一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法与流程

本发明属于有色金属化合物处理，特别是涉及到一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法。

背景技术：

1、高纯硫酸镍盐广泛应用于电镀、汽车、航天、兵器、冶金、镍催化剂等行业，近年来需求增幅极大。生产高纯硫酸镍的原料主要有两种，一种是红土矿矿藏进行湿法冶炼生产的镍中间品(以下简称mhp，是以氢氧化镍为主的化合物，其含镍主品位37％-39％，杂质含锰3％-9％、锌0.4％-0.8％、镁1.5％-4.5％、钠0.15-0.25％等)，另一种是金属企业综合性提取金银后产出的粗制硫酸镍(以下简称粗硫，其含镍主品位13％-14％、杂质含锌4.0％-6.0％、锰0.2％-1.8％、镁1％-2％、钠0.05％-0.15％等)。

2、目前，国内生产高纯硫酸镍采用的工艺流程为：粗硫、mhp配比投料+浓硫酸→溶解液→化学净化→溶剂萃取→除油→蒸发结晶→高纯硫酸镍溶液或高纯硫酸镍盐。其中，粗硫、mhp经浓硫酸溶解后，原料中可酸溶性杂质元素(如锰、锌、镁、钠等常见元素，以下简称杂质金属离子men+)会进入硫酸镍溶解液。若想获得高纯硫酸镍，就要通过化学净化、萃取分离的工序并设置相应的设备，才能有针对性的从硫酸镍溶解液中分离并富集杂质金属离子men+。

3、上述萃取除杂流程，以液碱、盐酸、纯碱等辅料以及水、电、蒸汽等能源为代价，针对性的分离富集各种杂质金属离子men+，即进入溶解液多少杂质金属离子men+，原则就要通过以上流程除掉多少杂质金属离子men+。为满足品质标准，每道萃取工序，在萃取段要“过萃”，在洗涤段要“过洗”，在反萃段要“过反”。“过萃、过洗、过反”中的“过”即为“超过、过量”，因此液碱、盐酸、纯碱等辅料的投入量与杂质金属离子men+总量有关，通常要超过与其理论反应量的1.20-1.50倍,即硫酸镍溶解液所含杂质金属离子men+越高，辅料消耗量呈倍数增长。与之相关的设备投资也会成倍增加。

4、另外，粗硫、mhp在与浓硫酸反应的过程中会释放出巨大的热量，使溶液温度达到90-95℃，在常规工艺中，这样高的温度要强制降温到60℃以下后才能进入下道工序，以防损坏设备。降温过程中散失的热能未被充分利用，产生了极大的能源浪费。

5、因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法，用于解决现有技术中硫酸镍溶液内所含杂质金属离子men+在化学净化、萃取分离工序中辅料、能源消耗大，反应热未充分利用的技术问题。

2、本发明所采取的技术方案是提供一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法，工艺流程包括如下步骤：

3、a粗硫、mhp配比后与浓硫酸反应，控制反应釜内硫酸镍溶液中金属离子总浓度；

4、b利用反应释放的溶解热，辅以蒸汽加热，使反应釜内硫酸镍溶液维持高温，控制终点ph值，使矿浆溶解完全，溶液表面出现晶膜；

5、c开启反应釜夹套冷却水，初次降温后，关闭冷却水进行自然降温，根据溶液体积，加入硫酸镍晶粒作为晶种，使其形核并生长；

6、d保持温度2小时，缓慢进行二次降温后，对反应釜内硫酸镍晶浆进行固液分离，产出的七水合硫酸镍固体颗粒无需烘干，装袋后投入反应釜中溶解后，硫酸镍溶液进入化学净化→萃取工序→除油→高纯硫酸镍溶液→蒸发结晶→高纯硫酸镍溶液或高纯硫酸镍盐；

7、e产出的硫酸镍母液，富含杂质金属离子men+，利用溶度积规则不同，采用相应的沉淀剂分步骤沉淀，使杂质金属离子men+从硫酸镍溶液分离出来，加入硫化钠，与锌离子发生沉淀，板框压滤后，产出硫化锌滤饼，滤液进入下道工序；

