专利名称：一种含镍烟道灰的常压羰基化方法
技术领域：
本发明属于粉末冶金技术领域，特别是涉及一种含镍烟道灰的常压羰基化方法，特别适用于含氧化镍的粉末原料中金属镍的分离纯化。
背景技术：
1889年，Mond等通过金属镍与一氧化碳反应首先制备了 Ni (CO)4，从而开创了羰基法精炼镍技术。目前，羰基法精炼镍工艺已成为生产镍粉末的重要工业方法之一。已有报道表明(滕荣厚，柳学全等，粉末冶金工业，Voll6, No. 3，2006年)，目前主要的羰基法精炼镍工艺为以加拿大INCO公司Clydach Nickel Ref inery工厂为代表的常压法和中压法，其中中压法更具代表性，具体为在120 - 180°C，6 — IOMPa压力下采用氧化镍、铜镍合金、镍的硫化物等经活化处·理的活性镍与CO反应生成Ni (CO)4，然后通过Ni (CO)4的热分解制备生产微米、亚微米或纳米级镍粉。专利ZL200410069685.1介绍了由一氧化碳和选自单质镍、镍化合物或它们的混合物的镍源常压生产Ni (CO)4的方法，其中的镍化合物中包含氯化镍，羰基化后的镍收率可达90%以上。从生产成本和设备的复杂程度考虑，无疑镍的常压或低压法羰基化工艺在金属镍粉的生产中将具有更加广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含镍烟道灰的常压羰基化方法，实现了由含镍的复杂原料中分离纯化得到高纯镍，使常规镍原料的附加值得到极大提高，产生更好的经济效益。含镍烟道灰是在镍由镍精矿到镍合金冶炼过程中由烟道系统产生的回收料，粒度细(微米级)，镍含量范围宽(Ni的质量百分比在20 - 60%)，镍的存在形式为氧化镍、氧化亚镍、金属镍或其合金，主要以氧化镍形式为主，杂质有Cu、Co、Fe、Ca、Mg、S、P、Si等。为实现含镍烟道灰中镍的羰基化，通常需要进行活化处理。本发明为提高含镍烟道灰中镍的羰基化效率，采用了先焙烧氧化再还原活化，同时结合了羰基化过程中通入硫化氢的二次催化活化工艺，大大提高了镍生成Ni (CO)4的效果。本发明的具体工艺步骤为(I)将含镍烟道灰采用机械方式制成l_5mm的颗粒，然后在空气气氛下于400-500°C将其焙烧30-60分钟；(2)，将步骤(I)制成的颗粒置于回转密闭系统中，通入H2于350-500°C温度下还原1-4小时，H2流量控制在100-300L/ h Kg物料；(3)将完成步骤(2)反应的回转密封系统控温在40_80°C，然后通入CO和H2S气体的混合气，CO流量控制在100-400L/ h Kg物料，H2S流量控制在5-50L/ h Kg物料，保持反应时间3-24h。上述常压羰基化方法中，含镍烟道灰是氧化镍与少量氧化亚镍、金属镍及其它杂质的超细粉体混合物，混合物中镍含量不低于20% (质量百分比)。上述常压羰基化方法的步骤(3)反应过程，也可以通过先通入H2S气体，再通入CO气体的过程实现。其中H2S流量控制在5-50L/ h -Kg物料，保持反应时间l_6h ；C0流量控制在100-400L/ h Kg物料，保持反应时间3-24h。本发明的优点主要体现在结合已有工艺装备特点，通过常压羰基化方法，很好实现了镍的纯化分离，不仅成本低、效率高，而且在此基础上可生产一系列高附加值金属镍制品。
具体实施例方式实施例1将含镍26% (W/W)的烟道灰采用机械制粒机制成l-5mm的颗粒，取IOOg含镍烟道灰颗粒在空气气氛下于400°C将其焙烧60分钟，然后将该颗粒物料置于回转密闭系统中，通入H2于3501温度下还原4小时，H2流量控制在10L/h ;接下将完成第二步反应的回转密封系统控温在40°C，然后通入CO和H2S气体的混合气，CO流量控制在10L/h，H2S流量控制在0. 5L/h，保持反应时间24h。最终得到镍的羰基化率为58%。实施例2将含镍42% (W/W)的烟道灰采用机械制粒机制成l-5mm的颗粒，取IOOg含镍烟道灰颗粒在空气气氛下于500°C将其焙烧30分钟，然后将该颗粒物料置于回转密闭系统中，通入&于5001温度下还原I小时，H2流量控制在30L/h ;接下将完成第二步反应的回转密封系统控温在80°C，然后通入CO和H2S气体的混合气，CO流量控制在40L/h，H2S流量控制在5L/h，保持反应时间3h。最终得到镍的羰基化率为62%。实施例3将含镍51% (W/W)的烟道灰采用机械制粒机制成l-5mm的颗粒，取IOOg含镍烟道灰颗粒在空气气氛下于400°C将其焙烧60分钟，然后将该颗粒物料置于回转密闭系统中，通入H2于400°C温度下还原2小时，`H2流量控制在20L/h ;接下将完成第二步反应的回转密封系统控温在50°C，然后通入CO和H2S气体的混合气，CO流量控制在30L/h，H2S流量控制在lL/h，保持反应时间8h。