镍电解液中杂质铅和锌的行为及脱除方法.pdf

6 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年6 期 镍电解液中杂质铅和锌的行为及脱除方法 冻胜剃b 2 ，郭学益1 ，李钧1 ，霹庆华1 ，粱莎1 1 ．孛密大学垮盎秘学鸯王翟学茨，长沙4 1 0 0 8 3 ；2 。垒奠蠢色金蕊公霉，叠瑟7 3 7 1 0 0 摘要探讨了铅、锌崧镍电解过程中的行为，以及剃用化学沉淀和离予交换除镪锌的方法，弗结合现有工 艺提出改进意觅。 荚键词电解液；铅；锌；脱除 枣图分类芍T F 8 1 5 ；T B 3 8 3文献檬锻码A文章编警1 0 0 7 - - 7 5 4 5 [ 2 0 0 8 0 6 - - 0 0 0 6 - - 0 3 B e h a v i o ra n dR e m o v a lM e t h o d so fL e a da n d Z i n ci nt h eN i c k e lE l e c t r o l y t e C H E NS h e n g - l i l ”，G U 0X u e y i l ，L Il u n ‘，T I A NQ i n g - h u a l 。L I A N GS h a ’ 1 ．S c h o o lo fM e t a l l u r g i c a lS e l e n e ea n dE n g i n e e r i n g C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 C h i n a 1 2 ，J i n e h u a nN o n f e r r o u sM e t a l sC o m p L e x ，J i n e h a n g ，G a n s u7 3 7 1 0 0 。C h i n a A b s t r a c t T h eb e h a v i o ro fl e a da n dz i n ci nt h ep r o c e s so fn i c k e le l e c t r o l y s i sa r ed i s c u s s e d ，t h ep r o c e s su s i n g c h e m i c a lp r e c i p i t a t i o na n di o ne x c h a n g et Or e m o v el e a da n dz i n ch a v eb e e ni n v e s t i g a t e d ，a n dm e a n w h i l e f s o m ei m p r o v e m e n t st Ot h ee x i s t i n gt e c h n i q u e sa r ep u tf o r w a r d ． K e y w o r d s E l e c t r o l y t e ；L e a d ；Z i n c ；| R e m o v a t 在硫化镍阳极电解精燎过程中，随着阳极的溶 解，阳极所会的微壁镑、镑瞧会隧镣一起进入溶 液∞。2 0 0 0 年以前金J f f 生产以自有矿山原料为主， 阳极液中铅锌含量低 P b0 ．