淺談阜康冶煉廠體系降鈉的摸索與實(shí)踐

王春海

(新疆新鑫礦業(yè)股份有限公司阜康冶煉廠阜康831500)

淺談阜康冶煉廠體系降鈉的摸索與實(shí)踐

王春海

(新疆新鑫礦業(yè)股份有限公司阜康冶煉廠阜康831500)

阜康冶煉廠鎳系統(tǒng)除雜采用黑鎳、加壓浸出尾渣中所含的鎳金屬通過(guò)銅系統(tǒng)的返鎳液得以回收。黑鎳及返鎳液所帶的大量鈉離子不斷富集，給生產(chǎn)帶來(lái)諸多不利。本文著重就阜康冶煉廠在鎳系統(tǒng)降鈉方面的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行闡明論述，以供同行業(yè)參考。

黑鎳硫酸鈉結(jié)晶鈉濾膜法化學(xué)沉降分離法四級(jí)沉降分離在線pH計(jì)連續(xù)測(cè)量和控制

1 概述

阜康冶煉廠始建于1989年，于1993年年底投產(chǎn)試運(yùn)行。設(shè)計(jì)電鎳產(chǎn)能2 040 t/a，鎳系統(tǒng)尾渣全部外賣。按照當(dāng)時(shí)的電鎳的產(chǎn)能，黑鎳制備及洗滌完全能滿足生產(chǎn)的需要，尾渣所帶走的硫酸鈉量也能間接平衡溶液體系含鈉，沒(méi)有考慮到以后生產(chǎn)擴(kuò)大，鎳系統(tǒng)溶液鈉平衡的問(wèn)題。2000年對(duì)鎳系統(tǒng)尾渣深度挖潛，將尾渣有價(jià)金屬及貴金屬提取回收。通過(guò)計(jì)算每年將有約1 200 t金屬鎳以返鎳液的形式返回鎳系統(tǒng)，返鎳液不可避免將帶入大量鈉離子進(jìn)入鎳系統(tǒng)。另外隨著鎳產(chǎn)量的不斷提高，黑鎳大量用到生產(chǎn)中，造成體系含鈉快速上漲，最高時(shí)鎳系統(tǒng)含鈉達(dá)到210 g/L，輸液管路、泵體、礦漿加熱器、電解槽等處都是硫酸鈉結(jié)晶。如何有效控制鎳系統(tǒng)含鈉是阜康冶煉廠亟需解決的問(wèn)題。

2 鎳體系溶液含鈉高對(duì)生產(chǎn)的負(fù)面影響

⑴使生產(chǎn)中的溶液體系的溶液粘稠濃度高，溶液阻力值增大，生產(chǎn)流動(dòng)性差，造成許多的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低；

⑵造成電解鎳陰極液中的硫酸鈉電解質(zhì)成分上升，影響主要產(chǎn)品電鎳質(zhì)量大幅降低，電解鎳品級(jí)率降低至75%；

⑶影響電鈷系統(tǒng)中的萃取工藝及有機(jī)溶劑與金屬離子間的交互，同時(shí)會(huì)造成電鈷產(chǎn)品的質(zhì)量影響；

⑷體系中的高鈉不能排盡，會(huì)導(dǎo)致銅渣中含鈉過(guò)高，銅系統(tǒng)沸騰爐因銅渣含鈉過(guò)高，易板結(jié)造成死爐，影響銅產(chǎn)量，且勞動(dòng)工作強(qiáng)度增大，運(yùn)行成本增加。

3 排鈉工藝的具體應(yīng)用

⑴在目前國(guó)際冶金化工行業(yè)中對(duì)于含鎳金屬溶液的“洗鈉排鈉”的主流技術(shù)中，主要使用的是“納濾膜法”過(guò)濾鈉離子和通過(guò)“化學(xué)沉降分離法”排除溶液中的鈉離子。“納濾膜法”主要是對(duì)溶液中較高濃度含Ni2+離子溶液進(jìn)行雜質(zhì)離子分離和溶液高倍濃縮，通過(guò)操作壓力、進(jìn)料液流量原水Ni2+離子質(zhì)量濃度和pH等因素對(duì)鎳、鈉離子的分離過(guò)程性能的影響，納濾膜對(duì)Ni2+的截留率隨操作壓力進(jìn)料液流量和Ni2+質(zhì)量濃度的增加而增大，膜通量則隨Ni2+的質(zhì)量濃度增加而減小，pH為3的NiSO4溶液中，在操作壓力1.4 MPa條件下，經(jīng)截留液全循環(huán)工藝運(yùn)行，納濾淡化出水Ni2+的截留率均保持在99.6%以上，選擇適宜的納濾膜用于重金屬?gòu)U水的高倍數(shù)濃縮，實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的資源化回收具有良好的技術(shù)可行性，然而在現(xiàn)在化工生產(chǎn)的鎳、鈉分離處理技術(shù)的選擇中，主要考慮的是生產(chǎn)成本的問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)現(xiàn)在硫酸鹽類鎳、鈉溶液的分離處理技術(shù)，一直是行業(yè)生產(chǎn)難題和困擾環(huán)保界的一個(gè)問(wèn)題，要用低成本處理硫酸鹽溶液的鎳、鈉分離，現(xiàn)在的技術(shù)還沒(méi)有足夠成熟，但是一般含有Ni2+離子等金屬的硫酸鹽類，可以通過(guò)化學(xué)沉淀法向溶液中加入碳酸鈉沉降鎳離子外排鈉離子，因?yàn)椤盎瘜W(xué)沉降分離法”中使用純堿沉降Ni2+，一般Na+離子不會(huì)沉淀，所以能使溶液中的Ni2+、Na+沉降分離，然后再通過(guò)分離方法，直接將含有Na+的溶液外排出去，回收被沉降下來(lái)的碳酸鎳固體，這樣就可以實(shí)現(xiàn)硫酸鹽溶液系統(tǒng)中的鎳、鈉分離。

