鎳電解高雜原料的處理方法及生產(chǎn)應(yīng)用

馬治卿

（金川集團公司鎳冶煉廠鎳電解一車間,甘肅 金昌 737100）

根據(jù)鎳冶煉廠電解鎳產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整方案，鎳電解一車間處理原料細分后高雜質(zhì)的生產(chǎn)原料，高锍陽極板銅、鉛、砷等雜質(zhì)元素含量明顯升高，給車間凈化系統(tǒng)帶來很大壓力[1]。高雜陽極板雜質(zhì)含量增幅明顯，銅、鉛、砷等雜質(zhì)含量陽極板含量標準的1.4倍、1.6倍、2.1倍。體系中雜質(zhì)含量成倍增加，凈化系統(tǒng)已達極限，電解新液中雜質(zhì)元素波動頻繁，已嚴重影響電鎳化學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)定控制。

1 生產(chǎn)原料的變化

按鎳冶煉廠生產(chǎn)組織要求，鎳電解一車間專門處理外來高雜質(zhì)原料，高锍陽極板銅、鉛、鋅、砷等雜質(zhì)元素含量明顯升高，具體含量變化如下表1。

表1 鎳電解一車間高锍陽極板雜質(zhì)實際含量與標準差值統(tǒng)計表（g/L）

從上表可以看出，處理高雜原料后（即原料調(diào)整后）高锍陽極板雜質(zhì)含量明顯升高，特別是雜質(zhì)元素As與Pb，基本是處理高雜原料前陽極板含量的2～3倍，銅元素含量也增加了30%左右。

2 雜質(zhì)處理方法的改進與創(chuàng)新

為穩(wěn)定生產(chǎn)控制，確保電鎳化學(xué)質(zhì)量合格，車間經(jīng)過探索與實踐，優(yōu)化現(xiàn)有三段凈化除雜方法技術(shù)條件，增強除雜能力，探索雜質(zhì)砷的處理方法。通過一系列工藝改造與技術(shù)創(chuàng)新，車間凈化工序除雜壓力明顯減輕，生產(chǎn)控制逐步趨于穩(wěn)定，電鎳質(zhì)量顯著提升。

2.1 優(yōu)化除鐵反應(yīng)pH值

凈化系統(tǒng)用中和水解法除鐵，以壓縮空氣作為除鐵過程的氧化劑，同時起攪拌作用，添加碳酸鎳調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值，控制反應(yīng)pH值提高0.5，可使陽極液中30%以上的銅開路除去，同時增強鉛、鋅、砷等雜質(zhì)的除去能力。

2.2 硫化鈉復(fù)合除銅、鉛、鋅

鎳電解一車間目前采用鎳精礦、陽極泥法除銅，該方法在除銅過程中添加的鎳精礦會將部分雜質(zhì)帶入體系，為后續(xù)除鈷工序增加困難。為強化除銅效率，減少除銅精礦使用量，在利用鎳精礦的同時增加硫化鈉，利用鎳精礦與硫化鈉復(fù)合除銅，同時可帶走部分鉛、鋅等其他雜質(zhì)。硫化鈉除銅、鉛、鋅，主要利用溶度積不同的原理，當溶液中S2-離子使其：[Cu2+][S2-]>Ksp CuS，[Pb2+][S2-]>Ksp PbS，[Zn2+][S2-]>Ksp ZnS，即可使溶液中的銅、鉛、鋅形成CuS、PbS、ZnS沉淀。

在實際生產(chǎn)中，加入適量Na2S溶液，控制一定的反應(yīng)條件，利用Na2S在水中離解出的S2-，與溶液中的銅、鉛、鋅形成CuS、PbS、ZnS沉淀，而硫化鎳不沉淀或少沉淀，達到分離的目的。

2.3 過電位除鉛

過電位除鉛主要是優(yōu)化除鈷電位，借用除鈷過程中過量氯氣氧化除鉛。在除鈷過程中，鈷被氯氣氧化，控制過量的氯氣可將鉛和部分鎳也氧化，生成PbO2、Ni(OH)3，PbO2微粒被Ni(OH)3沉淀吸附而除去。反應(yīng)方程式為：

