鎳鋶即鎳鋶化礦石，其所得各種金屬鋶是很複雜的硫化物共熔體由金屬的低價硫化物組成，其中富集了待提取的金屬及貴金屬。對於高鎳鋶的處理主要有五種方法：傳統的Hybinette工藝，硫酸加壓浸出工藝，氯化浸出工藝，加壓氨浸工藝及羰基法。
基本介紹
- 中文名：鎳鋶
- 外文名：Nickel matte
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 別名：鎳鋶化礦石
- 組成：金屬的低價硫化物
簡介,氯化浸出工藝,工藝簡介,氯化原理,氯氣浸出法,氯浸過程,氯浸的效益,總結,
簡介
對於高鎳鋶的處理主要有五種方法：傳統的Hybinette工藝，硫酸加壓浸出工藝，氯化浸出工藝，加壓氨浸工藝及羰基法。
傳統的Hybinette精煉工藝成熟可靠，具有操作簡單，生產穩定，能基本滿足生產Ni9996電鎳的要求。但存在如下缺點：
（1）工藝流程複雜，對於精礦的處理需進行熔煉－精煉－化工綜合處理過程；
（2）金屬直收率低、能耗高、磨浮分離不徹底，合金需進行單獨處理；
（3）返料多、渣量大、渣含鎳高、貴金屬損失大、試劑消耗大、陽極電流效率低、需造液補鎳；
（4）“三廢”處理流程複雜。
隨著技術的發展，此種工藝已經逐漸被改造或替代。
氯化浸出工藝
工藝簡介
採用高濃度的鹽酸選擇性浸出高鎳鋶中的鎳，達到與銅的高度分離；採用萃取提純、氯化鎳結晶及高溫水解得到氧化物，最後採用氫還原方式得到金屬鎳的流程。用鹽酸浸出高鎳鋶的工藝，工藝流程是先將高冰鎳進行鹽酸浸出，得到的氯化鎳溶液在新型結構的沸騰反應器內製成粒狀氧化鎳，最後將氧化鎳還原成金屬鎳。
氯氣浸出高鎳鋶新工藝，套用於工業生產。氯化浸出是指在水溶液中進行的濕法氯化過程，即通過氯氣氧化作用，使高鎳鋶中的鎳、鈷、銅等呈氯化物形態溶解進入溶液。利用氯化物的化學活性高、生成的氯化物溶解度大、對雜質的絡合能力較強等特點，在常溫常壓下就能達到其它介質高溫高壓才能達到的技術指標。
氯化原理
在酸性水溶液中通入氯氣，使物料氯化溶出的過程稱為氯氣浸出。
氯氣是一種強氧化劑，其氧化－還原電位很高，氯在水溶液中還能水解生成鹽酸及次氯酸，次氯酸有比氯更正的氧化－還原電位。因此，用氯氣浸出高鎳鋶時，高鎳鋶中的鎳、鈷、銅等金屬和金、銀、鉑、鈀等貴金屬都可以氯化進入溶液。
氯氣浸出的另一個特點是能實現選擇性浸出。氯氣在酸性水溶液中能浸出包括貴金屬在內的絕大部分元素，利用這個特點，在控制浸出電位的情況下可以選擇性的將高鎳鋶中的鎳、鈷浸出，而銅及貴金屬則留在渣中；在處理貴金屬含量高的高鎳鋶時，則可將鎳、鈷、銅等賤金屬全部浸出到溶液中，而貴金屬則留在渣中。正是由於氯氣浸出良好的選擇性，逐步套用於工業生產中。
在氯氣浸出中，溶液中的氧化－還原電位隨著氯氣的加入而上升，隨著高鎳鋶的加入而下降。因此，只要控制氯氣浸出過程中氯氣通入速度及高鎳鋶的加入量即可把氧化－還原電位控制在合適的範圍內，達到鎳、鈷的高浸出率。
當氧化－還原電位為315 mv時，鎳的浸出率達到80%，而銅的浸出率為15%；氧化－還原電位為280mv時，鎳的浸出率為70%，銅的浸出率只有5%。由此可知，升高電位，鎳、銅浸出率增加，選擇性浸出變差。因此，在處理含銅量低的高鎳鋶時，這種關係較有優勢，高鎳鋶含N35~40%，Cu30~35%。
氯氣浸出法
氯浸過程