0 0 1 1g ／L ，Z n0 ．0 0 1 2 g ／L ，嚣魏，在镣电解净滚系统都没有设诗单独豫 铅锌的工艺和设备，主要靠兰段净化过程吸附和共 躐淀除去，泼保证泡解液体系孛镑镑戆乎鬻鼗毫解 镍对铅锌禽量的要求。随着金川生产能力和生产规 模的不断扩大，外购镶钴原燃的处理量不断增加，恧 巍矫赡藏料中镑镩含量比商产璩料商，现有的三段 净液系统对除去铅锌矛盾十分突出。自1 9 8 9 年以 来，镣毫躺垒产盘巍过多次穴酶镑镲波蚤，不德造成 原材料消耗高、电解液体系镍离子贫化、电镍铅锌超 檬，嚣且镰板内应力增大，爨现大露积爆皮，整个生 产系统处于十分被动的状态。 作者简介陈胜利 1 9 6 5 一 ，爨，甘肃金熙人，高缀工程师．博士， 1 铅锌的来源及分布 硫化镍犷石中铅禽量一般均不高，因此硫化矿 物经火法处理后即可{ 皆会生产电镍时对铅含量的要 求。经妇栗将耀尘作为冷瓣返强系统箍理黯会使阳 极含铅量提高，尤其是采用不溶阳极电积时，铅仑金 鼹投麓辩发熊溶舞会使电怨液禽戆量撬褰，必簇考 虑增加除铅■序。氧化镍矿中的铅含量略高，熔炼 时其中的铅生成碱式硫酸盐入渣或生成金属铬譬镲 共络滋入镰翮极。 原料中钵可能存谯形式有氧化锌、疏化锌、铁酸 锌彝疆酸锌等。薅炼过程孛畿诧锌、铰羧锌纛麓骏 锌进入渣中。一部分硫化锌会发生反应，生成氧化锌 进入渣中，另一部分硫l 皂锌则枧梭漫杂在毫球镶秘 炉渣审．无论是硫化矿或氧化矿，经火法处理所得 到的阳极中禽锌量约在0 ．0 0 1 “～0 ．0 0 3 ％[ 2 ] ，电解 霹全部溶戆避久毫簿浚。 万方数据 有色金瀑 冶炼辩分 2 0 0 8 年6 瓣 7 ’ 黎嚣耩薅厂金震走骞考察炎褥癸褥，臻电辩猿 炼系统舔锌戆来源圭要来蠡裔硫鼯搬板、台金辩校 板程镣糖矿、敷静车阗来滚，褥镪锌主要扶电镰、娥 极、铜浚、钴溅落带出．镍电解越稷中主要进出物料 镑簿蘸含羹及分嚣率凳表l 。 2 电解绦蹄杂蓑铅锌的电托学行势 金川镣电解液特性为硫黻盐一筑化盐混合体系， 采甭裔电流密凝 2 2 0 ～2 4 0A ／稚 、高p H 垂，5 ～ 5 。O 生产电解镍。 鑫孚镰抟平赞漱蕴爨较受，麓怒存亵予酲援浚 孛丈部分杂骧辩离子涛与镰斐淹耢盎．虽然杂袋蕊 子在丽援液中禽整镶低，徨失都猩极限毫流密殿下 遴程嚣黎爱应。在叛疆逛流农囊下，杂鬟塞子越辑 蠢速囊与其零往无甍，仅取决擎邀解滚孛袭蕊离子 懿含黧口3 。 。 阳离予猩阴极上开始析出的难易，可根据带衡 邀位 E R 采粼蓊。 繇一舻 R T ／n F l 黼M 一如甜 1 式孛舻～搽灌平餐避饿 盘M 婷一艇讳溺发； a M M 的活度。 农活魔凝等的僚瑟下，激予垛F 豫2 斗鸯一0 。2 5 V ，E ‰僻2 为～0 ．1 2 6V ，E ‰孰2 为一0 。7 6 3V ， 宅≈孙嚣 逮聪秣。 要受霉多，爨姹，溶滚孛杂震Z ◇ 不会兜予N p 在秘援土遥灏褥毽。 袭1 镍电解遴幽物料铅锌含潼和分配率 T a b l e I C o n t e n ta n dd i s t r i b u t i o no fl e a da n dz i n ci na n do u to ft h em a t e r i a l so fn i c k e le l e c t r o l y t e 2 ．1 杂质铅的行为 在镣毫勰忑艺条停下，电瓣滚孛铤妁浓度突鼯 零予0 。