淺談溶液pH值對黑鎳除鈷的影響

徐磊軍

（新疆新鑫礦業股份有限責任公司阜康冶煉廠 阜康 831500）

凈化工序是采用黑鎳除鈷，是國內較先進的濕法冶煉工藝，在鎳電解精煉過程中，為防止雜質在陰極上析出，電解液必須經過凈化，阜康冶煉廠凈化工序采用的黑鎳除鈷工藝，其特點是：帶入雜質少，深度除雜效果好。在確保有效分離有價金屬鎳、鈷的前提下，通過從間斷除鈷改為連續性除鈷，按照溶液pH值的分段，調整鎳鈷比的數值，計算加入相應的黑鎳，可大幅度降低凈化除鈷工藝中黑鎳加入量，提高黑鎳加入量的準確度，使凈化黑鎳除鈷工藝達到精細化操作，黑鎳加入量的合理調控，使后序工序鈷渣酸溶藥劑的加入得到控制，減輕操作工作量，提高生產控制能力，降低藥劑、板框、濾布等材料單耗的成本。

1 黑鎳制備及黑鎳除鈷原理

1.1 黑鎳制備原理

浸出送來的合格浸出液就是除鈷前液，一小部分制備成Ni（OH）2打入電氧化槽，通風、蒸汽通電22小時制得黑鎳，大部分除鈷前液打入除鈷槽，按一定比例加入黑鎳進行連續除鈷。

Ni(OH)2制備的化學反應：NiSO4+2NaOH=Na2SO4+Ni(OH)2

Ni(OH)2在電氧化槽的反應：

陽極反應 Ni2＋＝Ni3＋＋e

陰極反應 2H＋＋2e＝H2↑

1.2 黑鎳除鈷的原理

NiOOH是鎳的高價氫氧化物，由于其外觀呈黑色，故又稱為黑鎳，能氧化溶液中的二價鈷離子，使之呈三價氫氧化鈷沉淀。由于反應物是鎳離子，與所處理的溶液成分一致，不會污染所處理的溶液，對下一步鎳電積工序也不會帶來不良影響。此外，NiOOH除鈷同時還能凈化除去溶液中存在的微量雜質，如Fe、Cu、Pb、Mn、As等，起深度凈化作用。

除鈷反應：NiOOH+CoSO4=CoOOH↓+NiSO4

2 黑鎳除鈷的各項控制條件

2.1 黑鎳除鈷的技術參數

除鈷后綜合樣：Co＜0.01g/L,Cu、Fe＜0.004g/L;

陰極液綜合樣：Co＜0.01g/L，Cu、Fe＜0.004g/L，Ni≥70g/L，H3BO34～86g/L;

經除鈷后的溶液，其凈化率可達：Co＞98%、Cu＞60%、Fe＞70%。

2.2 黑鎳除鈷控制條件

⑴除鈷溫度：75～85℃，由于設備原因不能超過90℃；

⑵除鈷反應時間：加入黑鎳開始至取后液的時間為1.5～2h；

⑶除鈷前液pH值：浸出車間送過來的除鈷前液pH值＞5.4；

⑷鎳鈷比：取除鈷前液樣，經過化驗分析得到前液中的鈷含量，根據除鈷反應方程式可計算出氧化1 mol鈷所需的理論黑鎳量，在實際操作中由于化驗結果，流量計等設備影響因素，需要一定的過量值，這個過量值就稱為鎳鈷摩爾比，通稱為鎳鈷比，最初設計為2.0∶1，在最初的生產中除鈷前液鈷含量很低，鎳鈷比2.0∶1過量太多，浪費很大，經過大量的實驗確定為鎳鈷比（1.3～1.6）∶1之間。

從以上四方面可以看到除鈷溫度、反應時間、鎳鈷比都是由操作人員來控制，都屬于可控制物理條件，只有除鈷前液是外在因素，由于原料的多元復雜其pH值難以控制，在黑鎳除鈷過程也具有一定的不可控性，所以pH值對黑鎳除鈷的影響是不可忽視的。

