镍溶液的脱铜方法与流程

本发明涉及一种镍溶液的脱铜方法。

背景技术：

镍是许多工业品生产的重要原料。在镍的生产过程中，合格的电解液是保证镍质量的前提条件。镍溶液中都含有铜，铜对镍的质量有明显影响，因此，镍溶液的脱铜是镍生产必不可少的工序。目前镍溶液脱铜的主要方法有阳极泥和（或）镍精矿脱铜、活性硫化镍脱铜。前者脱铜效果不太好，渣量大，渣处理困难，而且在渣处理过程中还造成铂族金属的损失；后者需要在稀溶液中制备活性硫化镍，而且制备的活性硫化镍必须及时使用，否则在存放过程中会失活，影响脱铜效果，工艺匹配性要求很高，此外还有可能造成工艺系统的水不平衡。开发脱铜效果好、操作简单、脱铜渣容易处理的镍溶液脱铜方法具有较大实用价值。

技术实现要素：

针对目前镍溶液脱铜存在的问题，本发明的目的是寻找脱铜效果好、操作简单、脱铜渣容易处理的镍溶液脱铜方法，其特征在于将通过脱铁和脱砷处理的镍溶液输入反应器，加入脱铜渣、硫代乙酰胺和硫化钠复合溶液在超声波作用下进行反应。反应结束后，进行固液分离，得到合格溶液。分离出的渣洗涤后（洗涤方式和洗涤水用量与现有工艺一致）部分返回反应器，部分送高冰镍冶炼炉处理。反应器为机械搅拌反应器、管式反应器、折叠式反应器和迷宫式反应器的一种。反应温度为25℃～60℃。反应时间为8min～20min。每立方米溶液输入超声波的功率为2kW～6kW。硫化钠的加入量为理论量的120%～140%。硫代乙酰胺的加入量为理论量的3%～5%。脱铜渣的加入量为前批同量溶液处理净产生渣量（产生的总渣量减去加入的渣量）的100%～150%。复合溶液中Na₂S的浓度为150g/L～300/L，硫代乙酰胺的浓度由Na₂S的浓度和加入量及硫代乙酰胺的加入量共同确定。当采用机械搅拌反应器时，机械搅拌强度为30 r/min～50r/min。当采用管式反应器、折叠式反应器、迷宫式反应器时，溶液在反应器中的流速不小于1m/s。本方法的初次使用不加入脱铜渣。本方法的使用范围不限于金属镍生产中的镍溶液的脱铜，也适用于镍盐和镍氧化物等生产过程的镍溶液的脱铜。当用于金属镍生产中通过脱铁和脱砷处理的镍溶液的脱铜时，不需要调整溶液的pH值；当用于其它镍溶液的脱铜时，应当控制脱铜过程的pH值在4.5～6.0范围。

本发明的目的是这样实现的，含铜的镍溶液加入硫代乙酰胺、硫化钠和脱铜渣后，发生如下反应：

CH₃CSNH₂ + H₂O + Cu²⁺ = CH₃CONH₂ + CuS +2H⁺

CH₃CSNH₂ + H₂O + Ni²⁺ = CH₃CONH₂ + NiS +2H⁺

Na₂S + Cu²⁺ = CuS + 2Na⁺

Na₂S + Ni²⁺ = NiS + 2Na⁺

NiS + Cu²⁺ = CuS + Ni²⁺

通过上述一系列反应，溶液中的铜以CuS沉淀的形式被脱除，达到镍溶液脱铜净化的目的。

试验结果表明：当单独使用硫代乙酰胺时，即使其加入量为理论量的300%，溶液中的铜浓度仍然大于10mg/L；当单独使用硫化钠时，产生的渣中含有大量胶体物质，很难进行固液分离；当两者结合使用时，既可深度脱铜，满足现有工艺要求，脱铜渣的沉淀和过滤性能也很好。

脱铜渣部分返回使用可降低脱铜剂的用量，同时降低脱铜渣的总产生量。

输入超声波的作用是加快反应的传质过程，大大缩短反应时间。

当采用管式反应器、折叠式反应器、迷宫式反应器时，溶液在反应器中的流速不小于1m/s，其目的是避免在反应过程中，固体物质沉淀。

相对于现有方法，本发明采用硫代乙酰胺和硫化钠复合脱铜剂，并返回部分脱铜渣，具有脱铜效果好、脱铜产物固液分离性能好、脱铜剂耗量小、脱铜渣产生量少，而且不含铂族金属，可大大降低铂族金属的损失、脱铜渣可直接返回高冰镍冶炼炉处理等突出优点，具有明显的经济效益和环境效益。

具体实施方法

实施例1：在机械搅拌反应器中处理通过脱铁和脱砷处理的镍溶液5L（成分：Ni²⁺55.5g/L、Cu²⁺517mg/L、pH5.5）。反应条件为：温度25℃、时间15min、搅拌强度为30 r/min、每立方米溶液输入的超声波功率为2kW、硫代乙酰胺的加入量为理论量的4%、硫化钠的加入量为理论量的135%、脱铜渣的加入量为前批同量溶液处理产生的净渣量的100%。处理后溶液的铜浓度为0.29 mg/L。

实施例2：在管式反应器中处理通过脱铁和脱砷处理的镍溶液100L（成分：Ni²⁺58.4g/L、Cu²⁺498mg/L、pH4.8）。反应条件为：温度35℃、时间8min、溶液的流速为1.0m/s、每立方米溶液输入的超声波功率为4kW、硫代乙酰胺的加入量为理论量的3%、硫化钠的加入量为理论量的120%、脱铜渣的加入量为前批同量溶液处理产生的净渣量的150%。处理后溶液的铜浓度为0.45mg/L。