镍湿法冶炼过程中含砷铁渣的无害化处理暨综合利用研究

摘要

本论文针对在湿法冶炼过程中产生的大量被视为有毒铁渣（含高浓度As和其他重金属）的无害化处理及微量贵金属的富集做了研究。具体内容如下：
　　有害铁渣酸(HCl-H2SO4)浸后，得到的浸出液经脱砷处理、贵金属提取及Cu、Co、Ni粗分离后可并入 Ni电解阳极液生产线，进一步除杂后成为高纯度阴极Ni电解液。通过XPS分析，证明有害铁渣中As基本以As(Ⅲ)形式存在。将浸出液中的As(Ⅲ)氧化成As(V)，精确调控pH，使其与Fe(Ⅲ)形成难溶盐FeAsO4，溶液中99.9％的As可被固化脱除。脱砷最佳操作条件：H2O2用量为As(Ⅲ)摩尔量的1.36倍以上，溶液pH在2.8-3.0之间。除砷渣经XRD、XPS分析证明是FeAsO4沉淀。为了减轻浸出液直接并入Ni电解阳极液后生产系统的除杂压力，脱砷后的浸出液在温度30℃，用NaHCO3将pH调到3.8-4.0之间，反应8 h时，可将97%的Cu沉淀回收，而且除铜渣中Cu/Ni摩尔比可达30以上。过滤后浸出液中含铜量低于1 g/L，与系统产出的Ni阳极液一致。XRD、SEM和FI-IR分析证实除Cu渣是Cu2(OH)2CO3。可酸溶后直接用于电解铜生产。对浸出液中的Co，可采用加入一定量的NaClO或K2S2O8使其氧化成为Co(OH)3过滤回收，除Co率高达99.9%。
　　论文中采用两种疏水性咪唑基高分子离子液体对复杂镍电解液体系中所含的微量贵金属离子进行了高效率富集回收。结果表明，这两种离子液体在5 h之内均可以高回收率富集回收贵金属，温度对吸附影响不大，25 ℃最佳。实验数据很好与拟二级动力学和Freundlich吸附等温线模型相契合，表明这个吸附过程同时存在物理和化学吸附。此外，βAu(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)和βAu(Ⅲ)/Ni(Ⅱ)值都很大，表明咪唑基离子液体对 Au(Ⅲ)有很好的的选择性。负载了 Au(Ⅲ)的离子液体可以通过硫脲脱附，洗脱后的离子液体可以重复利用，这增强了实际生产应用的经济性。
　　通过对选择性浸出过程中产生的无害 NaFe3(SO4)2(OH)6做热分析，发现在30-300℃只损失吸附水，300-404.4 ℃铁矾渣结构被破坏，形成NaFe(SO4)2和Fe2O3。579.4-695.6℃时NaFe(SO4)2分解生成Na2SO4和Fe2O3。分别选取274 ℃、480 ℃、580 ℃、698 ℃、800 ℃煅烧样做XRD分析，并测量这些煅烧样水洗滤液的 pH，进一步验证了热分析过程中每一段温度下发生的反应和该温度下样品组成。通过对煅烧样做扫描电镜分析，观察到Fe2O3晶体颗粒形状无规则，没有统一形态。综合考量种种因素，698 ℃为最佳煅烧温度。样品水洗后可制成铁红颜料，这个过程使普通固废，得到了综合利用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 镍电解液净化工艺综述

1.3 黄钠铁矾渣的综合利用

1.4 镍电解液中微量贵金属的回收利用研究

1.5 本论文研究目的、意义及主要内容

第二章 含砷铁渣的自转化及浸出液的除杂过程研究

2.1 研究背景

2.2 实验部分

2.3 含砷铁渣自转化过程研究

2.4 浸出液中砷的固化脱除研究

2.5 浸出液中高浓度Cu的初分离过程研究

2.6 镍浸出液中Co离子的去除研究

2.7 小结

第三章 镍电解液中微量贵金属的富集研究

3.1 研究背景

3.2 实验过程

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第四章 无害黄钠铁矾渣的综合利用研究

4.1 背景介绍

4.2 原料表征

4.3 实验部分

4.4 结果分析与讨论

4.5 小结

第五章 总结

5.1 主要结论

5.2 研究展望

参考文献

硕士期间研究成果

致谢