黑镍除钴工艺的研究

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黑镍除钻工艺的研究唐惠芳~

(北京矿冶研究总院冶盎研究室 ) .摘要

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景镍是镍的高价氢氧化物，具有强氧化剂特性，在除钴过程还能深度净化锕，

铣锰、砷等杂质。是镍钴分离的一种好方法。本文研完了黑擤甩●温度、一 p H、溶液中钴浓度及 j镍中N含量对隐牯矗度的影响。半工业试驻和新誓阜摩镍冶炼厂的工}{ l’

S TUDY ON TECHNOLOGY OF OBALT C REM OVALW I H Ni OH ) T (。Z” H sf n ia￣■

(￣ r a n, E￣feie Meal g De at ctD r t L tl r y,B s v u GRI M ) MABS TRACT Bl c c e i t i l n i ke,f o d ( a k ni k l s a r va e t n c l h r xi e Ni OH)8w ih s r n t t o g

o di a i n. I i s d r mov l f n t n y ob t b t a s t e mpn xi z to t s u e f e a o o o l c al, u l o o h r i— tte i l s, s c a Cu,Fe,M n, A s an o o uh s d s n, f o r m ni ke s l i n So t i c 1 o ut o . i sa o d m e h d h t l c n c e i e s ut a g o t o t a b a k i k l s us d a a ne r l蟛 n j n t e p c i ia ti h r c p t—

t o e a at o o c l r m ob l . I t sp pe i n s p r i n f nike f o c at n hi a r, t e a a e e s s c s h p r m t r。 n h a ,

d a e f r v l n i ke os g o t i a e tn c l,t mpe a u e,pH,c b l o c n r ton s e p— e rtr o a t c n e t a i,i m ha tc l y de c i e l a l s r b d. Th i o e t a d n u t i l e t

o k n e p l t t s s n i d s r a t s s f Fu a g Ni Sme t r le,

Xija g s o d t a ti esb e fr tea p ia in o e v ltc n— nin h we h ti sfail o h p lc to fCo rmo a eh o l g b u i g Ni 0H)3 n s l a e s t m . The o uto f e Co r m o a, o y y sn ( i u ph t ys e s l i n a t r e v li a a c t o e s l i n n N ie e t ow l n n w ih n o u e a o . T h e e— s s a h d o uto i l c r n lg t i s l bl n de e l c t o y i n c e p o c d we l r l t c i k l r du e l m e t t s a d r s l o 1 l c r l i i k 1 e s he t n a d e N . e e t o yt cn c e .

KEY W ORDS

Ni k l h dr xi e c e y o d wih i h v l n y t h g - a e cSe a a i n of ob l f o p r t o c a t r m n c e ik l

黑镶是镍的高价氢氧化物，由于它外观呈黑色故又称黑镍。镍的高价氢氧化物具有强氧化剂的特性， B 氧化攘掖中的C“成C“并使之沉淀，是用于镍钴分离的一种好方法。陈 o o

钴过程还能深度净化铜、铁、锰、砷等杂质元素。●惠芳：高缎工程月

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18年以来，我们对电氧化制备黑镲及黑镲除钻散了许多研究工作，小型试验、半业 90试验均获得很好效果，目前已在新疆阜康冶炼厂 ( o 0A￣镲 )高冰镍精炼流程中成功应 2 ot用。

1铱钴分离的方法目前国内外从溶液中分离镍钻的方法有一氯气氧化法、黑镲除钻、萃取分离和离子交换、选择性氢还原等。这些方法用于高冰镲硫酸浸出液的镲钻分离时都存在一些问题.①氯气氧化沉钻，由于氯气氧化时氯离子进入溶液，在不溶阳极电解镲时，阳极上放出氯气， 污染环境，氯离子的存在严重腐蚀设备材料。②选择性氢还原，可把钻从镲中分离出来，但此过程中钻损失较大，约有5的钻进入镲粉。③萃取法分离镲

钻遇到的主要困难是，高冰 镍硫酸浸出的硫酸镲溶液镍浓度高而钻浓度低，萃取处理的溶液置大，因此苹取剂的损失夏操作费用增加。另外，还要克服某些萃取剂对电解工序的不良影响。④黑镍除钻是一种简便而有效的方法，三价镲能氧化二价钻离子，使其以氢氧化钻沉淀出来。 N OOH+C t; i o!

