鄭難望

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鎳羰化渣浸出試驗研究

鄭難望

鎳羰化渣中含有銅、鎳、鈷、鐵、硫、砷、金、銀及鉑族金屬等，具有極大的回收價值。本文進行了羰化渣常壓浸出-加壓浸出小型試驗，鎳浸出率在98%以上，實現(xiàn)了羰化渣中鎳金屬的有效提取。

羰化渣； 常壓浸出； 加壓浸出； 硫酸； 浸出率

0 前言

羰化法是利用鎳與一氧化碳在一定條件下形成的氣態(tài)羰基鎳易揮發(fā)分離的性質(zhì)，使鎳與其它金屬如鐵、銅、鈷等分離，分解制取鎳粉、鎳丸等產(chǎn)品的過程。含鎳物料羰化提取鎳后的固體殘渣(即羰化渣)，一般含有銅、鎳、鈷、鐵、硫、砷、金、銀及鉑族金屬，具有極大的回收價值。羰化渣的產(chǎn)量一般為原料的10%～25%，所以羰化渣的處理在很大程度上決定著冶煉流程中羰基法的地位。由于羰化法提取鎳工藝的特殊性及技術上的難度，世界上應用這一技術的公司并不多，而對羰化渣處理的研究非?；钴S。

吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司引進加拿大的常壓法羰基鎳粉制備技術，在羰基鎳試生產(chǎn)期間，公司就著手鎳羰化渣處理的小型試驗，獲得了較詳盡的技術數(shù)據(jù)，完善了羰基法生產(chǎn)鎳粉的工藝流程，使有價金屬得到了有效回收。

1 原料

試驗原料為吉林吉恩第三精煉廠常壓法羰基鎳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的羰化渣，其有價金屬鎳、銅、鈷含量較高并含有少量貴金屬。羰化渣粒度較細，在-320目以下，具體化學成分見表1。

2 試驗

分別進行了以下兩種工藝的試驗：一是在常壓硫酸介質(zhì)中浸出及除雜試驗；二是在高壓充氧狀態(tài)下的浸出試驗。

2.1 常壓浸出

2.1.1 試驗

稱取48 g羰化渣加入燒杯中，加600 mL水配成液固比(L/S)為12.5的礦漿，通過恒溫水浴進行加溫。根據(jù)公司濕法浸出廠的工藝參數(shù)控制條件，將試驗溫度控制在80～90 ℃之間，控制適當?shù)臄嚢杷俣?，以免礦漿沉槽，影響反應的進行。另外，為了加速反應并避免沉槽現(xiàn)象發(fā)生，通入一定量的風。試驗過程中密切關注pH值的變化，以確定反應進行的程度。

試驗條件：反應溫度控制在80～90 ℃，液固比12.5∶1，反應時間6.5 h，機械攪拌并通風。

試驗儀器：1 000 mL玻璃燒杯，TDA- 8002型恒溫水浴，JJ- 1型增力電動攪拌器，JYT- 10托盤天平。

2.1.2 試驗結果

常壓浸出試驗結果見表2。

1#、3#試驗為足量加酸，反應時間超過6 h，鎳浸出率大于50%，但浸出液中酸、銅、鐵較高，因為酸度高，達不到除雜目的。1#、3#試驗主要目的是觀察物料在常壓浸出條件下的最大浸出率。

2#、4#試驗是按鎳25%的浸出率進行加酸，從浸出結果看，所處理的物料在公司濕法冶煉廠常壓浸出條件下獲得的液樣可達到以水淬高冰鎳作原料浸出時常壓液的指標標準。此料可以在常壓浸出段直接進行鎳的浸出。

2.2 加壓浸出試驗

2.2.1 試驗

稱取140 g原料加入燒杯中，然后加水1 600 mL，L/S為12∶1，按照理論計算值加酸。配料完成后加入加壓反應釜中，先緩慢升溫至120 ℃，然后通入氧氣，反應溫度控制在155～165 ℃，釜壓控制在0.8 MPa。

試驗條件：溫度155～165 ℃,壓力0.8 MPa。

試驗儀器：2 000 mL玻璃燒杯，JYT- 10托盤天平，T72FYX高壓釜，F(xiàn)DK高壓釜控制器。

2.2.2 試驗結果

5#試驗原料為1#～4#常壓渣的混合樣，其化學成分見表3，按鎳和銅完全浸出量加酸。

表3 常壓渣主要成分 %

6#試驗原料為三精煉廠羰化渣(化學成分如表1)，浸出加酸系數(shù)為1.2。

加壓浸出試驗結果見表4。

表4 加壓浸出試驗結果

羰化渣常壓浸出渣經(jīng)過加壓浸出后，浸出率及溶液指標完全能夠達到要求。羰化渣直接進行加壓浸出也能比較完全且溶液指標達標，但加壓反應為在密閉容器中通入純氧的反應，若羰化渣中有合金相的鎳存在則有氫氣產(chǎn)生，存在反應釜發(fā)生爆炸的隱患。因此，羰化渣首先進行常壓反應，常壓渣再配料進行加壓浸出的工藝路線較為合理。綜合吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司濕法冶煉廠的生產(chǎn)工藝與本次試驗結果，羰化渣可以按水淬高冰鎳三段逆流選擇性浸出工藝進行處理，即將碳化渣與水淬高冰鎳按一定比例配料，然后進行常壓浸出與加壓浸出。按此流程，不用進行技術改造或新增設備，只要對濕法廠投入的原料按一定比例搭配即可。

