从湿法硫酸镍中去除锰、铁的新工艺经验谈

引言

在硫酸镍浸液中除铁、锰工艺主要原理是氧化还原反应与中和反应, 在现阶段下, 从硫酸镍中除锰、铁使用的试剂包括次氯酸钠 (Na Cl O) 与碳酸钙 (Ca CO3) 两种, 其中次氯酸钠是一种典型的氧化剂, 而碳酸钙则属于中和剂, 该种工艺有着悠久的应用历史, 但是, 这一工艺存在着几个严重的问题, 即生产成本高、渣量大、操作安全性差、产品质量不稳定, 各种生产实践显示, 在生产过程中, 次氯酸钠消耗量会超过理论值的6倍以上, 镍二次流失情况十分的严重;同时, Mn2+在Cl-含量较高的下会使Cl-转化为Cl2, 若未做好安全措施, 很容易导致操作人员出现中毒现象;此外, 在加入碳酸钙之后, 反应中会出现大量的二氧化碳, 这就会导致生产难以控制, 且镍浸出液会出现氧化、还原反应的恶性循环。针对这几项问题, 可以使用Na OH作为中和剂, 将KMn O4作为氧化剂来除锰、铁, 目前, 该种新型工艺已经在生产中得到了广泛的应用, 也取得了良好的成果。

一、试验原理与过程

硫酸镍浸出液除锰与铁实际上原理并不复杂, 下面介绍的这种工艺是采用高锰酸钾作为氧化剂, 把浸出液中的Mn2+与Fe2+氧化成为Mn O2沉淀与Fe3+, 再使用氢氧化钠作为中和剂, 调节好浸出液的PH值, 将PH值控制在4.0, 此外, 在反应的过程中应该控制好反应的温度, 提升Fe3+的转化率, 保障更多的Fe3+能够转化为Fe (OH) 3沉淀, 以上流程完成后, 进行过滤与分离。

氧化反应如下所示:

中和反应如下所为:

二、结果与讨论

1. 镍浸出液组成部分

化学分析方法与原子吸收光谱来分析镍浸液组成成分, 具体情况详见表1.

g/L

从上表中可以看出, 在镍浸出液中, 锰浓度较大, 而铁的浓度相对较低, 锰与铁之间有着较大差异, 这就为选择不同的反应温度将除铁与除锰工作的合并奠定了坚实的基础。

2. 高锰酸钾的作用

在酸性反应环境下, 高锰酸钾是一种极强的氧化剂, 对于锰、铁也有着良好的氧化效果, 其反应速度也十分的理想, 在向镍浸液中加入高锰酸钾之后, 浸出液表面就出会产生黑色悬浮颗粒Mn O2。

反应结果显示, 锰净化率和高锰酸钾的用量是一种线性关系, 在高锰酸钾的实际用量达到理论用量时, 锰净化率仅仅为92%左右, 这就说明, 此时镍浸出液中锰并未全部去除, 因此, 在该种条件下, 需要继续在溶液中加入适量的高锰酸钾, 待浸出液表现出紫红色, 需要及时的进行搅拌, 待紫红色完全消除之后, 才说明锰被完全氧化。导致高锰酸钾超出理论用量的原因与高锰酸钾在反应过程中自身发生氧化反应或者其中的铬、镍等元素引起。

3. 氢氧化钠的作用

在发生氧化反应之后, 溶液中的Mn2+会转化为Mn O2沉淀, 但是由于反应溶液的PH值较低, 因此, Fe3+却并未达到形成沉淀的环境, 为了提升沉淀的生成效果, 需要向其中加入的氢氧化钠溶液。

但是, 考虑到工业碱属于强碱, 如果浓度过高就会出现大量的镍沉淀, 导致镍出现损失, 因此, 在反应的过程中, 必须要控制好工业用碱的加入数度、加入时间, 并采取合适的控制速度进行搅拌, 避免出现扩散浓度过慢以及局部碱浓度过高的情况。在本次试验中, 使用离子水将工业用碱稀释了2倍, 并在压力控制环境下使用列管式喷淋器进行喷淋, 这样即可有效保障搅拌速度, 并防止镍沉淀的生成。

4. 搅拌时间对于反应的影响

在反应过程中, 如果高锰酸钾的浓度过高, 就能够导致Ni2+发生反应形成Ni3+, 在在PH为2.9-4.5的环境下, Ni2+就会形成Ni (OH) 3, 考虑到这一因素, 在弱酸性反应条件下, 需要进行适当的搅拌, 促进沉淀的溶解。本次试验结果也显示, 在高锰酸钾氧化与碱中和过程完成后, 搅拌时间会对浸出液镍浓度产生一定的影响。

5. 温度变化对于反应的影响

溶液温度对于Fe (OH) 3的过滤以及锰的净化有着直接的影响, 一般情况下, 在反应温度较低的情况下, Fe (OH) 3容易形成胶体, 此时, 锰的净化率相对较高, 胶体就会吸附其中的Co离子与Ni离子, 镍的损害比较大, 压滤难度也相对较高。在反应温度较高的情况下, F (eOH) 3沉淀就会形成较大的晶体, 反应速度也较快, 过滤性能越来越好, 此时, 镍与钴的损耗也相对较低。

结论

总而言之, 将高锰酸钾应用硫酸镍浸出液中除锰、铁的工艺中能够有着良好的经济效益, 操作人员只要判断溶液颜色的变化情况就能够分析出锰的去除情况, 同时, 也避免的有毒气体的产生, 操作过程更加的安全, 此外, 高锰酸钾的用量也很少, 这即可有效的降低生产成本, 该种生产模式是值得在工业生产中进一步推广。

摘要：在硫酸镍浸出工艺中除铁、锰主要原理是氧化还原反应与中和反应, 在现阶段下, 从硫酸镍浸出液中除锰、铁使用的试剂包括次氯酸钠 (NaClO) 与碳酸钙 (CaCO3) , 但是这一工艺存在着几个严重的问题, 即生产成本高、渣量大、操作安全性差、产品质量不稳定, 将高锰酸钾应用硫酸镍浸出液除锰、铁的工艺中能够有着良好的经济效益, 本文主要分析这种工艺的应用方法与反应效果。

关键词：湿法硫酸镍,去除锰、铁,新工艺

参考文献

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