Ni! o +C OOH。由于产物镲离子与所处理的硫酸镲溶液的成分一致，不污染所处理的溶液，还能深度净化溶液中的铜、铁，铅、锰、砷等杂质元素。

2黑铱除钴原理黑镲作为一种氧化荆将C。,F。,Mn ! o: e! 氧化成高价，在一定口 H下水解沉淀。在镲浓度为9 g L、p 0/ H=5条件下，铁，钻、的浓度分别达到I p锰 p m、1 p m、0 3 p Op .p m时的氧化承解电位为 (5C) 2￣““ lFe( OH )+ 3 ! e- Fe。 I H+ -:+ 3。 H OFe OOH+ 3: e Fe+ 2 t H+=± H O

∞F一 0 4 - . 5lF 0 18。 .05

Co( OH)+ 3 I H+ e Co。= !+ 3 2 H OMn Ot 4+ H+ 2号 M a¨+ 2 t e H O

c。 O 9 0 ; .7 3M。 O 7 2 穹 .92

Ni OH)+ 3 ( 0 H+ e Ni ! 3 t=。+ H O

Hl 1 2 4= .6

N高于咖 c、 I。 n,此三价镍均姥氧化水解 F“、C“、Mn,达到净化目的。因 e o“ 铜，铅、锌主要靠水解共沉淀以达到净化，铜要净化到 l p p m,其水解 p .c B 3 H . .,铅、锌净化到O 3 p . p m,其水解p c Hf 分别为9 .,因此，铜是在净化要求的边缘，而 o和7 5铅锌则难于达到要求，必须采取其他措施。

3试验结果和讨论试验在 l圆底三 I烧瓶中进行，将 1 O mL L= I 0 O含钻溶液放 A_口瓶中，在超级恒温水浴锅 -内加热到一定温度后再加入黑镲，机械搅拌，中间取样，滤液送分析。 试验溶液 (除钻前 )化学成分如下 (/ t g L)Ni Oo Ch Fe Pb Zn Mn

9 .; 32

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黑镣由2 5 . L电解槽用电氧化法制备，黑镲中NiⅢ)量6 . 7, (浓度l .4/ (含 2 0 9 NiⅢ) 4 9 4 g L,

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Na .8 mo/。 OH 0 0 5 l L 5 1悬镰加入■对除钴的形响 .在温度8℃,时间2的试验条件下，黑镍加入量对除钴的影响见表 1 0 h、图 1。寰 1■■加入量对钴的嚣一 Tab e Ef e t f Ni OH ) a di i n l 1 f c o ( 3 d toO o a t r m ov l n c b l e a1,蟮啦

从图 1以看出除钴可

速度随着 Ni(Ⅲ )/ o C(分子比)克增加而加快， 因为除钻反应速度与兰价镍的比表面成正比“。 溶液中加入黑镍的量越

多，除钻速度越快，但是 NiⅢ) C增大，将使最 (/o终钻渣的镍钴比增大，制

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啊！沮虞对昧钴建虞的嚣一Fi . Ef e t f e p r t v O l g2 f c o t m e a f e i l ve o iy f o a t e o al l c t o c b l r m v

F g 1 E fc fNiⅢ) C moe i. fe to (/ o( l r i O v l iy o o a t e va ato) n e oc t f c b l r mo l

备黑镍时电耗和碱耗也随着增大。从表 1以看出，考虑除钴深度和其他杂质含量要求，选可择 NiⅢ) Co(克分子比 )15适宜。 (/ .较 5 2遁虞对障钴的影响 .一

在 NiⅢ) C=15(分子比 )、反应时间2的条件下，所得试验结果见表 2 (/o .克 h,图2由。图27,随着温度的提高，反应速度显著加快。这说明，用黑镍沉钴的过程是处于动力学 -见 .

控制范恩内。从表 2以看出 选择温度在8℃时，除钻深度能达蓟要求，过滤性能也好。可 05 5 t虞对除钴的影响 .

在NiⅢ) C l 15 (/ o . (克分子比 )、温度8￣时间2的固定试验条件下，研究了溶液酸 0 C、 h度对除铺的影响。试验结果见表3,图3。

降低溶液的p H会大大降低沉钻速度。由表3可见， H对除锌影响更明显，当 p p H<6 1 .2

时，锌基本上不能除去。

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j 4三债镰含量对除钴 .速度的形响

裹 2沮鹿对豫钴的辱一Ta l 2 E fe t f t m p r u e n c a t e o l be f c o e e at r 0 ob l r m va

在 NiⅢ) C= 13 (/o .(克分子比 )、温度8℃ O试验条件下，三价镍含量对除钻速度的影响见囤 4、表 4从图 4以看出，除。可钴速度随着黑镍中三价镍含量的增高而降低，因为,,

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除钻速度与高价氢氧化镍裹 5漕液t鹿对障锆的翳一T a l 3 E f e t f s u i n ci t O c a t e o a be f c o ol t o a di y n ob l r m v l

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田 4三价■含■对■钴蠢鹿的譬一Fi . Ef e t f NiⅢ ) c nt n g 4 f c o ( o et01 v l iy f o l e o l 1 e oc t o c ba t r m va

的表面积成正比。在黑镍Ni (Ⅲ ) C相同情况下，/o即加入的Ni (Ⅲ )量相同，表面积随着三价镍含量增加而减少。同时溶液 p H值对除钴速度影响也出较大。在加ANiⅢ )的量相同 (的条件下，除钴踱中加入黑镍的置随着黑镍中三价镍含量的降低而增加，周为黑镍中含有过

