金川镍电解精炼的技术进步及发展趋势

1、金川镍电解精炼的技术进步及发展趋势2001年第2期金川科技?2l?金川镍电解精炼的技术进步及发展趋势金川公司第二冶炼厂刘冬莉【摘要】主要论连了近年来镲电识辅烁的工艺技术进步壮况及发展趋势.【关键词】电解精炼电藏密度回收率离于交换浸出O前言金川镍电解精炼车闽于1966年建成投产,设计能力年产1万t电解镍.投产后生产一直处于被动状态,生产工艺和技术条件不稳定,电镍质量差,镍回收率低,材料和能源消耗大,生产成本高.至l卯7年电镍产量仅达5502t.1电镍品级率61.75%.直收率53.92%,回收率为96.30%.从19”/8年国家将金川列为三大矿产资源综合利用基地之后.联合全国科研院所,太专院校和

2、兄弟单位,积极开展了科技攻关.尤其在近年来,为太幅度地提高电镍产量.提高经济效益,在生产中积极推广和应用新工艺,新技术和新材料,不断改进生产工艺和技术条件.在1983年改扩建的1.8万t的基础上,1990年又新增68个电解槽,使一期电解镍产量达3万a.加之二期镍电解工程到目前金川镍电解精炼生产能力已达到年产4万t的规模,技术经济指标也大幅度提高.1金川镍电解精炼的技术进步1.1硫化镍阳极高pH值,高电流密度新工艺金川镍电解精炼采用硫化镍阳极隔膜电解生产电镍的工艺.pH值2.53.0,电流密度150160M.自1966年投产后.始终存在槽生产能力低,电镍质量差,原材料消耗高等同题,严重制约了产量

3、和经济教益的提高.8O年代应用科技进步成果采用了高pH值,高电流密度的电解工艺,电解液pH值提高刭4.55.O,电流密度增至220240A,同时改变了相应的技术条件使电解生产能力提高了60%,电镍一级品率由1979年的79.22%,上升到90年代初的90.10%,吨镍的酸,碱,水,汽等原材料消耗大幅度降低.1.2黄钠铁矾法处理高镍铁渣的生产工艺镍电解精练阳极液的净化采用除铁,除铜,除钴三段连续净化的工艺.净化除铁采用空气氧化中和水解沉淀法.产出的高镍Fe渣台镍2o%,每吨电镍有45镍量随铁渣返回转窑处理,再经过熔炼,磨浮,熔铸等工序,造成金属的损失,且大大增加了加工费用.为了提高镍的电解精炼回

4、收,每生产1t电镍大约产出含镍4o%,含铜20%的高镍铜渣165kg左右,为了回收这部分镍和铜.过去的铜渣处理是将铜渣在露天堆放.晒干后送反射炉铸成高铜阳极.再经酸性造液法产出镍溶液和海绵铜达到镍铜分离目的,该工艺流程长.金属物料在往返运输过程中损失多,镍直收率低.降低了反射炉和电解的生产能力,同时使用高铜阳极板造液,?22?金川科技2001年第2期电效低工作环境恶劣,9o年代以来,针对铜渣处理做了大量的研究和实验工作,在1991年8月一lO月成功地完成小试验以及工业性试验,到年底投入正常生产.浸出液含镍在180g/L,含铜80L左右,经稀释后送往造液,浸出渣含镍,铜小于2%,硫大于85%,铜

5、渣浸出工艺的应用使车间的直收率有了质的飞跃,由原来的66%提高到目前的74.41%.并且工艺操作简单,反应速度快,浸出效果好.氯气浸出工艺流程图如图2.净化铜噩一国掣区蓝rl塾垫Ir生_堡墨返造渡脱铜送阳极泥系统图2氯气处理铜渣工艺流程1.4含硫活性镍的研制“含硫活性镍”是6O年代初期由国际镍公司(Nco)首先开发出来的一种镍产品,由于它具有许多显着的优点,目前在国外已得到广泛应用.随着国内电子工业,特殊电镀,电铸,滚铸等方面的迅速发展,以及先进生产线的引进,含硫活性镍有着较大的应用前景.金川公司为进一步提高经济效益,调整现有的镍产品结构,与东北大学成立了产品开发试验小组,进行了”舍硫活性镍”

6、的工业试验.试验取得了较大成功,生产的含硫镍板含硫均在o.0lo.03%范围内,并具有较强的化学活性,达到了预定的技术指标.并且确定了最佳的生产技术条件和操作条件,从而保证了今后生产的顺利实现.其工艺流程如图3.图3含铜硫活性镍研制工艺流程表1试验控制技术条件1.5活性硫化镍除铜新工艺的试验成功金川镍电解阳极液除铜一直采用镍精矿加阳极泥法,该方法操作简单,反应速度快,并且能够补充一部分镍离子.但产出铜渣含镍40%,含铜20%,每吨镍渣量在l65k左右,不能直接并入锕系统.1992年中试试验研究了”活性硫化镍除铜新工艺”,该工艺采用高活性除铜剂,通过控制除铜剂的加入量,除铜过程中的氧化还原电位,

