不溶阳极电积镍调酸方式的改进(新鑫矿业)

不溶阳极电积镍

调酸方式的改进新鑫矿业阜康冶炼厂电解车间工艺攻关小组二00七年十二月发表人：张宇飞新鑫矿业阜康冶炼厂

QC成果交流材料前言

新鑫矿业阜康冶炼厂选用国内先进的精镍湿法冶炼---硫酸选择性浸出，不溶阳极电积生产金属镍。此工艺比传统火法炼镍，工艺短、能耗低、物料净化过程简单。但随着电镍产能的扩大，原料中S品位的升高，综合回收项目的不断技改建成，主流程酸在不断膨胀，阳极液积压，消化不掉。直接影响镍系统的金属平衡，工艺流程的正常运转。工艺上采用Na2CO3中和体系酸平衡，年耗碱量逐年增加，镍直收率下滑，设备运转达到满负荷运转，水、电能耗上升，操作成本增加。针对这一系列工艺难题，我们从宏观角度对此工艺生产过程进行攻关，取得了较好的效果，获得厂QC成果一等奖，昌吉州优秀QC成果奖。工艺流程简介水淬高冰镍球磨常压浸出常压浸出加压浸出电解镍电解镍生产常压浸出液浸出渣送铜系统NiCO3、二次母液电解阳极后液加压浸出返滤液

水淬金属化高冰镍是镍系统工艺原料，其金属主要以硫化相、氧化相及合金相等形式共存，球磨粒度达到－325目后，经两段常压将HGM中合金相的镍全部被浸出，氧化相则通过加压浸出。

H2SO4

、CuSO4提供常压浸出镍所需的SO42-，加压浸出镍同样是生成NiSO4，以硫酸盐形式进入溶液中，电解镍生产，SO42-与阳极上产生的H＋结合生成H2SO4返回加压浸出。生产过程Ni、H2SO4被闭路循环利用，达到镍系统工艺酸平衡。酸含量的不足或过高会造成HGM原料投入不足或过多。在常压和加压浸出过程中，加压浸出返滤液和电解阳极后液酸含量的稳定，是确保常压浸出生产工艺稳定，加压浸出率及加压浸出液铜、铁、酸含量稳定的关键，是确保工艺生产稳定及电解镍产量的关键。一、小组概况小组名称电解车间工艺QC小组小组注册号FYQC08－2007小组类型攻关型成立时间1995年活动日期2006.12～2007.8活动次数20次学习次数3次小组成员序号姓名性别年龄文化程度职务组内职务备注1许钢男34大专主任组长本小组活动共提出合理化建议5条，全部被采纳。小组接受TQC教育平均达80课时以上，小组平均年龄37岁2张宇飞男36本科技术员付组长3李宏忠男41高中班长成员4徐勇男36高中班长成员5南军男36高中班长成员6董永山男34技校班长成员7盛祖贵男38本科生产付厂长技术指导二、选题理由2007年镍系统达产，一万吨/年原系统逐步向新系统转移Na2CO3中和体系酸的能力确定课题采用二段常压浸出、二段加压浸出，二段加压20％的硫被浸出来，由系统的金属平衡，系统富余的酸量为11.21吨/天，采用Na2CO3中和，现有设备能力不能满足工艺要求。除钴后液调酸量增大，从生产分析，主要体现产量增大，补入酸量增加，成本压力较大，劳动强度也相应增加。正常为3.9吨/天，即每天降酸量3.6吨，富余酸量在镍系统，平衡控制不易保证。不溶阳极电积镍调酸方式的改进三、现状调查1、06年9～12月份使用精致硫酸调酸，统计往体系补入98％的精致硫酸量：项目月份9101112合计精致硫酸（t）6.4636.3536.8746.68926.379电镍（t）264.883262.532311.053263.761102.228精致硫酸单耗（t/t.Ni）0.02440.02420.02210.02530.0239

在4个月中，精致硫酸平均单耗0.0239t/t.Ni，以月产电镍500t计，月投用精致硫酸11.95吨。在体系金属量不平衡情况下，需增加Na2CO3的投入量12.92吨来降酸。2、铜系统产能增加后，返镍系统二次母液可预见性增加，每天返液量增加到12.6M3，折酸约4吨，用Na2CO3中和的办法解决这部分的平衡，需投入5.2吨/天的纯碱。表一3、原料中含硫在二段加压中20％被浸出来，系统富余酸量467.103kg/h，折阳极液（Ni55g/L，H2SO458.43g/L计）3.109m3/h，即富余的酸中含镍金属170.995kg/h，含酸181.66kg/h。则沉镍耗碱量、中和酸耗碱量合计为791.556kg/h（过量20％计），每班合计投碱量6.33吨。4、通过技术改进，中和酸的设备能力由3.9吨/天扩大到6.6吨/天，富余的酸仍没有开路，镍系统金属量不平衡。

