间：6～8h
浸出终点溶液PH值≥6.3
第一段常压浸出液典型成份：
Ni90～95g/l；Cu≤0.002g/l；Fe≤0.002g/l；Co0.7～0.9g/l；PH≥6.3。
第一段常压浸出渣典型成份：
Ni40～45％；Cu16～20％；Co0.3～0.4％；Fe4～5％；S19-20％。
浸出率：Ni15～25％；Cu＜o；Fe＜0。
浆化预浸工序4主要工艺条件
浆化、预浸矿浆液固比5.6～6.2/1[m3/t-HGM]。
预浸温度：70～80℃
充气量：6～12m3/h·m3矿浆
预浸时间：6～8h
预浸终点的PH值1.5～2.5
第二段加压浸出工序5主要工艺条件
加压釜充氧量：6～8m3/hm3矿浆
加压釜总压力：0.65～0.75MPa，其中釜内氧分压0.15～0.25MPa
加压浸出时间：3～4h
加压浸出温度：150～165℃，浸出过程为自热。
第二段加压浸出液的典型成份：
Ni100gl；Cu5～15g/l；Fe＜1g/l；H2SO43～4g/l；PH1.5～2.5。
第二段加压浸出渣典型成份：
Ni5～15％；Cu35～55％；Co0.15％；Fe8～10％；S20-22％。
第二段加压浸出率与第一段常压浸出率累计
Ni90～95％；Cu≤0；Fe≤0
第三段加压浸出工序7主要工艺条件
浸出矿浆液固比5.3/1[m3/t二段渣]
溶液含酸：5～10g/l
浸出温度：150～170℃，浸出过程为自热。
浸出时间：5～6h
加压釜压力：0.6～0.8MPa
充氧量：12～18m3/h m3矿浆
第三段加压浸出液的典型成份：
Ni＜30g/l；Cu80～90g/l；Fe＜0.5g/l；H2So45～10g/l。
第三段加压浸出率与第二段加压浸出率、第一段常压浸出率累计
Ni99.5％；Co＞98％；Cu≥90％；S98％；Fe＜0
铜电积或蒸发结晶工序9的主要工艺条件
电解液温度：55～60℃；
蒸发结晶的蒸发温度85～90℃；
蒸发真空度0.04MPa；
干燥温度50～60℃。
蒸发结晶制成含钴高纯硫酸镍工序10主要工艺条件
蒸发前液PH3.5～4.0
蒸发温度90℃，真空度0.06MPa
冷却结晶终点温度38～40℃
本发明工艺生产的含钴高纯硫酸镍产品经北京市理化分析测试中心、北京矿冶研究总院分析测试，其结果(％)如下表：
  Ni+Co     Ni   Co   Cu   Fe  Pb  Zn
  22.25     22.07   0.18   ＜0.0001   ＜0.0001  ＜0.0001  ＜0.0005
  Ca     Mg   Al   Cd   Na+  K+  As
  0.00084     0.001   ＜0.0005   ＜0.0001   0.00026  0.00064  ＜0.0005
  No3 -     Cl-   NH4 +   Mn   水不溶物
  ＜0.001     ＜0.001   ＜0.001   0.00013   0.001

Claims (8)

1、一种水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，其特征在于依次包含以下步骤；
(a)水碎高冰镍细磨工序(1)；
(b)细磨的高冰镍矿浆和液固分离工序(6)的浸出液送入第一段常压浸出工序(2)；
(c)第一段常压浸出的矿浆进入液固分离工序(3)，分离后的第一段常压浸出液送真空蒸发结晶工序(10)；
(d)液固分离的第一段常压浸出渣，用铜电积、或蒸发结晶工序(9)中铜电积的阳极液、或蒸发结晶的硫酸铜母液、稀硫酸送入浆化预浸工序(4)；
(e)预浸后的矿浆、氧气直接注入第二段加压浸出工序(5)；
(f)第二段加压浸出的矿浆进入液固分离工序(6)，分离后的二段加压浸出液送第一段常压浸出工序(2)；
(g)液固分离的第二段加压浸出渣经硫酸、水浆化后进入第三段加压浸出工序(7)；
(h)第三段加压浸出矿浆进入液固分离工序(8)，分离后的第三段浸出渣另行处理；
(j)液固分离的第三段浸出液送铜电积、或蒸发结晶工序(9)，铜电积制作电铜、或蒸发结晶制成硫酸铜；
(k)将液固分离工序(3)的常压浸出液送入真空蒸发结晶工序(10)蒸发结晶出电池级高纯硫酸镍。
2、根据权利要求1所述的水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，其特征在于：细磨工序(1)细磨后的粒度-320目-0.045mm占72％，-200目-0.074mm占90％。
3、根据权利要求1所述的水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，其特征在于：第一段常压浸出工序(2)的浸出温度75～85℃，浸出时间6～8h。
4、根据权利要求1所述的水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，其特征在于：浆化预浸工序(4)预浸温度70～80℃，预浸时间6～8h。
5、根据权利要求1所述的水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，其特征在于：第二段加压浸出工序(5)总压力0.65～0.75MPa，加压浸出时间3～4h，加压浸出温度150～165℃。
6、根据权利要求1所述的水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，其特征在于：第三段加压浸出工序(7)总压力0.6～0.8MPa，浸出温度150～170℃，浸出时间5～6h。
7、根据权利要求1所述的水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，其特征在于：铜电积、或蒸发结晶工序(9)的铜电积电解液温度55～60℃，蒸发结晶的蒸发温度85～90℃，蒸发真空度0.04MPa，干燥温度50～60℃。
8、根据权利要求1所述的水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺，其特征在于：真空蒸发结晶工序(10)的蒸发温度90℃，真空度0.06MPa，冷却结晶终点温度38～40℃。
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