7、可以实现除铜深度和铜渣中铜镍比两项指标同时合格.除铜后液含CuO.oo28L,铜渣中Cu/Ni20:1,可直接送人铜系统.工艺流程如图4.图4活性硫化镍除铜工艺流程1.6离子交换技术的应用金川有色金属公司自60年代以来,镍电解生产一直采用除铁,除铜,除钴三段连续净化工艺,由于自产原料其它杂质含量不高,净化工艺能够满足生产合格电镍的要求.近年来,随着公司电解镍产量大规模的提高,单靠自产原料已不能满足生产的需要.要弥补这个缺口,必须外购原料.从已经处理过的外来原料成分看,普遍含铅锌较高.虽然目前的净化工序能带走一定的铅锌,但无法处理铅锌含2001年第2期金川科技23?量较高的原料.为此采用了中南工

8、业大学的密实移脂除锌.动床离子交换技术,选择用D363树脂除铅,13201树(1)离子交换技术工艺流程(如图5)(2)离子交换除锌基本原理反应方程式:吸附:cL一+NCI=(N)cL+2(11解析:(N)2z|lc+20=2R4NOH+znckq=ZnCI+2HC1再生:凡NOH+HC1=凡Ncl+H20图5离子交换工艺流程密实移动床流化床扬液器(1)树脂高位槽(2)(3)(4)(3)离子交换除铅基本原理反应方程式:吸附:Pbck一+R3HNO=面雨瓦+2C1一(5)解析:(硎)2Pbc+2H0=2N+Pbq+20H一(6)PbCl,=PbCI+2HCI(7)再生:R3N+Hcl=HNCl(8

9、)(4)离子交换除锌,铅的主要设备1600mm×12500II11100×5630rlrlnl1600mm×17001600rlxl×l600ITn1.7工艺设备的改进(1)管道混合器在除钴过程中的应用镍电解液净化除钴采用将氯气与铜后液在直径为200n,长为80m的管道中进行混合,然后进入75空气搅拌槽,园该反应管道全长为直通管结构,且氯气压力很不稳定,常在0.30.6MPa内波动,易使氯液在管道的初始阶段形成层流,混合开始就不够充分,为确保新液的合格率,在除钴增设了两台玻璃钢螺旋叶片式管道混合器,该混合器是一种直接在管道中装设固定螺旋形叶片向强制性气液

10、混合接触反应装置,其传质能力较强,混合时间短,扩散效果可达到90%以上,根据这些特点将两台混合器分别装于除钴系统的始端的中端,使得氯液一开始就进行激烈地震混扩散,达到充分混合,反应较为彻底,使除钴效果良好,同时使余氯的排放量由?24金川科技2001年第2期降低反射炉渣含镍的生产实践金川公司年至1996年渣含镍指标很不稳定,在6.4%一10.55%之间波动,依此计算.每年有相当数量的金属镍随炉渣进行返流程处理.增加了加工成本,又造成了金属镍的工序流失,从而影响了回收率的提高.1反射炉生产概况1.1生产工艺流程生产工艺流程如图1所示.排空图1反射炉生产工艺流程图l015g,降到15g,为增加氯液的

11、反应时间又将80m反应管道加和到100m,反应效果更佳.(2)新型平板压纹机的应用镍始极片经过对辊压纹机一闪滚压后,仍存在一定塑性变形和弯曲倾向,这种变形弯曲倾向在始极片下槽电解一段时间后,进一步补放大,结果导致出槽困难,影响镍板上观质量.同时经常出现隔膜袋刮破现象造成隔膜袋消耗上升.这个问题一直制约着电解过程的优质,高效生产,为此金川公司自行研制了一台平板压纹机,并将代表”金驼牌”商标的骆驼图案也刻在模具上,经压制后的始极片成型后不需再进行同矫正,一次出槽,有效地提高了电镍质量.除以上工艺技术及设备的改进外.近年来,变频调速器的应用,钛种修复新技术,防腐新材料的引进以及碳酸镍上清液的利用,圆筒真空度的提高等,都不同程度地提高了镍电解精炼的生产效益,降低了成本,拓展了镍电解生产的途径.2发展趋势(1)镍产品的多样化随着镍在电子,能源,航空,机械,宇航等领域越来越广泛的应,用,金川公司应开技术含量高,具有高附加值的高,精,尖产品,品种应更加丰富多彩.如co公司除生产镍块,镍丸,镍粉,镍铁和镍的盐类产品外.仅开妹镍合金就达80余种,几乎能够满足各行业对镍合金的需求.同时,开发生产镍的储能材料(如电动汽车,电动火车的储能电池,取暖屏蔽技术等等)已正成为一个新的发展趋势.(2)氯化精炼新工艺的应用氯气浸出高冰镍的氯化精炼工艺作为湿法镍