在镍浸提过程中除硫的方法

摘要

本发明涉及一种从镍处理的浸提循环例如镍冰铜浸提中除去硫的方法。根据该方法,镍电解冶金法中产生的阳极液借助钙基中和剂进行中和,其中硫以石膏的形式从浸提循环中除去。

说明书

本发明涉及从浸提循环中除去硫的方法，该硫是在镍处理过程中，例如镍冰铜浸提过程中产生的。根据该方法，在镍电解冶金过程中形成的阳极液用石灰基中和剂中和，其中硫从浸提循环中以石膏的形式除去。

已知镍浓缩液首先在冶炼炉中用火法冶金处理以获得镍冰铜，其中含硫量相当高。然后，将该镍冰铜送入转炉，在其中回收到含硫量相当低的高品质镍冰铜。近来，已开始对生产镍的火法冶金处理工艺部分进行现代化，结果不再使用转炉，并且将由第一冶炼炉例如悬浮冶炼炉获得的镍冰铜直接供入湿法冶金工艺中。在第一冶炼炉中产生的炉渣通常需在电炉中进一步处理，此处生产的镍冰铜也进行进一步的湿法冶金处理。特别是在第一冶炼炉中，形成的镍冰铜的含硫量通常略高于转炉中的，因此如果在某种程度上未能小心地从浸提循环中除硫，则将增加在浸提过程中循环的硫含量，并可能导致硫溶胀(sulfur swelling)。这是硫酸盐基镍浸提工艺中的典型问题。

为了进行湿法冶金处理，碾磨镍冰铜并浸提到镍电解冶金法的阳极液中。镍冰铜的浸提是多步工艺，并包括在大气压和加压条件下的数个浸提步骤。所得到的硫酸镍溶液通过溶液提纯步骤(除钴)或引入镍电解冶金处理或在氢的帮助下还原为金属。

当将浸提镍冰铜形成的硫酸镍溶液引入电解冶金法中时，其反应如下：

    (1)

电解冶金法中的电极用隔膜相互间隔开。该方法的主要特征之一是必须使特定电流穿过隔膜，从而使电解冶金法产生的硫酸不与阴极接触，否则将在阴极生成氢气而不形成镍。因此，对于特定镍量溶液流是恒定的，并产生某一恒定量的阳极液。阳极液的组成为约70g/l的Ni和45～50g/l的H₂SO₄。从反应式(1)可见，在电解冶金法中产生等分子的量的硫酸和析出的镍。至少部分该氧化的硫应从浸提循环中以硫酸盐的形式除去，以使镍不与该硫酸盐一起存在。

从浸提循环中除去硫通常采用钠基中和剂(碳酸钠，氢氧化钠)，换句话说，根据不同情况，用氢氧化钠或苏打中和氧化的硫(硫酸)。中和的结果是产生可溶的硫酸钠，这在正常情况下应从该工艺过程中作为副产物除去。然而硫酸钠是一种有价值的产品，应将其用于商业销售，而如果不存在这种销售市场，则在中和硫时使用钠基中和剂是不经济的。

总之，在硫酸盐工艺中使用石灰的缺点是析出石膏，该石膏堵塞过滤器和隔膜布，还导致石膏层靠近热表面。

根据本发明现已形成了一种方法，其中在浸提镍冰铜中产生的至少部分硫通过将电解冶金法中的部分阳极液引入第二流进行回收，其中硫酸用某些钙基化合物，如煅石灰(CaO)或石灰石(CaCO₃)进行中和。中和的溶液用石膏饱和，并且该石膏用例如萃取剂从溶液中分离出来，以使溶液中石膏的含量处于明显低于饱和的程度。将已除去部分石膏的中和阳极液送回浸提循环，优选送到除钴步骤中，在此它不会对实际的镍冰铜溶液造成负担。本发明主要的新特征从所附的权利要求书中明显可见。

在本发明的方法中，石灰沉淀过程产生出石膏的有害影响不仅可以通过沉淀和过滤溶液来防止，而且可以通过在石灰中和后立即将石膏从饱和溶液中除去来防止。除去石膏采用公知技术，例如用适当的萃取剂如DEHPA萃取，从而使溶液中的石膏含量明显低于饱和程度，这使石膏的有害影响最小化。产生的石膏沉淀物可以储存或用作建筑材料。

本发明将参照流程图1进一步描述。

浸提镍冰铜作为一个整体在流程图中简化为一个步骤，然而实际上它通常为多步工艺，并包括大气压和加压浸提步骤。用来自电解冶金法的锥形阳极液进行浸提，该阳极液为含硫酸的溶液。浸提步骤还包括回收铜和铁，并且按照常规方法进行。浸提得到的硫酸镍溶液送去除钴，而后对提纯的溶液进行电解，这根据电解冶金原理进行。

在电解冶金法中，镍作为单质纯镍在阴极上回收，并且在阳极区形成硫酸。在电解冶金过程中，溶液的镍含量降至约30g/l，而阳极液中的硫酸含量以等量增加。

部分阳极液被送回浸提步骤，而其它部分进入第二流，通过第二流将其引入单独的中和段，此处阳极液通过引入某些含钙中和剂例如细粉碎的煅石灰或石灰石进行中和。例如，如果使用煅石灰，其反应如下：

    (2)

送入第二流的量优选为阳极液量的30～60％。溶液中的硫酸中和形成石膏，该石膏沉淀并从循环中滤除。

自中和过程排出的溶液饱和以石膏(Ca=500～700mg/l)，并且如果将其直接送回浸提步骤，则可能有石膏在热表面和布等上沉淀的危险。为此，需用常规的萃取剂如DEHPA试剂从该溶液中萃取钙。该溶液中的石膏含量降低至明显低于饱和程度(Ca=50～150mg/l)，从而避免了沉淀的危险。钙萃取中的有机相用盐酸溶液再次萃取，其中钙以氯化钙的形式除去。钙浸提后，中和的阳极液优选送入除钴步骤，如果将整个量的阳极液再循环回浸提中，在除钴步骤中镍冰铜浸提的实际浸提流保持在明显低于其应有的程度。

该方法值得一提的优点是，与现在使用的中和剂相比本方法的中和剂相当廉价有效。在电解冶金法中由特定浸提流中回收的镍量是恒定的，并且由于现在仅在适当的浸提步骤后，部分阳极液流送入来自所述冰铜浸提的浸提流中，这意味着来自浸提的溶液中的镍含量可提高到高于将整个液流再循环经过浸提步骤的情形。因此，对于特定量的溶液在浸提时待分离的镍量(δ镍g/l)可提高至高于电解冶金法中分离的情形。由于仅有部分溶液再循环回适当的浸提步骤，例如溶液的加热成本可大幅度降低。浸提设备的尺寸也可相应减少。来自电解冶金法的阳极液温度为约60℃，并且为了进行浸提，根据步骤的不同，将其加热至90～140℃。