四、课题可行性分析2月份进行项目验证，对阳极液成份及洁净度进行分析：过滤后的阳极液主要元素含量：元素NiCoCuFePbH2SO4平均值（g/l）55.60.00110.00920.00170.006975.71表二

阳极成份中Cu、Fe符合工艺要求，Pb在0.008-0.012g/L之间波动，超出电解液Pb在0.005g/L以下的要求。我们进行阳极液除铅小试，前液样含铅0.011g/l，按铅量的400倍加入碳酸钡，并加温鼓入空气，后液样含铅量下降至0.0064g/l，除铅有明显效果。进行理论计算论证，由于溶液中成分和各金属含量变化的影响，调酸的阳极液补入量与［H＋］摩尔浓度不是线性对应关系。由除钴后液PH值在4.2～5.5之间的变化，电积工艺要求调酸PH值3.0～3.5之间，从现场实测调整论证，阳极液调酸平均用量与阴极液循环量比值平均在0.0182︰1，即：阳极液的调酸补入量是阴极液的1/55倍。调酸后的阴极液主要元素含量分析如下：其各含量均达到电积前液阴极液的化学元素标准。阳极液中悬浮杂质较多，不符合电解液要求。元素NiCoCuFePb工艺指标（g/l）>85<0.01<0.01<0.01<0.005含量（g/l）95.20.00270.00380.00130.0049表三五、设定目标值

06年9～12月份精致硫酸实际单耗量平均为0.0239t/t.Ni，需耗碱量0.0259t/t.Ni，根据课题可行性验证，通过工艺改进，净化除钴后液调酸所投用的精致硫酸、对应的碱耗量均可达到零的目标值。0.02590.023900目标现状目标现状现状与目标值对比图六、原因分析

小组全体成员针对“用阳极液调酸”的问题,通过系统图分析原因,共提出大小原因16条,其中末端原因8条。碳酸镍、二次母液、返镍液、洗水进阳极液含酸浓度波动大影响用阳极液调酸因素人员物料工艺设备新工艺掌握慢创新意识差化学成分混杂有机含量超标溶液纯净度不达标岗位人员不稳定PH值不稳定体系氯离子超标铅阳极质量差铅含量超标加入量变化大悬浮颗粒、杂物多培训不到位专业技术水平不高七、要因确认

我们根据8条末端原因,制定了要因确认计划,并逐一进行了要因确认,见下表:序号末端原因确认内容确认标准确认方法负责人确认结果是否要因1岗位人员不稳定调酸岗位人员是否稳定调酸岗位人员应稳定现场调查三年来调酸人员是否稳定许刚张宇飞三年来调酸人员稳定否2培训不到位调酸人员是否经过培训是否有操作经验调酸人员按照年培训计划进行并具有相关的经验现场调查调酸人员的培训和操作经验情况许刚张宇飞调酸人员每年经过二次培训和考试，并具在相关的操作经验否3专业技术水平不高调酸技术水平是否达到工艺要求单槽和连续调酸一次合格率达80%现场抽查4位调酸工技术水平徐勇李宏忠4位调酸工调酸合格率均能达到100%否44种液进入阳极液阳极液中是否含有4种溶液中的成份铜、铁含量是否大于0.01g/L取样化验分析铜、铁张宇飞南军3个周期的铜、铁含量80%均在0.01g/L以下否5有机含量超标阳极液是否含有机溶液有机物大于1.0mg/l以上现场取样化验分析油含量张宇飞李宏忠12组样有机含量均在4～22mg/L是6悬浮颗粒,杂物多是否有明显黑点颗粒滤纸上无黑点,滤纸干净取样用中速滤纸、真空泵过滤张宇飞南军6组样过滤后,滤纸上有黑点.杂物是7酸浓度波动大电积后液酸浓度是否控制在工艺要求范围酸浓度在63～70g/L范围占95％用酸碱滴定法测量单槽电积后液张宇飞许刚64台电积后液合格率占20%是8铅含量超标抽样分析铅含量是否超过工艺指标要求铅含量小于0.005g/l以下取综合样化验分析张宇飞徐勇6组综合样铅含量最低0.008最高在0.012g/l是表四要因确认表八、制定对策序号要因对策目标措施实施完成时间1有机含量超标降低阳极液中的有机含量有机含量控制在0.2mg/l对调酸阳极液进行除油许刚张宇飞2007.32黑浮颗粒.杂物多提高阳极液纯净度过滤纸干净.无颗粒物①增加过滤板框②调酸阳极液与混合液分开贮存张宇飞徐勇李宏忠2007.23酸浓度不稳定稳定袋内镍落差；控制供液均衡；阴阳极导电良好酸浓度在63～70g/L范围①电流与镍匹配②增加供液高位槽③绝缘材料和方式的改进许刚张宇飞南军2007.54铅含量超标降低调酸阳极液中的铅含量铅含量控制在0.005g/l①增加除铅净化工序②更换腐蚀阳极板③HCl烫洗改为H2SO4烫洗张宇飞董永山南军2007.4表五对策表九、对策实施措施一：有机含量控0.2mg/l。调酸阳极液经过70M³/h组合式除油装置，超声波气振分离有机，纤维丝、纤维球过滤，有机含量均达到了0.2mg/L以下。

