镍电解高杂原料的处理方法及生产应用

马治卿

（金川集团公司镍冶炼厂镍电解一车间,甘肃 金昌 737100）

根据镍冶炼厂电解镍产品结构调整方案，镍电解一车间处理原料细分后高杂质的生产原料，高锍阳极板铜、铅、砷等杂质元素含量明显升高，给车间净化系统带来很大压力[1]。高杂阳极板杂质含量增幅明显，铜、铅、砷等杂质含量阳极板含量标准的1.4倍、1.6倍、2.1倍。体系中杂质含量成倍增加，净化系统已达极限，电解新液中杂质元素波动频繁，已严重影响电镍化学质量的稳定控制。

1 生产原料的变化

按镍冶炼厂生产组织要求，镍电解一车间专门处理外来高杂质原料，高锍阳极板铜、铅、锌、砷等杂质元素含量明显升高，具体含量变化如下表1。

表1 镍电解一车间高锍阳极板杂质实际含量与标准差值统计表（g/L）

从上表可以看出，处理高杂原料后（即原料调整后）高锍阳极板杂质含量明显升高，特别是杂质元素As与Pb，基本是处理高杂原料前阳极板含量的2～3倍，铜元素含量也增加了30%左右。

2 杂质处理方法的改进与创新

为稳定生产控制，确保电镍化学质量合格，车间经过探索与实践，优化现有三段净化除杂方法技术条件，增强除杂能力，探索杂质砷的处理方法。通过一系列工艺改造与技术创新，车间净化工序除杂压力明显减轻，生产控制逐步趋于稳定，电镍质量显著提升。

2.1 优化除铁反应pH值

净化系统用中和水解法除铁，以压缩空气作为除铁过程的氧化剂，同时起搅拌作用，添加碳酸镍调节反应pH值，控制反应pH值提高0.5，可使阳极液中30%以上的铜开路除去，同时增强铅、锌、砷等杂质的除去能力。

2.2 硫化钠复合除铜、铅、锌

镍电解一车间目前采用镍精矿、阳极泥法除铜，该方法在除铜过程中添加的镍精矿会将部分杂质带入体系，为后续除钴工序增加困难。为强化除铜效率，减少除铜精矿使用量，在利用镍精矿的同时增加硫化钠，利用镍精矿与硫化钠复合除铜，同时可带走部分铅、锌等其他杂质。硫化钠除铜、铅、锌，主要利用溶度积不同的原理，当溶液中S2-离子使其：[Cu2+][S2-]>Ksp CuS，[Pb2+][S2-]>Ksp PbS，[Zn2+][S2-]>Ksp ZnS，即可使溶液中的铜、铅、锌形成CuS、PbS、ZnS沉淀。

在实际生产中，加入适量Na2S溶液，控制一定的反应条件，利用Na2S在水中离解出的S2-，与溶液中的铜、铅、锌形成CuS、PbS、ZnS沉淀，而硫化镍不沉淀或少沉淀，达到分离的目的。

2.3 过电位除铅

过电位除铅主要是优化除钴电位，借用除钴过程中过量氯气氧化除铅。在除钴过程中，钴被氯气氧化，控制过量的氯气可将铅和部分镍也氧化，生成PbO2、Ni(OH)3，PbO2微粒被Ni(OH)3沉淀吸附而除去。反应方程式为：

同时在除钴过程中将钴终点pH提高0.3时，溶液中的铅还会水解沉淀。

优化除钴电位与终点pH值，提高除钴工序除铅效率，确保除钴后溶液铅元素合格。

2.4 高SO42-溶液除铅

高SO42-溶液除铅是对碳酸钡除铅方法的优化。根据溶度积规则，溶液中[Ba2+][SO42-]>L BaSO4就有硫酸钡生成，当钡量超过铅量十倍以上时，铅即全部渗入到硫酸钡晶格中，形成稳定的硫酸铅钡混晶沉淀[Ba(SO4)2—Pb]。该沉淀在形成过程中需加入碳酸钡外，还消耗体系中的SO2-4离子，且体系中SO42-离子浓度越高，沉淀生成速度越快，除铅效率越高。为此，在阳极液含铅较高时，车间不断在体系中添加亚硫酸钠，补充体系SO42-离子，为碳酸钡除铅创造有利条件。当阳极液中含铅大于标准值时，在造液低酸出口液及电解阳极液中，按溶液含铅量的200倍均匀加入碳酸钡浆化液，碳酸钡对整个电解液体系不会产生不利的影响。碳酸钡除铅形成的沉淀物在除铁工序过滤过程中实现固液分离形成开路，碳酸钡除铅效率可达30%。

2.5 双氧水氧化除砷

镍电解溶液中砷元素存在两种价态：三价砷与五价砷。除铁过程中加入碳酸镍调整pH，使杂质砷与铁形成稳定沉淀砷酸铁，将砷带入渣中除去，主要机理为：

溶液中的五价砷通过以上方式形成稳定沉淀进入渣中，三价砷是铁元素形成的氢氧化铁利用吸附特性带入渣中除去。主要机理为：

溶液中的砷元素全部进入一次铁渣中，但由于一次铁渣含镍较高，需要酸溶、再生成处理。三价砷是利用氢氧化铁的吸附作用进入一次铁渣中，氢氧化铁经硫酸溶解，三价砷再次随铁矾液进入生产体系。车间在造液低酸出口液与混合阳极液中加入强氧化剂双氧水，将体系中的三价砷全部氧化为五价，使砷在除铁工序形成稳定的沉淀物而除去。

2.6 补铁除铜除砷

杂质元素砷是利用元素铁与其生成砷酸铁沉淀而除去的，除砷必须有充足的铁元素。根据生产经验，只有阳极液铁砷比达到6:1以上，才能保证除砷效果。为给净化除砷创造良好的条件，在铜渣浸出后液中添加还原铁粉，置换产生的铜粉并入海绵铜工序排出，铁以离子形式进入溶液中，提高了体系含铁量，增加溶液铁砷比，为净化除砷创造有利条件。

3 结语

自镍电解一车间接受高杂质原料生产来，通过不断工艺优化与技术创新方案实施，溶液成分稳定，元素合格率稳步提高，电镍物理外观质量逐步上升，各经济指标趋于理想，生产成本不断降低。原料中杂质元素含量不断升高，现有除杂工艺并不能完全满足生产需要，必须不断探索新的除杂方法以生产稳定。