⑵沉降處理的技術(shù)原理。阜康冶煉廠集中洗鈉的溶液主要是來(lái)自銅車間沉銅工序的“沉銅后液”和鎳電解車間電積工序后的“陽(yáng)極液”，兩種溶液集中匯合后，主要含有的陽(yáng)離子成分是Ni2+、Na+離子，附屬有Cu2+、Ca2+等其他雜質(zhì)離子。當(dāng)向混合溶液中加入純堿，并且使pH值穩(wěn)定在8.2～8.5時(shí)，溶液中的Ni2+、Cu2+、Ca2+會(huì)與CO32-反應(yīng)變?yōu)楣腆w沉降，最后通過(guò)固液分離方式，可以將Ni2+與Na+分離。

第一步:將pH值穩(wěn)定在8.2～8.5；

第二步:Ni2+、Cu2+、Ca2+等與CO32-反應(yīng)沉降的過(guò)程

第三步:溶液中含有的Na+與固體沉降物的分離過(guò)程，主要是通過(guò)四級(jí)沉降分離過(guò)程，第一、二級(jí)使用濃密機(jī)固液分離，第三級(jí)帶式過(guò)濾機(jī)沉降分離，第四級(jí)板框精密過(guò)濾分離。

⑶排鈉工藝流程：集中洗鈉項(xiàng)目是將電解車間陽(yáng)極液與銅車間沉銅后液集中進(jìn)行連續(xù)沉鎳洗鈉為技術(shù)方案。將陽(yáng)極液按比例混合后，用碳酸鈉（堿液）溶液調(diào)整到一定pH值，通過(guò)在線pH計(jì)連續(xù)測(cè)量和控制，從而進(jìn)行連續(xù)沉鎳。連續(xù)沉鎳后液輸送到濃密機(jī)進(jìn)行液固分離，濃密機(jī)分離的固體用熱水混合溶解后經(jīng)過(guò)帶式過(guò)濾機(jī)，碳酸鎳固體用陽(yáng)極液溶解后輸送到硫酸鎳儲(chǔ)槽。濃密機(jī)的溢流液與帶式過(guò)濾機(jī)的分離液在洗濾液儲(chǔ)槽內(nèi)混合，混合后溶液經(jīng)過(guò)板框壓濾，板框過(guò)濾的固體碳酸鎳用陽(yáng)極液溶解后輸送到碳酸鎳儲(chǔ)槽，過(guò)濾液即為含鈉較高的廢液，經(jīng)過(guò)廢液池沉淀后外排，見(jiàn)圖1。

圖1 集中洗鈉生產(chǎn)過(guò)程工藝流程示意圖

4 排鈉新項(xiàng)目實(shí)施所產(chǎn)生的效益

在該項(xiàng)目建設(shè)竣工后，交付生產(chǎn)車間使用到2012年10月底已取得了階段性成果。在集中洗鈉投入運(yùn)行后的3個(gè)月，集中洗鈉共洗去300 t硫酸鈉量，保證了系統(tǒng)正常運(yùn)行，截至到2012年10月底，體系內(nèi)（約3 900 m3）硫酸鈉含量由7月初220 g/L下降至120 g/L，沉鎳渣中鎳鈉比由之前的10∶1提高至30∶1，渣含鈉也由1.6%～2%下降至1.1%以下，電解鎳的品級(jí)率由之前的78%提高至92%（表1），保證銅、鎳系統(tǒng)的穩(wěn)定，減少藥劑的消耗，降低生產(chǎn)成本。

表1 集中洗鈉前后各項(xiàng)指標(biāo)比較

5 總結(jié)

根據(jù)2013年集中洗鈉項(xiàng)目投入一年多以來(lái)，阜康冶煉廠體系含鈉指標(biāo)得到了有效的降低，在體系中鈉含量已由原來(lái)的＞200 g/L降至150 g/L，整個(gè)鈉含量較低＜50 g/L，含鈉指標(biāo)降低近25%，因此對(duì)于確保阜康冶煉廠保持工藝穩(wěn)定平衡、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、提高產(chǎn)品質(zhì)量、以及降低成本和減輕勞動(dòng)力等都起到了關(guān)鍵作用。同時(shí)該項(xiàng)目的投入運(yùn)行對(duì)于阜康冶煉廠今年實(shí)行的“兩降一升”工作，做出了突出的貢獻(xiàn)。集中洗鈉系統(tǒng)運(yùn)行后，阜康冶煉廠銅系統(tǒng)、鎳系統(tǒng)的整體電效都得到了有效的提高，平均提高了2%左右，電鎳、電銅產(chǎn)品品級(jí)率也提高了約1%以上。集中洗鈉的運(yùn)行對(duì)于銅系統(tǒng)焙燒爐的運(yùn)行將起到很好的保障作用。同時(shí)，體系含鈉指標(biāo)的有效降低，大大改善鎳系統(tǒng)供液管路的堵塞狀況，便于電解槽的槽面管理，員工勞動(dòng)強(qiáng)度減小，工作環(huán)境得以改善。

[1]W.G.達(dá)文波特,等.銅冶煉技術(shù)（美）.化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[2]有色金屬提取冶金手冊(cè).冶金工業(yè)出版社,1999.

[3]趙由才,牛冬杰.濕法冶金污染控制技術(shù).冶金工業(yè)出版社,2003.

收稿：2014-03-08