3 溶液pH值對黑鎳除鈷的影響

為提高除鈷速度及滿足生產需要，在萬噸鎳擴產后，黑鎳除鈷由原來的間斷除鈷改為連續深度凈化除鈷，靠除鈷槽2＃～4＃槽內的中空導流，連續用NiOOH將除鈷前液中的CoSO4等雜質氧化水解沉淀。生產量大，勢必要求除鈷速度又快又好，pH值是如何影響黑鎳除鈷的也應有所了解。

3.1 除鈷前液pH值對黑鎳除鈷速度的影響

在生產中我們知道，除鈷前液pH值越低除鈷速度越慢，也就是難以合格，如表1所示。

表1 除鈷前液pH值對黑鎳除鈷速度的影響

表1的黑鎳除鈷條件是鎳鈷比是1.3～1.5∶1，除鈷時間為120分鐘，從表中可以看出在pH≥5.4時，除鈷后液Co2+＜0.01g/L，滿足黑鎳除鈷凈化要求；pH值在5.0時可通過加大鎳鈷比，再次補加黑鎳達到除鈷后液的要求。

3.2 黑鎳除鈷后液pH值對除鈷速度的影響

黑鎳是氫氧化物的漿液,其除鈷的主要反映是氧化水解反應,這與溶液的pH值密切相關，在實際操作中只檢測前液的pH值，黑鎳加入量還不是很準確，除鈷后液的pH值對黑鎳除鈷也是有一定的影響，如表2所示。

表2 除鈷后液pH值對黑鎳除鈷速度的影響

表2的黑鎳除鈷條件是鎳鈷比是1.5∶1，除鈷時間為120分鐘，從表中可以看出在pH≥4.78時，除鈷后液Co2+＜0.01g/L，滿足黑鎳除鈷凈化要求；pH值在4.58時可通過加大鎳鈷比，再次補加黑鎳達到除鈷后液的要求；pH值在4.4以下是加大鎳鈷比也無法滿足要求的。

3.3 針對pH值影響的措施

隨著生產能力的增加，有些工序的工藝參數都有所改變：

⑴黑鎳中NiⅢ含量為了提高轉化率，由最初的16g/L變為現在的12g/L，除鈷時加入黑鎳反應溶液粘度變小，反應更充分；

⑵由單槽除鈷變為連續除鈷，反應時間得到有效延續，溫度穩定可控性好，更有利于加快除鈷速度。

根據以上這些有利條件，黑鎳除鈷的鎳鈷比可做以下調整見表3，從表3可以看出根據溶液pH值的波動，及時調整鎳鈷比，在保證生產要求的情況下，可減少黑鎳加入量，降低黑鎳制備的藥劑消耗；合適的鎳鈷比鈷渣渣型好渣含鎳低，板框壓濾較容易，減輕員工勞動強度，也減少鈷渣酸溶藥劑加入量。

表3 pH值與鎳鈷比的對應表

除鈷前液pH值小于5.0以下，應采用加堿調整除鈷前液pH值的方法，具體措施：

①采用NaOH調pH值：因NaOH堿性較強，加入時將其調成pH=9～11的堿液，緩慢加入除鈷槽，確認除鈷前液pH＞5.4即可停止加入(除鈷前液加溫80～85℃→調pH＞5.6→加入黑鎳)。

②采用碳酸鎳調pH，將碳酸鎳漿化后加入1#除鈷槽，攪拌20分鐘，調至終點pH＞5.4加入黑鎳，進行除鈷(除鈷前液加溫80～85℃后加入碳酸鎳,確定終點pH＞5.6加黑鎳)。

4 結論

⑴根據溶液pH值來調整黑鎳除鈷的鎳鈷比，使得黑鎳的加入量更精確，而實際操作變得更簡單，易掌握，黑鎳的除鈷合格率高，保證陰極液的質量。

⑵合理的鎳鈷比可減輕勞動強度，減少拆板框次數，降低藥劑、板框、濾布等材料單耗的成本。