鎳電解高雜原料的處理方法及生產應用

馬治卿

（金川集團公司鎳冶煉廠鎳電解一車間,甘肅 金昌 737100）

根據鎳冶煉廠電解鎳產品結構調整方案，鎳電解一車間處理原料細分后高雜質的生產原料，高锍陽極板銅、鉛、砷等雜質元素含量明顯升高，給車間凈化系統帶來很大壓力[1]。高雜陽極板雜質含量增幅明顯，銅、鉛、砷等雜質含量陽極板含量標準的1.4倍、1.6倍、2.1倍。體系中雜質含量成倍增加，凈化系統已達極限，電解新液中雜質元素波動頻繁，已嚴重影響電鎳化學質量的穩定控制。

1 生產原料的變化

按鎳冶煉廠生產組織要求，鎳電解一車間專門處理外來高雜質原料，高锍陽極板銅、鉛、鋅、砷等雜質元素含量明顯升高，具體含量變化如下表1。

表1 鎳電解一車間高锍陽極板雜質實際含量與標準差值統計表（g/L）

從上表可以看出，處理高雜原料后（即原料調整后）高锍陽極板雜質含量明顯升高，特別是雜質元素As與Pb，基本是處理高雜原料前陽極板含量的2～3倍，銅元素含量也增加了30%左右。

2 雜質處理方法的改進與創新

為穩定生產控制，確保電鎳化學質量合格，車間經過探索與實踐，優化現有三段凈化除雜方法技術條件，增強除雜能力，探索雜質砷的處理方法。通過一系列工藝改造與技術創新，車間凈化工序除雜壓力明顯減輕，生產控制逐步趨于穩定，電鎳質量顯著提升。

2.1 優化除鐵反應pH值

凈化系統用中和水解法除鐵，以壓縮空氣作為除鐵過程的氧化劑，同時起攪拌作用，添加碳酸鎳調節反應pH值，控制反應pH值提高0.5，可使陽極液中30%以上的銅開路除去，同時增強鉛、鋅、砷等雜質的除去能力。

2.2 硫化鈉復合除銅、鉛、鋅

鎳電解一車間目前采用鎳精礦、陽極泥法除銅，該方法在除銅過程中添加的鎳精礦會將部分雜質帶入體系，為后續除鈷工序增加困難。為強化除銅效率，減少除銅精礦使用量，在利用鎳精礦的同時增加硫化鈉，利用鎳精礦與硫化鈉復合除銅，同時可帶走部分鉛、鋅等其他雜質。硫化鈉除銅、鉛、鋅，主要利用溶度積不同的原理，當溶液中S2-離子使其：[Cu2+][S2-]>Ksp CuS，[Pb2+][S2-]>Ksp PbS，[Zn2+][S2-]>Ksp ZnS，即可使溶液中的銅、鉛、鋅形成CuS、PbS、ZnS沉淀。

在實際生產中，加入適量Na2S溶液，控制一定的反應條件，利用Na2S在水中離解出的S2-，與溶液中的銅、鉛、鋅形成CuS、PbS、ZnS沉淀，而硫化鎳不沉淀或少沉淀，達到分離的目的。

2.3 過電位除鉛

過電位除鉛主要是優化除鈷電位，借用除鈷過程中過量氯氣氧化除鉛。在除鈷過程中，鈷被氯氣氧化，控制過量的氯氣可將鉛和部分鎳也氧化，生成PbO2、Ni(OH)3，PbO2微粒被Ni(OH)3沉淀吸附而除去。反應方程式為：

同時在除鈷過程中將鈷終點pH提高0.3時，溶液中的鉛還會水解沉淀。

優化除鈷電位與終點pH值，提高除鈷工序除鉛效率，確保除鈷后溶液鉛元素合格。

2.4 高SO42-溶液除鉛

高SO42-溶液除鉛是對碳酸鋇除鉛方法的優化。根據溶度積規則，溶液中[Ba2+][SO42-]>L BaSO4就有硫酸鋇生成，當鋇量超過鉛量十倍以上時，鉛即全部滲入到硫酸鋇晶格中，形成穩定的硫酸鉛鋇混晶沉淀[Ba(SO4)2—Pb]。該沉淀在形成過程中需加入碳酸鋇外，還消耗體系中的SO2-4離子，且體系中SO42-離子濃度越高，沉淀生成速度越快，除鉛效率越高。為此，在陽極液含鉛較高時，車間不斷在體系中添加亞硫酸鈉，補充體系SO42-離子，為碳酸鋇除鉛創造有利條件。當陽極液中含鉛大于標準值時，在造液低酸出口液及電解陽極液中，按溶液含鉛量的200倍均勻加入碳酸鋇漿化液，碳酸鋇對整個電解液體系不會產生不利的影響。碳酸鋇除鉛形成的沉淀物在除鐵工序過濾過程中實現固液分離形成開路，碳酸鋇除鉛效率可達30%。

2.5 雙氧水氧化除砷

鎳電解溶液中砷元素存在兩種價態：三價砷與五價砷。除鐵過程中加入碳酸鎳調整pH，使雜質砷與鐵形成穩定沉淀砷酸鐵，將砷帶入渣中除去，主要機理為：

溶液中的五價砷通過以上方式形成穩定沉淀進入渣中，三價砷是鐵元素形成的氫氧化鐵利用吸附特性帶入渣中除去。主要機理為：

溶液中的砷元素全部進入一次鐵渣中，但由于一次鐵渣含鎳較高，需要酸溶、再生成處理。三價砷是利用氫氧化鐵的吸附作用進入一次鐵渣中，氫氧化鐵經硫酸溶解，三價砷再次隨鐵礬液進入生產體系。車間在造液低酸出口液與混合陽極液中加入強氧化劑雙氧水，將體系中的三價砷全部氧化為五價，使砷在除鐵工序形成穩定的沉淀物而除去。

2.6 補鐵除銅除砷

雜質元素砷是利用元素鐵與其生成砷酸鐵沉淀而除去的，除砷必須有充足的鐵元素。根據生產經驗，只有陽極液鐵砷比達到6:1以上，才能保證除砷效果。為給凈化除砷創造良好的條件，在銅渣浸出后液中添加還原鐵粉，置換產生的銅粉并入海綿銅工序排出，鐵以離子形式進入溶液中，提高了體系含鐵量，增加溶液鐵砷比，為凈化除砷創造有利條件。

3 結語

自鎳電解一車間接受高雜質原料生產來，通過不斷工藝優化與技術創新方案實施，溶液成分穩定，元素合格率穩步提高，電鎳物理外觀質量逐步上升，各經濟指標趨于理想，生產成本不斷降低。原料中雜質元素含量不斷升高，現有除雜工藝并不能完全滿足生產需要，必須不斷探索新的除雜方法以生產穩定。