氯气选择性浸出镍的方法

摘要

本发明是一种铜镍物料用氯气选浸镍的方法。其特点是采用逆错流两段浸出流程结构，且在第二段浸出中采用电位前期高后期低的控制，并用与所处理物料相应的浸出剂初浓度和浸出液固比确保必要的反应温度，加速摩尔比Ni/S≤1的惰性硫化镍中镍的浸出和铜离子的交换反应达到选浸镍的目的。此工艺具有流程短，能耗省，镍铜分离好，镍钴浸出率高等优点。

说明书

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本发明是一种采用氯气选择性浸出含铜镍物料中镍的方法。用于高冰镍和其他含镍物料中镍的提取和精炼，属有色冶金领域。

法国镍公司勒阿弗尔-桑德维尔镍精炼厂（Soc.Le Nickel′snew nickel refinery at LeHavre-Sandville，France）于1978年，加拿大鹰桥镍矿公司（Falcobridge Nickel Mines Limited，Canada）在挪威的克里斯蒂安松镍精炼厂（The Kristiansand nickel refinery）于1981年采用了高冰镍氯气浸出镍精炼法。勒阿弗尔镍精炼厂（E/MJ，181（1980），2，P.35;法国专利7538166;美国专利4236981）所处理的高冰镍含铜铁甚微，他们采用在Fe³⁺/Fe²⁺电偶作用下通氯气全浸铜镍等贱金属的方法。此法不适合处理含铜高的镍物料。克里斯蒂安松镍精炼厂（Transactions>2+/Cu⁺电偶的作用，借氯气浸出和交换沉铜（利用Ni/S＞1的含镍物料）选浸部分镍，含镍约15%的残渣经高温（为使镍转为不溶于硫酸的形态）氧化焙烧-硫酸浸出铜，然后用氢还原焙烧将渣中镍转为可溶态金属镍，再用氯气浸出。此法缺点是工序复杂，流程长，硫酸浸出的铜电积和浸渣氢还原焙烧能耗高，两次焙烧均需复杂昂贵的收尘系统，且烟尘难免入大气污染环境。

发明的目的在于寻求一种流程短、能耗低、适合处理含铜高的镍物料的镍铜充分分离的浸出法，提出本发明的氯气选择性浸出镍工艺。

图1为氯气选择性浸出法工艺流程图。

如图1所示，含铜镍物料经一段浸出交换沉铜后，产出微含铜的镍钴氯化物浓溶液。其中除镍外，其他过渡金属离子均以络阴离子存在，这很易用胺类溶剂萃取除杂和钴镍分离，以及用阴离子交换树脂深度净化，然后直接电积镍钴或以其他形式产品回收。一段浸出-交换后渣进行二段浸出后，得含镍低的富贵金属铜精矿。含镍低有利于减少铜吹炼中“干渣”生成，并减少铜电解精炼过程阳极钝化问题，有利于提高铜直收率和其他技术经济指标。贵金属可随镍浸出和铜精炼过程自然富集，集中到阳极泥回收。以铜电解精炼代替铜电积，能耗可省8/10～9/10。二段浸出液返一、二段浸出工序。这提供了含一定量铜铁变价离子（Fe³⁺/Fe²⁺，Cu²⁺/Cu⁺）的溶液，借其传递电子的作用，实现氯气吸收和镍浸出的氧化还原过程。由于变价离子的存在，含镍铜物料颗粒的悬浮液有强吸收氯能力。由于亚铜离子和氯气化学反应的作用，氯气吸收的液膜阻力化为零。只要氯气有足够分散度，氯气一接触浸出矿浆，氯分压迅速减至零（电位低于650毫伏，相对标准氢电极，以下同），废气余氯仅几个ppm。

为达到氯气浸出过程的选择性和完全性，本发明特点是采用逆错流两段浸出。第一段浸出保证深度抑制铜，产出含铜微量的镍钴浸出液;第二段浸出保证深度浸出镍。

对各种含镍物料，选用相应浸出剂初浓度和液固比，保证一段和二段浸出终点镍浓度为300±20克/升，矿浆沸点115±2℃，以避免一段浸出中出现βNiS时的钝化或反应停滞现象，促进二段浸出中βNiS，Ni₃S₄等镍硫化物中镍的浸出。

二段浸出特征在于采用前期高、后期低的电位控制，前期高电位区（650毫伏），借降低反应活化能，强化摩尔比Ni/S≤1的惰性镍硫化物中镍的浸出。在后期停供氯保温1小时的低电位区（终电位610～620毫伏），借如下反应：

进一步浸出镍和抑制铜，保证原料中铜和贵金属几乎完全抑制在渣中，以富集贵金属的铜精矿形式开路。

此浸出法举例如下：

将含Ni46.5%，Cu24.5%，S21.04%，Co0.61%，Fe3.14%和一定量贵金属的高冰镍磨至-300网目占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转/分搅拌（桨叶端速0.6米/秒）下，通氯控电位600毫伏，加高冰镍100克，进行一段浸出。持续1.75小时，终沸点约115℃，停通氯保温1小时，不过滤即进行交换沉铜：在110℃下加高冰镍40克，1小时后再加高冰镍10克，并控温80℃。共反应2小时，终电位220～225毫伏。液固分离得含铜约0.073克/升，镍225克/升，钴3.1克/升的浸出液。滤渣进行二段浸出。首次用浸出剂成分与一段浸出相同（下批料二段浸出，用上次二段浸出液 1/3 配浸出剂），液量为100毫升，在500转/分搅拌（桨叶端速0.6米/秒）下，加入滤渣（干），通氯控制电位650毫伏浸2.5小时。此时沸点达115℃，停供氯气保温1小时，终电位达610～620毫伏。过滤洗涤，得含镍约0.85%，铜45.9%和几乎全部贵金属的铜精矿。镍总浸出率为99.06%，钴总浸出率为96.2%。

本发明的铜镍物料氯气选择性浸镍法，具有流程短，能耗省，镍铜分离好，镍钴浸出率高等优点。

此法可用于镍精炼厂转炉吹炼的高冰镍和其他含铜镍物料（如含贵金属含硫的磁性镍铜合金，镍电解阳极液除铜渣等）中镍的选择性浸出。如此法用于不含硫的铜镍合金处理，则在变换沉铜阶段应加适量含元素硫的添加剂，以深度抑制铜。