同時在除鈷過程中將鈷終點pH提高0.3時，溶液中的鉛還會水解沉淀。

優(yōu)化除鈷電位與終點pH值，提高除鈷工序除鉛效率，確保除鈷后溶液鉛元素合格。

2.4 高SO42-溶液除鉛

高SO42-溶液除鉛是對碳酸鋇除鉛方法的優(yōu)化。根據(jù)溶度積規(guī)則，溶液中[Ba2+][SO42-]>L BaSO4就有硫酸鋇生成，當鋇量超過鉛量十倍以上時，鉛即全部滲入到硫酸鋇晶格中，形成穩(wěn)定的硫酸鉛鋇混晶沉淀[Ba(SO4)2—Pb]。該沉淀在形成過程中需加入碳酸鋇外，還消耗體系中的SO2-4離子，且體系中SO42-離子濃度越高，沉淀生成速度越快，除鉛效率越高。為此，在陽極液含鉛較高時，車間不斷在體系中添加亞硫酸鈉，補充體系SO42-離子，為碳酸鋇除鉛創(chuàng)造有利條件。當陽極液中含鉛大于標準值時，在造液低酸出口液及電解陽極液中，按溶液含鉛量的200倍均勻加入碳酸鋇漿化液，碳酸鋇對整個電解液體系不會產(chǎn)生不利的影響。碳酸鋇除鉛形成的沉淀物在除鐵工序過濾過程中實現(xiàn)固液分離形成開路，碳酸鋇除鉛效率可達30%。

2.5 雙氧水氧化除砷

鎳電解溶液中砷元素存在兩種價態(tài)：三價砷與五價砷。除鐵過程中加入碳酸鎳調(diào)整pH，使雜質(zhì)砷與鐵形成穩(wěn)定沉淀砷酸鐵，將砷帶入渣中除去，主要機理為：

溶液中的五價砷通過以上方式形成穩(wěn)定沉淀進入渣中，三價砷是鐵元素形成的氫氧化鐵利用吸附特性帶入渣中除去。主要機理為：

溶液中的砷元素全部進入一次鐵渣中，但由于一次鐵渣含鎳較高，需要酸溶、再生成處理。三價砷是利用氫氧化鐵的吸附作用進入一次鐵渣中，氫氧化鐵經(jīng)硫酸溶解，三價砷再次隨鐵礬液進入生產(chǎn)體系。車間在造液低酸出口液與混合陽極液中加入強氧化劑雙氧水，將體系中的三價砷全部氧化為五價，使砷在除鐵工序形成穩(wěn)定的沉淀物而除去。

2.6 補鐵除銅除砷

雜質(zhì)元素砷是利用元素鐵與其生成砷酸鐵沉淀而除去的，除砷必須有充足的鐵元素。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，只有陽極液鐵砷比達到6:1以上，才能保證除砷效果。為給凈化除砷創(chuàng)造良好的條件，在銅渣浸出后液中添加還原鐵粉，置換產(chǎn)生的銅粉并入海綿銅工序排出，鐵以離子形式進入溶液中，提高了體系含鐵量，增加溶液鐵砷比，為凈化除砷創(chuàng)造有利條件。

3 結(jié)語

自鎳電解一車間接受高雜質(zhì)原料生產(chǎn)來，通過不斷工藝優(yōu)化與技術(shù)創(chuàng)新方案實施，溶液成分穩(wěn)定，元素合格率穩(wěn)步提高，電鎳物理外觀質(zhì)量逐步上升，各經(jīng)濟指標趨于理想，生產(chǎn)成本不斷降低。原料中雜質(zhì)元素含量不斷升高，現(xiàn)有除雜工藝并不能完全滿足生產(chǎn)需要，必須不斷探索新的除雜方法以生產(chǎn)穩(wěn)定。