一种常压下从高镍铜锍中选择性浸出镍的方法与流程

本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及高镍铜锍的处理方法。

背景技术：

锍是铜、镍等有色金属冶炼过程中生产出的中间产品。铜冶炼过程中镍以硫化物的形态进入铜锍，有时会产出含铜60％左右、含镍超过2％的高镍铜锍。镍是铜火法精炼时难以除去的杂质，大部分以离子的形式进入电解液中，并不断富集。镍对铜的电解精炼影响极大，高镍阳极铜电解过程中，容易产生阳极钝化、阳极泥率高、阳极泥沉降困难、阴极铜表面结粒多、易氧化发黑等问题。因此在生产中要采取措施将镍铜锍中的铜和镍进行分离。现有的铜镍分离方法有火法、湿法工艺。其中，火法工艺即分层熔炼法，是将镍铜锍和硫化钠混合熔化，在熔融状态下，硫化铜极易溶解在na2s中，而硫化镍不易溶解于na2s中，硫化铜大部分进入na2s相，因其中密度小而浮在顶层，而硫化镍因其密度大而留在底层。当温度下降到凝固温度时，二者分离得更彻底。该法工艺过程复杂、劳动条件差，且生产成本高，金属回收率低。湿法工艺可分为酸性选择性浸出、氯化浸出、加压氨浸工艺。酸性选择性浸出采用常压和加压相结合的浸出方法，反应在高温、高压下进行，需要采用高压设备，设备投资大。氯化浸出法对设备防腐要求较高，为降低浸出过程中贵金属的溶解，需要控制浸出体系的电位。加压氨浸工艺流程短，但氨氮废水的问题突出。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术的不足，提供一种在常压下可使高镍铜锍中的铜与镍有效分离，同时还能产出粗硫酸镍产品的高镍铜锍选择性浸出镍的处理方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种常压下从高镍铜锍中选择性浸出镍的方法，所述高镍铜锍中含有铜55～60％、镍2～6％、铁10～15％、硫20～25％；所述方法包括以下步骤：

(1)选择性浸出：高镍铜锍磨碎后，常压下采用稀硫酸溶液和催化剂浸出，在60～95℃反应时间2～6小时，使高镍铜锍中的镍进入溶液，铜抑制在渣中，过滤后得到浸出液和浸出渣，浸出液为硫酸镍溶液，浸出渣用水洗涤过滤后即为低镍铜锍；所述催化剂为硫酸铜；

(2)浸出液除铁：向浸出液中加入双氧水和硫酸钾，过滤后得到除铁后液和除铁渣，所述除铁后液为硫酸镍溶液，除铁渣用水洗涤过滤后为铁矾渣；

(3)浸出液富集镍：将除铁后液返回上述步骤(1)继续浸出，至除铁后液中的镍富集到35～40g/l；

(4)蒸发冷却结晶：将富集镍的除铁后液进行蒸发浓缩，冷却结晶后，过滤得到粗硫酸镍和结晶母液。

进一步地，上述步骤(1)的选择性浸出中，所述高镍铜锍磨碎至-100目。

更进一步地，上述步骤(1)的选择性浸出中，将所得浸出液返回继续浸出，至浸出液中铁离子浓度为30～36g/l，然后再按步骤(2)所述向浸出液中加入双氧水和硫酸钾除铁。

进一步地，上述步骤(1)的选择性浸出中，所述稀硫酸初始浓度为30～100g/l，稀硫酸溶液与高镍铜锍的体积质量比以ml/g计为3～10∶1，催化剂加入量为高镍铜锍质量的0.05～0.2倍。

