朱國慶

摘 要：在硫酸鎳的生產中，傳統(tǒng)的工藝已經暴露了諸多缺點，已經不適合新的經濟形勢。為此筆者提出了萃取法生產硫酸鎳這一新工藝，其首先闡述了萃取法的化學原理和工藝流程以及萃取法生產結晶硫酸鎳的過程，進而說明了在生產過程中的注意事項，并且對比了新舊工藝的區(qū)別，突出了新工藝具有顯著技術經濟效益的特點。

關鍵詞：萃取法 硫酸鎳 新工藝

中圖分類號：TF804 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（a）-0054-02

硫酸鎳是在生產標準陰極銅的過程中產生的副產品，其中含有銅、鐵、鋅等雜質，并且以離子的形式存在，由于還不能夠滿足標準要求，所以要對其進行提純。傳統(tǒng)提純硫酸鎳的工藝過程不僅復雜、勞動強度大，并且會產生污染環(huán)境的硫化氫，同時，生產過程中產生的硫化氫和氫氧化物沉淀會帶走一部分的鎳離子，這影響了鎳的純度，使收率只能達到85%左右。與此相比，萃取法更適合用來提純硫酸鎳。相關實踐表明，采用萃取法生產的接應硫酸鎳，其收率可達92%以上，并且相關指標也滿足化學試劑的要求。

1 化學原理與工藝流程

1.1 化學原理

在硫酸鹽中，金屬離子按照從困難到容易依次被萃?。篒n3+、Fe3+、Pb2+、Al3+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Ca2+、Cu2+、Cd2+、Fe2+、Mn2+、Co2+、Ni2+、Co+、Mn2+、Mg2+、Na+。這和按金屬離子氫氧化物的沉淀隨pH值上升的排列順序基本相同，根據(jù)這個順序，每一個以無機鹽形式存在于溶液中的排列順序在前面的金屬離子都可以置換出排列順序在后面的金屬離子。

用來萃取硫酸鎳溶液中的銅、鐵、鋅等雜質的效果較好的鎳鹽是P2O4，反應的化學方程式是：xNi[H（R2PO4）2]2+2Mex+→2Me[H（R2PO4）2]x+xNi2+。

1.2 工藝流程

在實際生產中，大致的工藝流程為：水洗除酸→溶解、調整pH值→萃取、反萃取→去除鈣、鎂→過濾→濃縮結晶→離心脫水→結晶硫酸鎳。

2 萃取法生產結晶硫酸鎳的過程

2.1 將粗硫酸鎳溶解、氧化

首先將粗硫酸鎳溶液在水中溶解，在鎳離子的量達到相關要求后，鼓入空氣或者使用雙氧水對硫酸鎳溶液進行氧化的同時進行攪拌，此步驟中氧化的主要目的是使Fe2+氧化為Fe3+，為萃取Fe3+做鋪墊，當Fe2+全部氧化后表示此步驟結束，此時才可進行下一步。

2.2 制備鎳皂

去除溶液中的鐵元素雜質時所使用的有機萃取劑為脂肪酸、環(huán)烷酸等。這些有機萃取劑是以鎳皂的形式與含有鐵、銅、鋅等雜質的硫酸鎳溶液進行交換萃取，所以，要去除硫酸鎳溶液中的鐵、銅、鋅等雜質的第一步就是制備鎳皂。

首先使澄清的純堿水溶液與脂肪酸發(fā)生皂化反應產生鈉皂，然后將pH值調整到6左右。再將水放掉，后將其與高純度的硫酸鎳溶液進行萃取直至無草綠色的鎳離子為止。以上即為鎳皂的制備方法。

2.3 鐵的萃取

由于當硫酸鎳溶液的pH值大于3.5時，溶液中的Fe3+會生成Fe（OH）3沉淀，使硫酸鎳溶液變得渾濁，嚴重影響萃取的過程。所以，在對鐵元素進行萃取時要要將pH值控制在1.5～2.0之間。鐵的萃取反應方程式為：3[NiR2]有機相+[Fe2（SO4）3]水相→2[FeR3]有機相+3[NiSO4]水相。萃取過程中用到的萃取劑可以用稀硫酸溶液進行反萃取，化學方程式為：2[FeR3]有機相+3[H3SO4]水相→6[RH]有機相 +[Fe2（SO4）5]水相。

P-204對Fe3+的吸附能力很強，所以當Fe3+被P-204萃取后，在稀硫酸溶液中很難被反萃取。所以，要用加熱后的鹽酸溶液對其進行反萃取，如果要更高的反萃取率，后續(xù)還要用飽和草酸溶液進行洗滌處理。

2.4 銅的萃取

能夠做銅的萃取劑的都有脂肪酸、環(huán)烷酸、N-510等。當使用脂肪酸和環(huán)烷酸對銅進行萃取時要以這些萃取劑鎳皂的形式對銅進行萃取。而N-510就與脂肪酸和環(huán)烷酸有所不同，它可以直接用3%～7%的200號煤油進行萃取。