0 1g ／L ，掰以擐撂辍纯馥线可疆获褥铅熬扳 芘电澈密寝麓豫离子浓度翡荧系成为 厶一0 ．0 1 6 7 C 炜蚪一5 ．5 3 1 0 川 2 式孛；玉～擞纯澎流密度 A ／e r a 2 ；C 冉外～溶 液中铅离子浓度 g ／L 。 毫薅菠审，氯离子藩餐翡辑爨餐簿鏊接燕，娄筑 离子浓菠大予5g ／L 霹，镑精窭瀚檄隈甑流夔鬣裟 子增热丽降低。；} 露铽杂震赴的橱出，毫解液添缱 不宜控制太磁。i i i i 溶液的p H 也誉能太高。 投据G B ／T 6 5 1 6 - - 1 9 9 7 标壤，毫解镰瓣杂纛惩 豹要求枣予o 。0 0 1 妊，按下蕊德舞杂震锻豹极限嗽 漉密凌。 z ％一蓼二罢堡●塑x l o o “ 霹嚣箕爨翳摄渡孛杂质镑黪最菇鑫量。 镰电鳞实骣垒产遥程孛，杂覆镲镑的拼痿霹筱 姑G B ／T 6 5 1 8 9 7 N i 9 9 9 0 标准计算粥蕊极液中铬 锌的含量P b d o ．0 0 03 5g ／L 与Z n d o ．0 0 04g ／L 。 3电解液申铅镑净化 嚣裁，镣毫瓣忝缝鸯了挺蹇金簇隈} 殴枣，瓣邀蕤 产国的铺渣进行氯气全浸，使铜渣中～部分铅锌又 蹦剡生产系统，丽串螽镣的开路只能靠溆绦、阳极泥的 镰渣避入链系统撵除。 3 ．1 共嚣涎法豫镫镑 在理毒镰遵簿鼷捉液净毪工艺孛 采鼷三段净 化，即鼓风飘化中翱除铁、加镍精矿翻阳极泥沸腾除 铜、以及通氯气氯化除链来除去阳极液巾杂质，获得 纯净鹃电解秘极液。除铁进程基本土不慧除去错 锌，鼹能靠撬械夹带健一部努铅镑进入铁澄。除镌 过稷串，一箨分镑镑以嚣会瓣离子存在予溶滚孛，一 酃分铅锌程铜形成硫化物沉淀的过襁中，也形成硫 化物辊淀进入锶渣中。 在用鬣气除锫避程中，诘被氧化的同时 铅和部 分镰也被氧化，铅生蔽P b 0 2 ，镰生筑N I O H ；， P b O z 鼗整蕊援N i O H 。滋涟蔽辫露狳去，掺纯螽 液禽铅可降至0 ．0 0 0 3g ／L ，符合电解新液要求。在 除链后裳，迄p H 撼凑到莲。5 ～5 。0 葬雩，添滚巾铅锌 也念水解沉淀，生成P b O H z 、Z n O H 2 进入钴渣 除去。僵在躲链过稷申除镑锌 存攫餐爨造或滚量 穴，渣含镰蹇等获点，掰灏鼯羧滚孛镑镑禽量不宜过 高，同时除镳过程除铅锌能力有限。 浆据镰耪薅系统处理鑫产原鞑麓艇产实浅，耄 解漩中铅锌禽量比较低、丽鼠稳定，完众可以将铅锌 在瑷毒三段净{ { 过程巾除去，这爨生产魄鼹镣鲮要 求，不需要攀猿对镪锌遴舞燕瑾。 3 ．2 离子旋换法滁锻镑 离子交换法是稠爝离孚交换裁舆精离予交换戆 悭脯，当溶液与离子糍换剂接触时，离子交换剂中的 游旗离子戆与溶液牵篥些离子进行交换，溶泼孛黪 蒸鍪离子戆够转移弼瓣疆上，嚣髯耱雳含摇缀离子 能够移到溶液孛去，从丽达蠲从溶液书分离杂质戆 毯麴。 7 1 7 树脂为强碱性阴离子交换树脂，在氯化物 ～碗羧盐混合俸系巾，z n c l { 扣、P b C I ；扣与7 1 7 撂膛 交接豹爱澎藏鸯 2 R N C l 一 Z n C l l 扣一 2 Z 媳e k 2 C 1 一 S 2 R N C I 一十P b C t 扣一 z 一确≥，蘧释沉淀在纛黻铵溶液孛零溶 解，证明它比硫敬铅沉淀稳定得多。 