进一步地，上述步骤(2)的浸出液除铁，双氧水用量为与铁反应所需理论量的2倍，硫酸钾用量为与铁反应所需理论量的1.2倍，除铁温度90～95℃，除铁时间2～4小时。

本发明选择性浸出的主要目的是将高镍铜锍中的硫化镍转变为硫酸镍进入浸出液。高镍铜锍中镍主要以nis、ni7s6、ni3s2形式存在，铜主要以硫化物形式存在，在酸性硫酸铜溶液浸出下，镍硫化物经cu²⁺置换或被cu²⁺氧化而进入溶液，铜进入浸出渣与镍分离，脱镍铜锍可以返回铜冶炼工艺。主要反应式为：

ni7s6+2cuso4→cu2s+5nis+2niso4(1)

ni3s2+3cuso4+3cu2s→cu9s5+3niso4(2)

nis+cuso4→cus+niso4(3)

本发明具有以下有益效果：

(1)反应过程不需要在高温、高压下进行，常压下浸出就可使高镍铜锍中的铜、镍有效分离，工艺简单易行、流程短，无废气、废水产生及排放，节能环保。

(2)镍浸出率高达85％以上，铜不被浸出，富集在浸出渣中，可作为低镍铜锍返回铜冶炼流程。

(3)可使铜冶炼流程中的镍得到有效开路，控制住镍进入粗铜和阳极铜的量，同时回收粗硫酸镍副产品，创造效益。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种高镍铜锍选择性浸出镍的方法，该高镍铜锍中含有铜55～60％、镍2～6％、铁10～15％、硫20～25％、少量其他元素及杂质。如图1所示，方法如下：

(1)选择性浸出：将高镍铜锍磨碎至-100目，常压下用稀硫酸溶液和催化剂浸出，在60～95℃反应时间2～6小时，使高镍铜锍中的镍进入溶液，铜抑制在渣中，过滤后得到浸出液和浸出渣，所述浸出液为硫酸镍溶液，浸出渣为低镍铜锍，用水洗涤过滤后即为低镍铜锍，洗涤水可返回继续用于洗涤。选择性浸出所用稀硫酸的初始浓度为30～100g/l，稀硫酸溶液与高镍铜锍的体积质量比以ml/g计为3～10∶1，催化剂硫酸铜的浓度为3～10g/l，催化剂加入量为高镍铜锍重量的0.05～0.2倍；

(2)浸出液除铁：将步骤(1)所得浸出液返回继续浸出，至浸出液中铁离子浓度为30～36g/l，然后向浸出液中加入双氧水和硫酸钾，过滤后得到除铁后液和除铁渣，所述除铁后液为硫酸镍溶液，除铁渣水洗过滤后为铁矾渣。双氧水用量为与铁反应所需理论量的2倍，硫酸钾用量为与铁反应所需理论量的1.2倍，除铁温度90～95℃，除铁时间2～4小时；

(3)浸出液富集镍：将除铁后液返回上述步骤(1)继续浸出，至除铁后液中的镍富集到35～40g/l；

(4)蒸发冷却结晶：将富集镍的除铁后液进行蒸发浓缩至比重1.45～1.5，冷却至35℃，过滤分离得到粗硫酸镍和结晶母液。结晶母液补加洗水和硫酸后可返回上述步骤(1)继续用于选择性浸出。

实施例1

高镍铜锍选择性浸出镍的方法，步骤如下：

(1)将含铜57.5％、镍2.1％、铁10.3％、硫22％、并含有少量其他元素及杂质的高镍铜锍磨碎至-100目，加入稀硫酸和硫酸铜进行选择性浸出，浸出条件：稀硫酸初始浓度30g/l，稀硫酸和高镍铜锍的液固体积质量比为3:1(ml:g)，硫酸铜的浓度为10g/l，硫酸铜加入量为高镍铜锍重量的0.05倍，浸出反应温度60℃，反应时间6小时，得到硫酸镍溶液和浸出渣，浸出渣加水洗涤，过滤后得到含铜64.5％、镍0.27％、铁7.97％的低镍铜锍；洗涤浸出渣的洗涤水可返回继续用于洗涤；

(2)浸出液返回步骤(1)浸出，当浸出液中铁离子浓度富集到33.5g/l，加入双氧水和硫酸钾除铁，双氧水用量为与铁反应所需理论量的2倍，硫酸钾用量为与铁反应所需理论量的1.2倍，除铁温度90～95℃，除铁时间2小时，过滤分离后得到含铁0.5g/l的除铁后液和除铁渣，除铁渣洗涤过滤后得到含镍0.11％的铁矾渣；