在使用脂肪酸和環(huán)烷酸作萃取劑銅時，都應該在其各自適當?shù)腜H值范圍內對銅離子進行萃取，且如果pH不小心過高可能會將鎳離子一并萃取，這并不是我們希望發(fā)生的。雖然萃取率較高，但是對pH值的控制要求高，進行時要時刻注意。

N-510較以上兩個萃取劑就較為方便簡潔。在pH<5.0時N-510基本上不會萃取鎳離子，唯一不足的是，當pH值在4.0左右的時候N-510才對鋅離子有一定的萃取率。

2.5 鋅的萃取

在新工藝中使用P2O4萃取鋅離子的效果很好。在萃取時，隨著20%的煤油溶液的pH越來越小，當在pH值大概在45的時候開始對鋅離子進行萃取，直到pH值低2.5的時候鋅離子的濃度能夠低至符合硫酸鎳溶液的提純標準的0.002 g/L以下。而鋅離子的反萃取則使用濃度為6 mol/L的硫酸溶液。

2.6 有機雜質的去除

在前面的過程中，去除鐵、銅、鋅等雜質時，都會使用相關的有機原料，所以在鐵、銅、鋅等雜質被萃取后，硫酸鎳溶液中會有這些也需要去除的有機雜質（即有機原料）。去除的方法主要有兩種方法：第一種是使用仲辛醇對硫酸鎳溶液進行萃取性洗滌，從而將有機雜質去除；第二種方法是使用“化學純”規(guī)格的粉狀活性炭處理溶液后再進行過濾。在以上兩種方法中，使用仲辛醇的效果更好，不過要及時地定期更換仲辛醇，并且集中處理。

2.7 后續(xù)處理工序

在上述過程都結束，并且硫酸鎳溶液達到相關要求后，要將其過濾后加入硫酸濃縮至54°Be，也就是硫酸鎳溶液的表面呈現(xiàn)結晶膜狀時將其移至相關容器內待其析出晶體。第2天，將濃縮的晶體離心脫水，從而得到硫酸鎳成品。剩下的母液可以經過濃縮結晶核離心脫水后在制備鎳皂的時候使用或者根據(jù)情況返回相關程序。

3 生產過程中的注意事項

3.1 對于反萃取過程中產生的酸性廢水

在反萃取過程中會產生大量的酸性廢水，其中含有銅、鋅、鎳等金屬元素，會造成經濟損失。由于其中還有氯離子，這時可以加入適當?shù)你~電解液降低上訴金屬元素的流失，并且如果銅電解液加入過多會時硫酸鎳溶液遭到污染，所以一定要加入恰好的銅電解液。

3.2 對于過濾過程中產生的殘渣

在過濾過程中會產生容易帶走鎳的殘渣，這會造成金屬的損失，從而增加投資成本。所以，要控制好各個參數(shù)，努力讓生產過程中產生的殘渣中含有最少的鎳元素，減少金屬的損失。

3.3 對于若干容易對皮膚的刺激性

生產過程中使用的萃取劑和硫酸鎳溶液都容易使人的皮膚有過敏現(xiàn)象，有很大的刺激性。在天氣炎熱時，刺激性表現(xiàn)的更為明顯，所以相關工作人員在進行相關操作的時候一定要在通風條件良好的作業(yè)場所，按照要求穿戴整齊。

4 新工藝較舊工藝的優(yōu)點

4.1 金屬回收率高

在新的萃取工藝中鎳的一次回收率可達到95%以上，然而在傳統(tǒng)的萃取工藝中，一次回收率只有50%左右，就算對返渣進行二次回收，總的回收率也只能達到80%。可見，萃取新工藝比傳統(tǒng)工藝的回收率高很多。

4.2 生產成本低

雖然萃取法生產結晶硫酸鎳的工藝流程很長，工藝控制復雜，且萃取劑價格昂貴，但由于直收率、回收率高，其生產成本相對于傳統(tǒng)工藝可以降低很多。

4.3 產品質量好

在傳統(tǒng)工藝下的工藝成品中鎳占20.5%、銅占≤0.003%、鐵≤0.005%、鋅占≤0.004%；在新工藝下的工藝成品中鎳占21.0%、銅占≤0.001%、鐵占≤0.001、鋅占≤0.002?？梢姡腿︺~、鐵、鋅等雜質具有很好的選擇性，新工藝得到的萃余液凈化程度明顯要比傳統(tǒng)工藝高，產品的質量更好。

5 結語

用新工藝—萃取法生產的結晶硫酸鎳的成品不僅純度高，而且質量好，與傳統(tǒng)的工藝相比還可以降低生產成本，提高經濟效益，值得推廣。

參考文獻

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