毒氧钠这将溶中H高对锆其杂都利由 4见价含对氢化，样使液 p提，除和他质有 表可三镍量

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1< 0 0 0 0. 0 1 .0 3 0 2< n 6 0 日.0 2 .0 3 01<0O .0日. 0 3 0 1

1 5 .036 .0 49 .0

0 00 .20. 2 04 00 4;2

<0 5 0 7 .0 .7< . 0 5 0 2 .0

O 0 5 .1 0

005 .1 00 05 .3 5 0口衢 .5 00 5 .6 7

< 0 5 S% .0 .<0舶 . 5 M .<05 57 .0 .0

1 . Z01 . ZO

00& .2O. 2 n0

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●Z’ A M n n 的单位均为mg L。,

襄 s溶液的钴浓虞对降钴燕虞的影响Tab e 6 E f e t l f c of Co o c n r t on o ol ton c n e t a i f s n i0 0 O 0 0 0

铜、锌除去影响极明显， 尤其对锌更明显。根据资料报道，提高口 H能使溶液中锌￣ 6 mg L降低到 2/ 03/ .mg L或更低。但是黑镍中三价镍过低，势必造成电解黑镍投资和黑镍的消耗量增大，同时除钻后姑渣的镍钻比增大 (钻

o l c t o c b l r m o a n ve o iy f o a t e v l

删呻∞帕 3 Z 0踮 i n吡 0帅帅 3

渣处理将增加酸耗 ),所以黑镍中三价镍含量要综合考虑。通过计算表明选用 NiⅢ)含量 (为 7左右较为合适。 0

5 5不同钴浓度的溶液对豫钴的影响 .在黑镍中Ni (Ⅲ ) C/ o一 13温度 8℃ .、 0的试验条件下，研究了不同钻浓度的溶液对除钻的影响。其试验结果见表 5图5示。、所

溶液中两价钴与黑色氢氧化物中高价镍的圈 s不同钴浓虞的溶液对睁钴蘸虞的影响Fi . E f e t g 5 f c of dif r n Co fe e tC n e t a l n o o a i n o O C r r to s f s l to n t ve o iy of ob l e o l l c L c a t r m va

交换反应是一级反应，与溶液中钻浓度有关。 从图壤 5出，溶液中起始钻浓度增加，沉看

钻速度随芝增加，但随着反应时间的延长，藩液中钴浓度逐渐降低，除钻

速度越来越慢，要

达到一定除钻深度需要很长时间。因此，钻浓度高时采用两段逆流除钴更有利，能缩短除钻

反应时间，充分利用黑镍中的三价镍。

4半工业试验和工业生产实践半工业除钴试验在 lo 0 O×1O mm不锈钢搅拌槽中进行，所用黑镍由 40 E氧化槽制 4o 0 LE

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备，黑镍中三价镍含量 2 . 8/ O 2￣ L,转化率为 6 .,试验结果列于表6 86。囊 e半工业试 t结果，g L/

T b e 8 R s ls o i t ts fc b l el v l L a l e u t fpl e to o a tr ao a,/ o

工业生产在e l 0× 0 0 m除钻槽中进行，所用黑镍由30 5×10 rm电氧化槽 e0 30 r a 90 90 40 x a制备。黑镍中三价镍含量 2 g L O/左右，化率约6,试验结果见表7转 5。f

囊 7工业生产障怙螬暴，z L/

T be 7 P a t e o n u tilp o u t n/ a l r ci f id sra r d e i,g L c o

除钴条件l温度 8℃,NiⅢ) C=2 0(分子比 ),时间7 mi。 O (/ o .克 0 n

.

从表6可以看出，黑镍除钴后潦液完全能够满足生产 1电镍要求。通过半工业试验和，7 新疆阜康镍冶炼厂工业实践，说明黑镍除钻工艺应用在硫酸盐体系中是可行的，除钴话溶液作为不溶阳极电积镍的阴极液，生产的电铱全部符合1电镍标准。 .

5结

语

f一 ‘ .

试验研究和工业生产实践表明，黑镰睬钴是简使而有效的方法，用电氧化法制备黑镍活性强，除钻时还托净化铜、铁，铅、锰、砷等杂质元素。并能部分除去铅，锌。 黑镍除钴速度随三价镍用量 ( f/ o) Ni皿) C的增加、温度上升，p H提高，钴浓度增加， 黑镍中三价镍含量韵降低而加速。参考文猷1搏崇说 .有色冶金原理 (下册 ).长沙 I串南矿冶学院出版社， 1 8 . 9 o

2常文保，李克安 .时分析化学手册 .简北京。北京大学出版社， 18 . 913 r互H- TB . H￣ ypu aaⅡ DEEⅡ丑且Eo X z￣zz, 1 6, 9盘 9. 1, 7(9 )‘ 4 7 4 1 8￣ 9.

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