(3)将除铁后液返回上述步骤(1)继续浸出，当浸出液中镍离子浓度富集到35g/l，按步骤(2)除铁后，将除铁后液蒸发浓缩至比重1.45～1.5，冷却至35℃，过滤分离后得到含镍74.6g/l的结晶母液，含镍19.4％的粗硫酸镍。结晶母液补加洗水和硫酸后返回上述步骤(1)继续用于选择性浸出。

实施例2

高镍铜锍选择性浸出镍的方法，步骤如下：

(1)将含有铜59.5％，镍3.25％、铁13.6％、硫25％的高镍铜锍磨碎至-100目，加入稀硫酸和催化剂进行选择性浸出，浸出条件：稀硫酸初始浓度50g/l，稀硫酸和高镍铜锍的液固体积质量比为6:1(ml:g)，硫酸铜的浓度为6g/l，硫酸铜加入量为高镍铜锍重量的0.1倍，浸出反应温度92℃左右，反应时间4小时，得到硫酸镍溶液和浸出渣，浸出渣加水洗涤，过滤后得到含铜65.3％、镍0.51％、铁9.14％的低镍铜锍；洗涤浸出渣的洗涤水可返回继续用于洗涤；

(2)浸出液返回步骤(1)浸出，当浸出液中铁离子浓度富集到35.5g/l，加入双氧水和硫酸钾除铁，双氧水用量为与铁反应所需理论量的2倍，硫酸钾用量为与铁反应所需理论量的1.2倍，除铁温度90～95℃，除铁时间3小时，过滤分离后得到含铁0.25g/l的除铁后液和除铁渣，除铁渣洗涤过滤后得到含镍0.08％的铁矾渣；

(3)将除铁后液返回上述步骤(1)继续浸出，当浸出液中镍离子浓度富集到37.2g/l，按步骤(2)除铁后，将除铁后液蒸发浓缩至比重1.45～1.5，冷却至35℃，过滤分离后得到含镍73.2g/l的结晶母液，含镍19.1％的粗硫酸镍。结晶母液补加洗水和硫酸后返回上述步骤(1)继续用于选择性浸出。

实施例3

高镍铜锍选择性浸出镍的方法，步骤如下：

(1)将含有铜55％，镍5.8％、铁14.3％、硫20.1％的高镍铜锍磨碎至-100目，加入稀硫酸和催化剂进行选择性浸出，浸出条件：稀硫酸初始浓度100g/l，硫酸铜的浓度为3g/l，硫酸铜加入量为高镍铜锍重量的0.2倍，稀硫酸和高镍铜锍的液固体积质量比为10:1(ml:g)，浸出反应温度95℃，反应时间2小时，得到硫酸镍溶液和浸出渣，浸出渣加水洗涤，过滤后得到含铜67.5％、镍0.85％、铁9.74％的低镍铜锍；洗涤浸出渣的洗涤水可返回继续用于洗涤；

(2)浸出液返回步骤(1)浸出，当浸出液中铁离子浓度富集到30g/l，加入双氧水和硫酸钾除铁，双氧水用量为与铁反应所需理论量的2倍，硫酸钾用量为与铁反应所需理论量的1.2倍，除铁温度90～95℃，除铁时间4小时，过滤分离后得到含铁0.15g/l的除铁后液和除铁渣，除铁渣洗涤过滤后得到含镍0.08％的铁矾渣；

(3)将除铁后液返回上述步骤(1)继续浸出，当浸出液中镍离子浓度富集到40g/l，按步骤(2)除铁后，将除铁后液蒸发浓缩至比重1.45～1.5，冷却至35℃以下，过滤分离后得到含镍78g/l的结晶母液和含镍18.5％的粗硫酸镍。结晶母液补加洗水和硫酸后返回上述步骤(1)继续用于选择性浸出。

除非另有说明，本发明中出现的各成分百分比数值均为质量百分比。