样号阳极液1＃2＃3＃4＃5＃6＃7＃8＃9＃除油前（mg/L)17.510.117.520.815.315.411.721.015.3除油后（mg/L)0.180.180.090.20.140.160.180.190.14措施二：过滤纸干净.无颗粒物。增设净化阳极液的设施，2007年2月9日～15日用闲置设备22M2手动暗流板框压滤机、10M3玻璃钢贮槽、DN50工程塑料泵将电积后液的阳极液进行一次过滤，滤布选用密度为：经线152根，纬线102根120－16涤纶布，阳极液纯净度达到工艺要求。措施三：酸浓度控制在63～70g/L

制定《镍、电流强度和PH值的工艺对应表》稳定袋内镍落差在38～42g/L。增加3台阴极液高位槽实现每20台电解槽的单独供液。将阴阳极橡胶套改为PVC绝缘板，提高电效。为稳定和提高调酸PH值的精确度，对除钴后液进液量和阳极液调酸量增设电磁流量计，并为精确补加阳极液，在调酸槽旁设计制作了一个2M3的阳极液计量槽。流量计除油装置22M2板框10M3调酸槽计量槽70M3/h滤渣送磨浸除钴后液净化阳极液工艺、设施系统图阳极液调酸阳极液措施四：铅含量控制在0.005g/l1、将电积后液的混合液贮槽和调酸阳极液贮槽分隔开，在纯净电积后液储槽内按铅量的400倍加入碳酸钡，循环一定时间Pb于BaSO4共沉淀，进板框过滤。

2、每月底对铅阳极普查一次；将HCI烫洗改为H2SO4烫洗，降低体系中的Cl离子浓度。电解槽NiCO3、二次母液、洗水混合液纯净阳极液BaCO3净化阳极液工艺、设施系统图板框过滤十、效果检查从工艺稳定上看：利用含酸在65g/l左右，体系内多余的酸量进行除钴后液调酸，完全停用98％精致硫酸调酸,使投用的精致硫酸、对应的碱耗量均达到零的目标值。调整PH值，进一步稳定了镍系统平衡，对体系稳定有很大的促进作用，使系统工艺更加的适应大生产要求。同时，减少了调酸PH值的波动。制备NiCO3的设备处理能力由投碱量的3.9吨/天，增加到5.4吨/天。确保镍系统体积和金属的平衡。

对比类项目

PH值瞬间波动范围波动差值用精制硫酸调除钴后液

2.7～4.11.4用阳极液调除钴后液3.0～3.5

0.5表七PH值波动对比表统计改用阳极液调酸后，6～11月份电镍化学品级率，均能100％达到国标Ni9996的成份标准。

电解镍元素杂质含量（％）CoCuFePbCSNi9996品级标准0.020.010.010.0010.010.0016～11月份组批抽样2007－27416～90.00960.00390.0020.00090.00440.00092007－30923～280.00780.00350.00140.00070.0070.00092007－2499～160.00660.00350.00120.00030.0040.00062007－37910～50.00460.0010.0010.00030.00930.0012007－40453～170.00560.0010.0010.00030.0010.00072007－4258～10.00580.00180.0020.00030.00560.00076～11月份用净化后的阳极液调酸，增加阴极液循环量1356.1M3，按阳极液含Ni浓度55g/l计，增加Ni金属量74.58吨。这对在低流量供液时，能缩短间断供液时间，保证供液的均衡，减少袋内Ni贫化现象起到了弥补作用，促进了工艺进步。表八6～11月份电镍化学品级率对比表1、1-5月使用精制硫酸调酸情况：月产电镍1382.067吨，调酸总量30076.04m3，精制硫酸耗量31.144吨，产生运费2076.26元，精制硫酸成本8.401万元。碳酸钠成本6.468万元。2、6-11月阳极液调酸情况：电镍产量3072.989吨，阳极液用量1356.1m3，调酸总量73072.31m3，运费、精制硫酸成本、碳酸钠成本均为零投入，设备技改投入3万元。十一、直接经济效益项目对比表

项目对比类电镍产量吨调酸总量M3精制硫酸单位成本元/吨．镍运费成本元/吨．镍碳酸钠单位成本元/吨．镍备注1～5月精