3 存在問題

由于是在實驗室進行的小型試驗，每次處理的物料較少，中間過程存在一些金屬流失的現(xiàn)象，對浸出率的影較大響，這是試驗浸出率比實際生產(chǎn)低的主要原因。若無金屬流失，試驗浸出率能夠達到99%以上，有價金屬的回收能夠得到保證。由于羰化渣粒度較細，在-320目以下，浸出后礦漿過濾將是考察的重點。特別是羰化渣按一定比例配入濕法廠的生產(chǎn)系統(tǒng)，是否會影響濕法廠的礦漿過濾本次試驗沒有作為重點研究。過濾性能考察將是接下來試驗的研究方向。

4 結論及建議

進行了羰化渣常壓浸出—加壓浸出小型試驗。試驗結果表明：該工藝處理羰化渣達到了除雜和浸出的目的，且指標較好，鎳浸出率為98%以上，實現(xiàn)了羰化渣中鎳金屬的有效提取。說明所選擇的工藝合理、適用。

由于所提供的羰化渣原料顆粒細小，達到-320目，實際生產(chǎn)時，羰化渣不經(jīng)過球磨，在一段配料或常壓直接投料。羰化渣中還含有一定量的貴金屬極具回收價值，此次試驗沒有對貴金屬的走向進行研究，以后的試驗中將補充完善。

鎳氫電池用稀土鎂基合金的研發(fā)

鎳氫電池與鋰離子電池相比，具有高安全性、高性價比、大倍率放電等特點，是混合動力汽車首選電池。二次鎳氫電池的發(fā)展在很大程度上依賴于其負極材料貯氫合金的發(fā)展。稀土鎂基La-Mg-Ni系合金因具有高容量和良好活化性能，成為鎳氫電池負極材料的研究熱點之一。隨著節(jié)能環(huán)保的要求越來越高，高性能稀土鎂基La-Mg-Ni系合金儲氫材料的研發(fā)日益受到重視。

雖然La-Mg-Ni合金在室溫下具有良好的吸氫性能，但由于其氫化物穩(wěn)定性強而放氫性能較差，經(jīng)過改進后，該系列合金的循環(huán)壽命仍不能令人滿意。為了提高La-Mg-Ni系合金性能，尤其是其循序穩(wěn)定性，研發(fā)工作在成分調(diào)整與制備工藝方面采取了以下一些優(yōu)化措施。

(1)合金成分調(diào)整。元素替代是提高La-Mg-Ni系合金性能非常有效的方法，用Ce、Pr或Nd等原子半徑較小的稀土元素部分取代La，合金晶胞體積減小，吸氫時造成的體積變化變小，可以減輕合金充放電循環(huán)過程中的粉化。試驗表明，用Ce，Pr和Nd分別替代La，其循環(huán)穩(wěn)定性均有所增加，Ce和Pr的取代同時提高了其高倍率放電性和低溫放電性。許多研究結果還表明，采用合適的元素對材料進行多元替代，是改善合金綜合性能非常有效的途徑之一。另外，研究還表明，通過調(diào)節(jié)化學計量比，使合金出現(xiàn)恰當比例的多相組分，也可以改變合金的吸氫性能。另據(jù)報道，將兩個或多個貯氫合金，或一個貯氫合金和一個金屬間化合物，通過一定的制備工藝，形成復合材料，有利于性能提高，其中主要合金組分提供良好的貯氫性能，而少量組分則主要為提高其活性和動力學性能提供催化作用。例如，將La0.7Mg0.3Ni3.5和Ti0.17Zr0.8V0.35Cr0.1Ni0.3經(jīng)球磨形成一種新型復合合金，可以提高合金在堿液中的抗腐蝕氧化能力，從而使合金的循環(huán)穩(wěn)定性提高。

(2)制備工藝優(yōu)化。試驗證明，采取合適的退火處理可以減少由鑄態(tài)凝固時引入的晶格應變和缺陷，減少偏析相，使組織變得均勻，并使內(nèi)應力減小，從而使得合金放電容量有較大幅度增加，并可減少合金吸放氫過程中由于晶格體積膨脹收縮引起的粉化，增強合金在堿液中的抗氧化腐蝕能力，從而改善合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性。另外，采取快淬處理能細化晶粒，合金中大量的晶界可作為充放電時氫的擴散通道，同時緩解了合金吸氫過程膨脹所產(chǎn)生的壓力，因此，快淬態(tài)合金的循環(huán)穩(wěn)定性得以提高。同時，快淬能促進形成一定的非晶相，使其抗粉化及抗腐蝕氧化能力均增加，從而可以提高貯氫合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性。由于合金表面化學狀態(tài)影響氫原子的吸附、氫在晶體間隙中的擴散及氫化物的形成，所以恰當?shù)谋砻嫣幚砟苡行У靥岣哔A氫性能。

(吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司, 吉林 磐石 132311)

Experimental study on leaching nickel carbonylation slag

ZHENG Nan-wang

Nickel carbonylation slag contains copper, nickel, cobalt, iron, sulfur, arsenic, gold, silver, platinum group metals and so on, and has a great recovery value. A small scale test of atmospheric leaching-pressure leaching nickel carbonylation slag was conducted. The nickel leaching rate reached more than 98%, and effective extraction of nickel from carbonylation slag was realized.

carbonylation slag； atmospheric leaching； pressure leaching； sulphuric acid； leaching rate

鄭難望，女，滿族 ，吉林四平市人，本科，助理工程師，從事化工技術及研發(fā)項目管理工作。

2015- 05- 08

X756; TF815

B

1672- 6103(2015)06- 0071- 03