熔剂萃取-高效生产硫酸镍的生产实践

熔剂萃取-高效生产硫酸镍的生产实践

金川是中国最大的铜理生产厂。在其原材料中，有价金的金属，如铜、铜、铜和铜。在精炼、提取和分离过程中，生产了大量不同浓度和介质的铜溶液。这些溶液是用溶剂收集的，并经过提取，以生产高质量的铜酸钠。这是一种有效的工艺方法。硫酸镍溶液的制备项目改造采用萃取提钴后的硫酸镍溶液作为原料。溶液除Ca、Mg、Na外，并含有一定量的Cl-，其他杂质均比较低。首先在溶液中加入NaF化学沉淀Ca2+、Mg2+，使之形成CaF2、MgF2，经过滤后脱除。溶液经P204萃取使Ni2+进入有机相，再用硫酸反萃将镍转入水相，使Ni2+与Na+、Cl-分离形成纯净的硫酸镍溶液。由于萃取产出的硫酸溶液中夹杂或溶解有少量的萃取剂或有机质，溶液再经除有机物后送去蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤、干燥等，得到最终产品。除油工艺对硫酸合成的影响1.大型浅池澄清室箱式萃取器。传统箱式萃取器介质存量大，萃取效率低、分相慢、易产生第三相。浅池澄清室减少了萃取箱的深度，增加了宽度，加快了有机相和水相的分相速度。采用两个系列大型浅池澄清室箱式萃取器逆流萃取。每系列选取30级，其中萃取8级，洗涤8级，反萃6级，盐酸洗铁4级，萃余液、反萃液、再生有级澄清共4级。混合室尺寸1500×1500×2100mm，澄清室尺寸7000×2300×1150mm。整套萃取箱采用PVC塑料焊接。为消除大型萃取箱运行过程中因产生应力而发生形变或开裂，设计中采用了级间应力消除技术。萃取系统中取消了常用的高位槽，采用流量自动控制系统控制进入萃取器的料液、有机相、洗涤液、反萃液等流量参数。采用电导检测与控制实现萃取过程的水相或有机相连续。采用酸度检测与控制，温度检测与控制实现萃取系统主要工艺技术参数控制。使萃取过程运行更加平稳，指标更加优化。大型浅池澄清室的使用仅减少箱体溶液，有机存留量就达343m3，节省了投资和运行费用。2.皂化。皂化在两台不锈钢皂化釜中加入NaOH中进行。采用碱液流量、温度检测及控制系统控制皂化率和有机相温度。3.除有机物。萃取产生的硫酸镍溶液含有一定量的萃取剂和磺化煤油，需要经过严格的除油过程才可能生产出高品质硫酸镍。除油分恒流隔油、气浮、纤维吸附、树脂深度吸附四段，以除去机械夹杂和物理溶解的有机物，使硫酸镍溶液中有机物含量小于0.5ppm。前两段除去的油经过磺化煤油洗涤、过滤后得到回收利用。4.蒸发。蒸发是整个生产中耗能较大的工序，经过理论计算和实验验证，本次改造采用了中央循环管式三效真空蒸发器，可在原二效的基础上降低蒸汽耗量28%。还增设了闪蒸器蒸汽和冷凝水回收利用装置。回收的冷凝水用于配置萃取用洗涤液，使洗涤液不再需要加热，减少了蒸汽耗量，并且使冷凝水中夹带的Ni2+在萃取中得到回收。5.结晶硫酸镍存在三种结晶形态。在低于31.5℃的硫酸镍结晶物为NiSO4·7H2O，在53℃以上为β-NiSO4·6H2O。而性能不稳定的β-NiSO4·6H2O在53℃以下时向性能稳定的α-NiSO4·6H2O转形，在晶形转变过程中，高温状态下形成的晶核和结晶体发生破坏而失去意义，最重要的结晶过程发生在31.5℃～53℃。因此，要尽可能缩短高温结晶时间，而延长在31.5℃～53℃间结晶时间。经过多次试验，确定了以下的结晶控制技术参数：快速降温区（95℃～55℃）→慢速降温区（55℃～46℃），在慢速降温区加入150～200kg/釜的晶种，→结晶终点温度(48℃～46℃)。原降温结晶过程控制为手动控制，使降温曲线控制不准确，晶种加入时机有偏差，产品粒径分布范围广，外观质量波动大。为准确地控制降温曲线，采用了PID算法进行降温曲线的自动控制。使结晶温度、降温时间、晶种加入温度，加入量，终点温度等参数得以准确控制。使硫酸镍晶体粒径从原来的0.5～2.5mm缩小到0.8～2.0mm。晶粒规则晶莹，粒径均匀，成品率达到95%以上。6.螺带式搅拌。搅拌结构形式是影响硫酸镍结晶过程的主要因素，通常采用锚式或框式搅拌结构，但这两种结构形式容易使结晶浆液形成层流，晶核与溶液相对静止，接触不充分，造成晶体粒径分布范围大，而且大颗粒结晶体沉积在结晶釜底部，使搅拌负荷增大，甚至“抱釜”。结合硫酸镍生产经验，研发了一种双螺带搅拌装置。试验和使用表明，螺带式搅拌更有利于硫酸镍结晶的进行，结晶体粒度分布均匀，粒径较大，而且不会沉积在釜底，消除了“抱釜”现象，单釜产量平均增加了500～700kg。7.气动上展式放料阀。当晶核成长为均匀规则的结晶体时，需将浆液通过阀门，管道输送到固液分离设备进行分离。过去采用不锈钢球阀或下展式塘瓷放料阀，由于磨损、夹料等原因关闭不严而漏液，在管道中结晶造成管道堵塞或由于晶体沉积，造成釜体短节堵塞，而放不出浆液，给操作带来困难。为此，研发了一种气动上展式放料阀，打开时，阀门向上顶入釜内，使短节处沉积的晶体被推开，使浆液向下流出，关闭时锥形密封面能有效地防止泄露。采用气动装置可实现远距离操作和自动控制操作，大大减轻了劳动强度。固液分离。固液分离设备普遍采用卧式往复推料式离心机，该离心机工作时，随着推料器往复运动造成结晶颗粒被挤碎和破坏，严重影响硫酸镍产品的外观质量和产量，为此选用了全自动上悬式离心机。该机适合于分离晶粒大、比重大，流动性较好，性质较松散的物料，非常适合硫酸镍晶体的固液分离。全自动上悬式离心机在低速旋转状态下进料，在高速旋转状态下离心固液分离，最后在急速制动条件下靠物料自身的重力作用快速卸料，从而保证了晶体的完整性和表面光洁度，提高了产品的外观质量和产量。且设备采用了先进的自动控制系统，实现了进料、离心速度，制动卸料的自动调节和控制，大大提高了劳动生产率。8.自动包装系统。离心后的产品经热风干燥、筛分后，进入自动包装系统。本套系统实现了计量、装、热合、缝包、倒装、计量复核及机械手码袋的自动控制，整条包装线仅需要2人操作看护，极大地减轻了工作强度，提高了生产效率。9.产品质量大幅提高。效蒸发器及