鎳羰化渣浸出試驗(yàn)研究

鄭難望

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鎳羰化渣浸出試驗(yàn)研究

鄭難望

鎳羰化渣中含有銅、鎳、鈷、鐵、硫、砷、金、銀及鉑族金屬等，具有極大的回收價(jià)值。本文進(jìn)行了羰化渣常壓浸出-加壓浸出小型試驗(yàn)，鎳浸出率在98%以上，實(shí)現(xiàn)了羰化渣中鎳金屬的有效提取。

羰化渣； 常壓浸出； 加壓浸出； 硫酸； 浸出率

0 前言

羰化法是利用鎳與一氧化碳在一定條件下形成的氣態(tài)羰基鎳易揮發(fā)分離的性質(zhì)，使鎳與其它金屬如鐵、銅、鈷等分離，分解制取鎳粉、鎳丸等產(chǎn)品的過(guò)程。含鎳物料羰化提取鎳后的固體殘?jiān)?即羰化渣)，一般含有銅、鎳、鈷、鐵、硫、砷、金、銀及鉑族金屬，具有極大的回收價(jià)值。羰化渣的產(chǎn)量一般為原料的10%～25%，所以羰化渣的處理在很大程度上決定著冶煉流程中羰基法的地位。由于羰化法提取鎳工藝的特殊性及技術(shù)上的難度，世界上應(yīng)用這一技術(shù)的公司并不多，而對(duì)羰化渣處理的研究非?；钴S。

吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司引進(jìn)加拿大的常壓法羰基鎳粉制備技術(shù)，在羰基鎳試生產(chǎn)期間，公司就著手鎳羰化渣處理的小型試驗(yàn)，獲得了較詳盡的技術(shù)數(shù)據(jù)，完善了羰基法生產(chǎn)鎳粉的工藝流程，使有價(jià)金屬得到了有效回收。

1 原料

試驗(yàn)原料為吉林吉恩第三精煉廠(chǎng)常壓法羰基鎳生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的羰化渣，其有價(jià)金屬鎳、銅、鈷含量較高并含有少量貴金屬。羰化渣粒度較細(xì)，在-320目以下，具體化學(xué)成分見(jiàn)表1。

2 試驗(yàn)

分別進(jìn)行了以下兩種工藝的試驗(yàn)：一是在常壓硫酸介質(zhì)中浸出及除雜試驗(yàn)；二是在高壓充氧狀態(tài)下的浸出試驗(yàn)。

2.1 常壓浸出

2.1.1 試驗(yàn)

稱(chēng)取48 g羰化渣加入燒杯中，加600 mL水配成液固比(L/S)為12.5的礦漿，通過(guò)恒溫水浴進(jìn)行加溫。根據(jù)公司濕法浸出廠(chǎng)的工藝參數(shù)控制條件，將試驗(yàn)溫度控制在80～90 ℃之間，控制適當(dāng)?shù)臄嚢杷俣龋悦獾V漿沉槽，影響反應(yīng)的進(jìn)行。另外，為了加速反應(yīng)并避免沉槽現(xiàn)象發(fā)生，通入一定量的風(fēng)。試驗(yàn)過(guò)程中密切關(guān)注pH值的變化，以確定反應(yīng)進(jìn)行的程度。

試驗(yàn)條件：反應(yīng)溫度控制在80～90 ℃，液固比12.5∶1，反應(yīng)時(shí)間6.5 h，機(jī)械攪拌并通風(fēng)。

試驗(yàn)儀器：1 000 mL玻璃燒杯，TDA- 8002型恒溫水浴，JJ- 1型增力電動(dòng)攪拌器，JYT- 10托盤(pán)天平。

2.1.2 試驗(yàn)結(jié)果

常壓浸出試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

1#、3#試驗(yàn)為足量加酸，反應(yīng)時(shí)間超過(guò)6 h，鎳浸出率大于50%，但浸出液中酸、銅、鐵較高，因?yàn)樗岫雀撸_(dá)不到除雜目的。1#、3#試驗(yàn)主要目的是觀(guān)察物料在常壓浸出條件下的最大浸出率。

2#、4#試驗(yàn)是按鎳25%的浸出率進(jìn)行加酸，從浸出結(jié)果看，所處理的物料在公司濕法冶煉廠(chǎng)常壓浸出條件下獲得的液樣可達(dá)到以水淬高冰鎳作原料浸出時(shí)常壓液的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。此料可以在常壓浸出段直接進(jìn)行鎳的浸出。