高鎳鋶和鎳電積系統返回的陽極液一起加入到浸出槽，在通入氯氣(包括鎳電積系統返回的氯氣)的條件下，浸出溫度維持在沸點狀態自熱進行，浸出過程可以認為是溶液中二價銅離子與高鎳鋶中的Ni3S2之間進行反應，反應產生的Cu又被氧化成Cu，Cu與Ni3S2及NiS進行反應，此時浸出液中含Ni~230g/L，Cu~50g/L；浸出渣主要是硫化銅、元素硫及約5~8%的鎳組成。
浸出礦漿引入除銅工序，根據氧化－還原電位值向除銅槽內加入一定量的高鎳鋶，控制除銅初始溫度為80~90℃，終點溫度為60~70℃。
除銅後液中含銅從50g/L降至約0.2 g/L，除銅效果良好。由於在除銅工序引入了新的高鎳鋶進行除銅反應，上述反應效率較低。因此，當浸出液中另加高鎳鋶使其中銅從50~70 g/L降至0.2 g/L時，多餘的高鎳鋶就將整個浸出渣中含鎳量從8%提高到15%。為此，需將浸出礦漿從110 ℃升溫到130 ℃左右，並在高壓釜中進行攪拌，依靠反應放熱使溫度維持在140~150 ℃。
在通過控制加入少量的新高鎳鋶的情況下進行氧化還原電位的調節以維持所需電位。一般來說，從高壓釜放出來的礦漿溶液含銅量為0.5g/L左右，固體中鎳含量為6%~8%。
除銅後的殘渣經焙燒氫還原後，其中金屬化的銅也用氯氣浸出。其目的是控制氧化－還原電位將銅鎳完全浸出，而將鉑族金屬的損失減至最小。將礦漿過濾，濾液送去除鐵，除鐵後液送氯浸槽，浸出殘渣在電爐中熔煉為鉑族金屬冰銅，並進一步處理回收。
高鎳鋶浸出液經除鐵、鎳鈷分離、電積工序來回收鎳、鈷。銅渣火法焙燒處理產出焙砂，然後經電積得陰極銅。鎳鈷電積產生的氯氣經陽極集氣罩匯入氯氣總管，在負壓狀態下排入脫氯塔，氯氣及陽極液分別返回浸出系統。
氯浸的效益
採用傳統的Hybi⁃nette法生產電鎳，完成氯浸工藝改造後，勞動強度大大降低，試劑消耗明顯降低，生產成本下降。
改造後處理工藝大部分為濕法冶金過程，環境中的鎳濃度小於0.1mg/m，浸出尾氣氯氣質量濃度小於10×10，明顯改善了操作環境。
利用現代化的分析檢測儀器，對浸出過程及淨化過程嚴格控制，大大提高了鎳鈷產品質量，能夠滿足多種工業用戶的要求，並能生產如電鎳、鎳扣等多種產品，最佳化了產品結構，適應市場要求，提高了企業競爭實力。
由電解改為電積後，槽利用係數提高，不產生陽極泥，有利於電解鎳質量及電解槽利用率的提高。生產工藝靈活，對某此工序稍加改造便能實現浸出不同物料的目的。
總結
氯氣浸出工藝相對於傳統工藝具有流程短，過程控制易於實現，工藝靈活等優點，並能實現大部分工序自動控制，有效降低了勞動強度，減少了人為因素對工藝的影響。該工藝主要特點如下：
（1） 浸出過程常壓低溫操作，設備易於實現，並且操作簡單；
（2） 由於氯氣的強氧化作用和Cu+/Cu的催化作用，化學反應速度快、浸出過程可在沸點下自熱進行，能耗低，蒸發水量大，有利於整個體系的水平衡；
（3） 鎳鈷氯化物溶解度高，淨化液量少，僅為傳統液量的1/6~1/10；
原料中硫被氧化成元素硫，無SO2的污染及酸不平衡問題；氯化鎳電阻低，鎳電積可採用較高的電流密度(大於220A/m，電流效率98%~99%)，電鎳質量好，且陽極析出的氯氣可重複利用；品種多，如鎳扣、鎳粒、氧化鎳、氯化鎳等。
綜上所述，高鎳鋶氯浸工藝低能耗，低污染，低消耗，產品質量高，金屬回收率高，經濟效益較為明顯，套用前景廣闊。