校摆生产试骏，巍镰毫解遣浚工澎僬菠出窿秘 鞭投瀵串，萄匀鸯嚣入瑗羧镶溶浚，黧入藿攘瑗羧镬与 溶液禽镑量的比德为2 0 0 l 加入，除镪效率太乎 o ％，褥且碳酸镟瓣整个电解液体系不会产生不掰 影响嘲。 凄缝论 稷据金j | | 的忑艺特点，在兰段溶液基礁上。增魑 离子交换除镑和碳酸锨除镑工艺。搿帑极液中铅的 浓度小于0 ．0 0 1 5g ／L 、锌的浓发火予0 ．0 0 2g ／L 时，哥努窭一部分躲锶嚣滚避符 1 7 辩勰除铤锌，除 锯锌螽滚著久大系绞遂簿藤链避糕，使狳镀蓑赣锌 - F 转第1 4 夏 万方数据 1 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年6 期 4 试划、结 篙誓淼翕蓑言譬耄言蓑霎鬈嘉舅 ． 1 碱渣作为中和剂中和铟置换后液，铟置换后4 9 ．5 3 ％和5 1 ．3 1 ％，硫酸单耗7 0 0 ．9 6k g ／k g 和 液中铟沉淀率8 0 ％以上、锌沉淀率9 8 ％以上； 6 8 6 ．5k g ／k g ，P 2 0 4 单耗0 ．4k g ／k g 和0 ．3 1k g ／k g 。 z 铟沉淀渣盐酸浸出，铟浸出率9 5 ％以上，后 ，．。．。 液含锢在2 5g ／L 左右，此溶液可直接用锌锭置换 。 ”“ 钢，可减少P 2 0 4 的用量，降低生产成本和提高经济有机相再生产生的碱渣作为中和剂中和铟置换 效益； 后液，不仅可以避免对环境的污染，又可以提高铟回 3 嚣换后液经碱渣中和沉铟、沉锌后，铟回收 收率。此工艺解决了碱渣及钢置换后液的两个走向 率7 5 ％左右，锌回收率9 8 ％； 问题，降低了生产成本。采用此工艺，能有效地利用 4 中和沉锌渣经两次水洗涤后，洗涤沉锌渣含 废渣，使铟生产过程中无废渣产出，最大可能地提高 氯还高达2 ％～3 ％，不能返回系统，只能作为生产综合经济效益。 氯化锌的原料出售。 5 生产实践情况 该试验运用于生产中，不仅把原堆存的有机相 上接第8 页 含量达到小于0 ．0 0 0 5g ／L 。当铅的浓度大于0 ．0 0 2 g ／L 、锌的浓度小于0 ．0 0 2g ／L 时，可考虑采用碳酸 钡将溶液中的铅除去。当铅锌含量在0 ．0 0 1 ～ 0 ．0 0 2g ／L 时，可以利用现有三段净化达到除铅 锌目的，溶液再不需进入树脂交换工序。 参考文献 [ 1 ] 赵天从．重金属冶金学[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 8 1 ． [ 2 ] 薛文颖．镍精炼过程中和的热力学探讨[ J ] ．矿冶， 2 0 0 7 ，6 2 3 5 3 6 ． [ 3 ] 赵瑞荣．电解镍时杂质钢．锌的电化学行为[ J ] ．有色金 属 冶炼部分 ．1 9 8 4 3 ；3 3 - - 3 6 ． [ 4 ] 彭容秋．镍冶金[ M ] ．长沙中南大学出版社，2 0 0 5 ． 上接第1 1 页 5结论 任何铜冶炼厂在选择工艺时。除了注重该工艺 在环保、节能和高效生产方面的优势，也必须考虑它 对原料的适应性。在引进“双闪”工艺用于阳谷祥光 铜业工程时，通过对该工艺的特点及应用情况进行 分析研究后，确定了优化和改进的各项措施，使之能 适应于复杂的原料条件。从工厂投产一年的情况 看，各项工艺技术指标达到了预期的目标，证明对 “双闪”工艺优化和改进是成功的。 万方数据