2.2 加壓浸出試驗(yàn)

2.2.1 試驗(yàn)

稱(chēng)取140 g原料加入燒杯中，然后加水1 600 mL，L/S為12∶1，按照理論計(jì)算值加酸。配料完成后加入加壓反應(yīng)釜中，先緩慢升溫至120 ℃，然后通入氧氣，反應(yīng)溫度控制在155～165 ℃，釜壓控制在0.8 MPa。

試驗(yàn)條件：溫度155～165 ℃,壓力0.8 MPa。

試驗(yàn)儀器：2 000 mL玻璃燒杯，JYT- 10托盤(pán)天平，T72FYX高壓釜，F(xiàn)DK高壓釜控制器。

2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果

5#試驗(yàn)原料為1#～4#常壓渣的混合樣，其化學(xué)成分見(jiàn)表3，按鎳和銅完全浸出量加酸。

表3 常壓渣主要成分 %

6#試驗(yàn)原料為三精煉廠(chǎng)羰化渣(化學(xué)成分如表1)，浸出加酸系數(shù)為1.2。

加壓浸出試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 加壓浸出試驗(yàn)結(jié)果

羰化渣常壓浸出渣經(jīng)過(guò)加壓浸出后，浸出率及溶液指標(biāo)完全能夠達(dá)到要求。羰化渣直接進(jìn)行加壓浸出也能比較完全且溶液指標(biāo)達(dá)標(biāo)，但加壓反應(yīng)為在密閉容器中通入純氧的反應(yīng)，若羰化渣中有合金相的鎳存在則有氫氣產(chǎn)生，存在反應(yīng)釜發(fā)生爆炸的隱患。因此，羰化渣首先進(jìn)行常壓反應(yīng)，常壓渣再配料進(jìn)行加壓浸出的工藝路線(xiàn)較為合理。綜合吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司濕法冶煉廠(chǎng)的生產(chǎn)工藝與本次試驗(yàn)結(jié)果，羰化渣可以按水淬高冰鎳三段逆流選擇性浸出工藝進(jìn)行處理，即將碳化渣與水淬高冰鎳按一定比例配料，然后進(jìn)行常壓浸出與加壓浸出。按此流程，不用進(jìn)行技術(shù)改造或新增設(shè)備，只要對(duì)濕法廠(chǎng)投入的原料按一定比例搭配即可。

3 存在問(wèn)題

由于是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的小型試驗(yàn)，每次處理的物料較少，中間過(guò)程存在一些金屬流失的現(xiàn)象，對(duì)浸出率的影較大響，這是試驗(yàn)浸出率比實(shí)際生產(chǎn)低的主要原因。若無(wú)金屬流失，試驗(yàn)浸出率能夠達(dá)到99%以上，有價(jià)金屬的回收能夠得到保證。由于羰化渣粒度較細(xì)，在-320目以下，浸出后礦漿過(guò)濾將是考察的重點(diǎn)。特別是羰化渣按一定比例配入濕法廠(chǎng)的生產(chǎn)系統(tǒng)，是否會(huì)影響濕法廠(chǎng)的礦漿過(guò)濾本次試驗(yàn)沒(méi)有作為重點(diǎn)研究。過(guò)濾性能考察將是接下來(lái)試驗(yàn)的研究方向。

4 結(jié)論及建議

進(jìn)行了羰化渣常壓浸出—加壓浸出小型試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：該工藝處理羰化渣達(dá)到了除雜和浸出的目的，且指標(biāo)較好，鎳浸出率為98%以上，實(shí)現(xiàn)了羰化渣中鎳金屬的有效提取。說(shuō)明所選擇的工藝合理、適用。

由于所提供的羰化渣原料顆粒細(xì)小，達(dá)到-320目，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，羰化渣不經(jīng)過(guò)球磨，在一段配料或常壓直接投料。羰化渣中還含有一定量的貴金屬極具回收價(jià)值，此次試驗(yàn)沒(méi)有對(duì)貴金屬的走向進(jìn)行研究，以后的試驗(yàn)中將補(bǔ)充完善。

鎳氫電池用稀土鎂基合金的研發(fā)

