氯氣選擇性浸出鎳的方法
2023-05-22 09:21:06
專利名稱：氯氣選擇性浸出鎳的方法
技術領域：
本發明是一種採用氯氣選擇性浸出含銅鎳物料中鎳的方法。用於高冰鎳和其他含鎳物料中鎳的提取和精煉，屬有色冶金領域。
法國鎳公司勒阿弗爾-桑德維爾鎳精煉廠(Soc.Le Nickel′snew nickel refinery at LeHavre-Sandville，France)於1978年，加拿大鷹橋鎳礦公司(Falcobridge Nickel Mines Limited，Canada)在挪威的克裡斯蒂安松鎳精煉廠(The Kristiansand nickel refinery)於1981年採用了高冰鎳氯氣浸出鎳精煉法。勒阿弗爾鎳精煉廠(E/MJ，181(1980)，2，P.35;法國專利7538166;美國專利4236981)所處理的高冰鎳含銅鐵甚微，他們採用在Fe3+/Fe2+電偶作用下通氯氣全浸銅鎳等賤金屬的方法。此法不適合處理含銅高的鎳物料。克裡斯蒂安松鎳精煉廠(Transactions of IMM，Sec.C，95(1986)，3，C.10;美國專利3880653)所處理的高冰鎳成份為Ni35%-40%，Cu30%～35%，S22%～24%，Fe2%～3%，Co0.9%～1.0%，主要利用Cu2+/Cu+電偶的作用，借氯氣浸出和交換沉銅(利用Ni/S＞1的含鎳物料)選浸部分鎳，含鎳約15%的殘渣經高溫(為使鎳轉為不溶於硫酸的形態)氧化焙燒-硫酸浸出銅，然後用氫還原焙燒將渣中鎳轉為可溶態金屬鎳，再用氯氣浸出。此法缺點是工序複雜，流程長，硫酸浸出的銅電積和浸渣氫還原焙燒能耗高，兩次焙燒均需複雜昂貴的收塵系統，且煙塵難免入大氣汙染環境。
發明的目的在於尋求一種流程短、能耗低、適合處理含銅高的鎳物料的鎳銅充分分離的浸出法，提出本發明的氯氣選擇性浸出鎳工藝。
圖1為氯氣選擇性浸出法工藝流程圖。
如圖1所示，含銅鎳物料經一段浸出交換沉銅後，產出微含銅的鎳鈷氯化物濃溶液。其中除鎳外，其他過渡金屬離子均以絡陰離子存在，這很易用胺類溶劑萃取除雜和鈷鎳分離，以及用陰離子交換樹脂深度淨化，然後直接電積鎳鈷或以其他形式產品回收。一段浸出-交換後渣進行二段浸出後，得含鎳低的富貴金屬銅精礦。含鎳低有利於減少銅吹煉中「幹渣」生成，並減少銅電解精煉過程陽極鈍化問題，有利於提高銅直收率和其他技術經濟指標。貴金屬可隨鎳浸出和銅精煉過程自然富集，集中到陽極泥回收。以銅電解精煉代替銅電積，能耗可省8/10～9/10。二段浸出液返一、二段浸出工序。這提供了含一定量銅鐵變價離子(Fe3+/Fe2+，Cu2+/Cu+)的溶液，借其傳遞電子的作用，實現氯氣吸收和鎳浸出的氧化還原過程。由於變價離子的存在，含鎳銅物料顆粒的懸浮液有強吸收氯能力。由於亞銅離子和氯氣化學反應的作用，氯氣吸收的液膜阻力化為零。只要氯氣有足夠分散度，氯氣一接觸浸出礦漿，氯分壓迅速減至零(電位低於650毫伏，相對標準氫電極，以下同)，廢氣餘氯僅幾個ppm。
為達到氯氣浸出過程的選擇性和完全性，本發明特點是採用逆錯流兩段浸出。第一段浸出保證深度抑制銅，產出含銅微量的鎳鈷浸出液;第二段浸出保證深度浸出鎳。
對各種含鎳物料，選用相應浸出劑初濃度和液固比，保證一段和二段浸出終點鎳濃度為300±20克/升，礦漿沸點115±2℃，以避免一段浸出中出現βNiS時的鈍化或反應停滯現象，促進二段浸出中βNiS，Ni3S4等鎳硫化物中鎳的浸出。