8、f除锌后的滤液中，加入硫化锰，与镍离子发生沉淀，板框压滤后，产出硫化镍滤饼，与mhp共同投入溶解工序，滤液进入下道工序；

9、g除镍后的滤液中，加入碳酸钠，与锰离子发生沉淀，板框压滤后，产出碳酸锰滤饼，滤液进入下道工序；

10、h除锰后的滤液调整ph值至6-9，送入污水处理厂。

11、所述步骤a中控制粗硫、mhp投入量，使反应釜内硫酸镍溶液中金属离子总浓度在185-195g/l。

12、所述步骤b中反应釜中硫酸镍溶液温度维持在95-97℃，终点ph值在2.5±0.5，溶液表面出现晶膜。

13、所述步骤c中初次降温后，在温度33±0.5℃稳定30分钟以上，按照硫酸镍溶液浓度40-60㎏/m3，加入尺寸30-40目的硫酸镍晶粒作为晶种。

14、所述步骤d中二次降温速率为1-2℃/h，当反应釜内硫酸镍晶浆温度在0-25℃范围，进行固液分离。

15、所述步骤f中生成的硫化镍沉淀，与mhp共同投入溶解工序，回收有价金属镍。

16、通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：根据溶液中杂质金属离子men+各组分溶解度的不同，利用溶解过程中浓硫酸的自然放热达到蒸发浓缩的目的，调控降温终点温度及晶型(七水合硫酸镍颗粒直径φ＞0.2㎜)等手段，使ni析出为纯度19％以上的七水合硫酸镍晶体。将主原料中的杂质金属离子men+富集到母液，通过化学净化分离出纯度高的锌、锰及镍钴化合物。七水合硫酸镍晶体溶解后，溶液中杂质金属离子men+含量降低78％-96％。优点如下：

17、(1)能耗低，充分利用浓硫酸反应放出的热量，仅补充少量蒸汽就可以完成温度控制，七水合硫酸镍纯度较高，可以配置成高镍含量的溶液，有助于降低蒸发浓缩硫酸镍溶液工序的能耗；

18、(2)充分利用锌、锰等杂质金属离子men+固有的溶解度特性，在进入萃取前富集去除，不仅适合有价金属镍为主的原料，采用本发明提供的除杂方法，同样适用于其它以钴、锰等为主的原料去除所含杂质金属离子men+，具有广泛的适用性；

19、(3)由于杂质金属离子men+在萃取工序前富集去除，液碱、盐酸、硫酸、双氧水消耗降低，箱体单位时间处理量增加，开车时间缩短，减少能源消耗，镍损失极小，收率可达96％；

20、(4)该方法对背景技术中存在弊端进行优化改进，对环境不产生污染，减少碳排放，对大自然友好。

技术特征：

1.一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法，其特征在于：工艺流程包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法，其特征在于：所述步骤a中控制粗硫、mhp投入量，使反应釜内硫酸镍溶液中金属离子总浓度在185-195g/l。

3.根据权利要求1所述的一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法，其特征在于：所述步骤b中反应釜中硫酸镍溶液温度维持在95-97℃，终点ph值在2.5±0.5，溶液表面出现晶膜。

4.根据权利要求1所述的一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法，其特征在于：所述步骤c中初次降温后，在温度33±0.5℃稳定30分钟以上，按照硫酸镍溶液浓度40-60㎏/m3，加入尺寸30-40目的硫酸镍晶粒作为晶种。

5.根据权利要求1所述的一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法，其特征在于：所述步骤d中二次降温速率为1-2℃/h，当反应釜内硫酸镍晶浆温度在0-25℃范围，进行固液分离。

6.根据权利要求1所述的一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法，其特征在于：所述步骤f中生成的硫化镍沉淀，与mhp共同投入溶解工序，回收有价金属镍。

技术总结本发明公开了一种以粗制硫酸镍与镍中间品为主原料制备高纯硫酸镍的工艺技术改进方法,属于有色金属化合物处理技术领域。在原工艺浓硫酸溶解工序后，化学净化前，增加一道结晶法提纯工序，利用已有的高温溶液，使相同温度下溶解度最小的镍元素大量析出。通过控制温度，结晶过滤后，产出含杂质金属离子较低的七水合硫酸镍晶体和含杂质金属离子较高的母液。将七水合硫酸镍晶体加水溶解为硫酸镍溶液，溶液中杂质金属离子含量降低78％‑96％，后续进入化学净化、萃取工序，得到高纯硫酸镍。本发明的工艺技术改进方法,由于杂质金属离子在萃取工序前富集去除，辅料、能源消耗大大降低，镍损失小、收率高，还能够从杂质中得到纯度高的锌、锰及镍等化合物。技术研发人员：马志伟,赵云,于跃,赵超越,吴鹏,杨思佳,李志超,王桂荣,魏多,宁甲石,王亮,马心怡,韩文泽受保护的技术使用者：吉林吉恩镍业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19