鎳氫電池與鋰離子電池相比，具有高安全性、高性?xún)r(jià)比、大倍率放電等特點(diǎn)，是混合動(dòng)力汽車(chē)首選電池。二次鎳氫電池的發(fā)展在很大程度上依賴(lài)于其負(fù)極材料貯氫合金的發(fā)展。稀土鎂基La-Mg-Ni系合金因具有高容量和良好活化性能，成為鎳氫電池負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)之一。隨著節(jié)能環(huán)保的要求越來(lái)越高，高性能稀土鎂基La-Mg-Ni系合金儲(chǔ)氫材料的研發(fā)日益受到重視。

雖然La-Mg-Ni合金在室溫下具有良好的吸氫性能，但由于其氫化物穩(wěn)定性強(qiáng)而放氫性能較差，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，該系列合金的循環(huán)壽命仍不能令人滿(mǎn)意。為了提高La-Mg-Ni系合金性能，尤其是其循序穩(wěn)定性，研發(fā)工作在成分調(diào)整與制備工藝方面采取了以下一些優(yōu)化措施。

(1)合金成分調(diào)整。元素替代是提高La-Mg-Ni系合金性能非常有效的方法，用Ce、Pr或Nd等原子半徑較小的稀土元素部分取代La，合金晶胞體積減小，吸氫時(shí)造成的體積變化變小，可以減輕合金充放電循環(huán)過(guò)程中的粉化。試驗(yàn)表明，用Ce，Pr和Nd分別替代La，其循環(huán)穩(wěn)定性均有所增加，Ce和Pr的取代同時(shí)提高了其高倍率放電性和低溫放電性。許多研究結(jié)果還表明，采用合適的元素對(duì)材料進(jìn)行多元替代，是改善合金綜合性能非常有效的途徑之一。另外，研究還表明，通過(guò)調(diào)節(jié)化學(xué)計(jì)量比，使合金出現(xiàn)恰當(dāng)比例的多相組分，也可以改變合金的吸氫性能。另?yè)?jù)報(bào)道，將兩個(gè)或多個(gè)貯氫合金，或一個(gè)貯氫合金和一個(gè)金屬間化合物，通過(guò)一定的制備工藝，形成復(fù)合材料，有利于性能提高，其中主要合金組分提供良好的貯氫性能，而少量組分則主要為提高其活性和動(dòng)力學(xué)性能提供催化作用。例如，將La0.7Mg0.3Ni3.5和Ti0.17Zr0.8V0.35Cr0.1Ni0.3經(jīng)球磨形成一種新型復(fù)合合金，可以提高合金在堿液中的抗腐蝕氧化能力，從而使合金的循環(huán)穩(wěn)定性提高。

(2)制備工藝優(yōu)化。試驗(yàn)證明，采取合適的退火處理可以減少由鑄態(tài)凝固時(shí)引入的晶格應(yīng)變和缺陷，減少偏析相，使組織變得均勻，并使內(nèi)應(yīng)力減小，從而使得合金放電容量有較大幅度增加，并可減少合金吸放氫過(guò)程中由于晶格體積膨脹收縮引起的粉化，增強(qiáng)合金在堿液中的抗氧化腐蝕能力，從而改善合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性。另外，采取快淬處理能細(xì)化晶粒，合金中大量的晶界可作為充放電時(shí)氫的擴(kuò)散通道，同時(shí)緩解了合金吸氫過(guò)程膨脹所產(chǎn)生的壓力，因此，快淬態(tài)合金的循環(huán)穩(wěn)定性得以提高。同時(shí)，快淬能促進(jìn)形成一定的非晶相，使其抗粉化及抗腐蝕氧化能力均增加，從而可以提高貯氫合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性。由于合金表面化學(xué)狀態(tài)影響氫原子的吸附、氫在晶體間隙中的擴(kuò)散及氫化物的形成，所以恰當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砟苡行У靥岣哔A氫性能。

(吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司, 吉林 磐石 132311)

Experimental study on leaching nickel carbonylation slag

ZHENG Nan-wang

Nickel carbonylation slag contains copper, nickel, cobalt, iron, sulfur, arsenic, gold, silver, platinum group metals and so on, and has a great recovery value. A small scale test of atmospheric leaching-pressure leaching nickel carbonylation slag was conducted. The nickel leaching rate reached more than 98%, and effective extraction of nickel from carbonylation slag was realized.

carbonylation slag； atmospheric leaching； pressure leaching； sulphuric acid； leaching rate

鄭難望，女，滿(mǎn)族 ，吉林四平市人，本科，助理工程師，從事化工技術(shù)及研發(fā)項(xiàng)目管理工作。

2015- 05- 08

X756; TF815

B

1672- 6103(2015)06- 0071- 03