二段浸出特徵在於採用前期高、後期低的電位控制，前期高電位區(650毫伏)，借降低反應活化能，強化摩爾比Ni/S≤1的惰性鎳硫化物中鎳的浸出。在後期停供氯保溫1小時的低電位區(終電位610～620毫伏)，借如下反應
進一步浸出鎳和抑制銅，保證原料中銅和貴金屬幾乎完全抑制在渣中，以富集貴金屬的銅精礦形式開路。
此浸出法舉例如下將含Ni46.5%，Cu24.5%，S21.04%，Co0.61%，Fe3.14%和一定量貴金屬的高冰鎳磨至-300網目佔89%。取200毫升含Cu54克/升，Ni97.5克/升溶液(下批料浸出，以二段浸出液 2/3 ，加洗水配至液固比2∶1)，在500轉/分攪拌(槳葉端速0.6米/秒)下，通氯控電位600毫伏，加高冰鎳100克，進行一段浸出。持續1.75小時，終沸點約115℃，停通氯保溫1小時，不過濾即進行交換沉銅在110℃下加高冰鎳40克，1小時後再加高冰鎳10克，並控溫80℃。共反應2小時，終電位220～225毫伏。液固分離得含銅約0.073克/升，鎳225克/升，鈷3.1克/升的浸出液。濾渣進行二段浸出。首次用浸出劑成分與一段浸出相同(下批料二段浸出，用上次二段浸出液 1/3 配浸出劑)，液量為100毫升，在500轉/分攪拌(槳葉端速0.6米/秒)下，加入濾渣(幹)，通氯控制電位650毫伏浸2.5小時。此時沸點達115℃，停供氯氣保溫1小時，終電位達610～620毫伏。過濾洗滌，得含鎳約0.85%，銅45.9%和幾乎全部貴金屬的銅精礦。鎳總浸出率為99.06%，鈷總浸出率為96.2%。
本發明的銅鎳物料氯氣選擇性浸鎳法，具有流程短，能耗省，鎳銅分離好，鎳鈷浸出率高等優點。
此法可用於鎳精煉廠轉爐吹煉的高冰鎳和其他含銅鎳物料(如含貴金屬含硫的磁性鎳銅合金，鎳電解陽極液除銅渣等)中鎳的選擇性浸出。如此法用於不含硫的銅鎳合金處理，則在變換沉銅階段應加適量含元素硫的添加劑，以深度抑制銅。
權利要求
1.一種包括氯氣浸出、交換沉銅、焙燒、硫酸浸出、還原焙燒、氯氣浸出工藝流程結構的處理含銅鎳硫化物料的方法，發明的特徵在於省去焙燒、硫酸浸出、還原焙燒工序，而只是採用一段氯氣浸出交換沉銅、二段氯氣浸出構成的兩段浸出逆錯流程，實現銅鎳物料的氯氣選擇性浸出鎳。
2.根據權利要求1所述的氯氣選擇性浸出鎳的方法，其特徵在於一、二段浸出液終鎳濃度為300±20克/升，終沸點在115℃±2℃。
3.根據權利要求1所述的氯氣選擇性浸出鎳的方法，其特徵在於二段浸出採用前期高后期低的電位控制，前期電位為650毫伏;後期停供氯保溫1小時終電位為610～620毫伏。
全文摘要
本發明是一種銅鎳物料用氯氣選浸鎳的方法。其特點是採用逆錯流兩段浸出流程結構，且在第二段浸出中採用電位前期高后期低的控制，並用與所處理物料相應的浸出劑初濃度和浸出液固比確保必要的反應溫度，加速摩爾比Ni/S≤1的惰性硫化鎳中鎳的浸出和銅離子的交換反應達到選浸鎳的目的。此工藝具有流程短，能耗省，鎳銅分離好，鎳鈷浸出率高等優點。
文檔編號C22B3/04GK1039848SQ8810452
公開日1990年2月21日 申請日期1988年7月27日 優先權日1988年7月27日
發明者吳筱錦, 陳明晶 申請人:北京礦冶研究總院, 金川有色金屬公司