最终得到镍的羰基化率为68%。实施例4将含镍57% (W/W)的烟道灰采用机械制粒机制成l_5mm的颗粒，取IOOg含镍烟道灰颗粒在空气气氛下于450°C将其焙烧45分钟，然后将该颗粒物料置于回转密闭系统中，通入H2于450°C温度下还原2小时，H2流量控制在25L/h ;接下将完成第二步反应的回转密封系统控温在60°C，然后通入CO和H2S气体的混合气，CO流量控制在25L/h，H2S流量控制在2L/h，保持反应时间15h。最终得到镍的羰基化率为77%。实施例5将含镍48% (W/W)的烟道灰采用机械制粒机制成l_5mm的颗粒，取IOOg含镍烟道灰颗粒在空气气氛下于450°C将其焙烧60分钟，然后将该颗粒物料置于回转密闭系统中，通入H2于400°C温度下还原3小时，H2流量控制在25L/h ;接下将完成第二步反应的回转密封系统控温在55°C，然后通入CO和H2S气体的混合气，CO流量控制在30L/h，H2S流量控制在2. 5L/h，保持反应时间12h。最终得到镍的羰基化率为73%。实施例6将含镍48% (W/W)的烟道灰采用机械制粒机制成l_5mm的颗粒，取IOOg含镍烟道灰颗粒在空气气氛下于450°C将其焙烧60分钟，然后将该颗粒物料置于回转密闭系统中，通入H2于400°C温度下还原3小时，H2流量控制在25L/h ;接下将完成第二步反应的回转密封系统控温在55°C，然后通入H2S气体流量在lL/h，保持反应时间6h，接下通入CO气体流量在40L/h，保持反应时间6h。最终得到镍的羰基化率为52%。实施例7将含镍48% (W/W)的烟道灰采用机械制粒机制成l_5mm的颗粒，取IOOg含镍烟道灰颗粒在空气气氛下于450°C将其焙烧60分钟，然后将该颗粒物料置于回转密闭系统中，通入H2于400°C温度下还原3小时，H2流量控制在25L/h ;接下将完成第二步反应的回转密封系统控温在55°C，然后通入H2S气体流量在5L/h，保持反应时间lh，接下通入CO气体流量在10L/h，保持反应时间24h。最终得到镍的羰基化率为55%。虽然本发明已经描述和举例说明了某些优选实施方案，但本发明并不限于这些特定实施方案，相反，本发明包括了属于已经描述和举例说明的特定实施方案和特征的功能或机理等同物的所用实施方案。
权利要求
1.一种含镍烟道灰的常压羰基化方法，其特征在于，工艺步骤为 (1)将含镍烟道灰采用机械方式制成l_5mm的颗粒，然后在空气气氛下于400-500°C将其焙烧30-60分钟； (2)，将步骤(I)制成的颗粒置于回转密闭系统中，通入H2于350-5001温度下还原1-4小时，H2流量控制在100-300L/ h Kg物料； (3)将完成步骤(2)反应的回转密封系统控温在40-80°C，然后通入CO和H2S气体的混合气，CO流量控制在100-400L/ h Kg物料，H2S流量控制在5-50L/ h Kg物料，保持反应时间3-24h。
2.根据权利要求1所述的方法，含镍烟道灰是氧化镍与少量氧化亚镍、金属镍及其它杂质的超细粉体混合物，混合物中镍含量不低于20质量％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)反应过程，通过先通入H2S气体，再通入CO气体的过程实现。
4.根据权利要求1和权利要求3所述的含镍烟道灰的常压羰基化方法，H2S流量控制在5-50L/ h Kg物料，保持反应时间l_6h ；CO流量控制在100-400L/ h Kg物料，保持反应时间3-24h。
全文摘要
一种含镍烟道灰的常压羰基化方法，属于粉末冶金技术领域。工艺步骤为第一步，将含镍烟道灰采用机械方式制成1-5mm的颗粒，然后在空气气氛下于400-500℃将其焙烧30-60分钟；第二步，将第一步制成的颗粒置于回转密闭系统中，通入H2于350-500℃温度下还原1-4小时，H2流量控制在100-300L/ h·Kg物料；第三步，将完成第二步反应的回转密封系统控温在40-80℃，然后通入CO和H2S气体的混合气，CO流量控制在100-400L/ h·Kg物料，H2S流量控制在5-50L/ h·Kg物料，保持反应时间3-24h。通过以上步骤可以很好实现镍的分离纯化，并用于生产制备各种镍制品。
文档编号B22F9/30GK103056390SQ20121056346
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者李 一, 孟庆伟, 李楠, 杨春芳, 柳学全, 刘金山, 霍静, 郑难忘, 李金普 申请人:中国钢研科技集团有限公司, 吉林吉恩镍业股份有限公司