徐磊軍

（新疆新鑫礦業(yè)股份有限責(zé)任公司阜康冶煉廠 阜康 831500）

凈化工序是采用黑鎳除鈷，是國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的濕法冶煉工藝，在鎳電解精煉過(guò)程中，為防止雜質(zhì)在陰極上析出，電解液必須經(jīng)過(guò)凈化，阜康冶煉廠凈化工序采用的黑鎳除鈷工藝，其特點(diǎn)是：帶入雜質(zhì)少，深度除雜效果好。在確保有效分離有價(jià)金屬鎳、鈷的前提下，通過(guò)從間斷除鈷改為連續(xù)性除鈷，按照溶液pH值的分段，調(diào)整鎳鈷比的數(shù)值，計(jì)算加入相應(yīng)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(zhǔn)確度，使凈化黑鎳除鈷工藝達(dá)到精細(xì)化操作，黑鎳加入量的合理調(diào)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(chǎn)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(lái)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(fēng)、蒸汽通電22小時(shí)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(jìn)行連續(xù)除鈷。

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

Ni(OH)2在電氧化槽的反應(yīng)：

陽(yáng)極反應(yīng) Ni2＋＝Ni3＋＋e

陰極反應(yīng) 2H＋＋2e＝H2↑

1.2 黑鎳除鈷的原理

NiOOH是鎳的高價(jià)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(jià)鈷離子，使之呈三價(jià)氫氧化鈷沉淀。由于反應(yīng)物是鎳離子，與所處理的溶液成分一致，不會(huì)污染所處理的溶液，對(duì)下一步鎳電積工序也不會(huì)帶來(lái)不良影響。此外，NiOOH除鈷同時(shí)還能凈化除去溶液中存在的微量雜質(zhì)，如Fe、Cu、Pb、Mn、As等，起深度凈化作用。

除鈷反應(yīng)：NiOOH+CoSO4=CoOOH↓+NiSO4

2 黑鎳除鈷的各項(xiàng)控制條件

2.1 黑鎳除鈷的技術(shù)參數(shù)

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(jīng)除鈷后的溶液，其凈化率可達(dá)：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(shè)備原因不能超過(guò)90℃；

⑵除鈷反應(yīng)時(shí)間：加入黑鎳開始至取后液的時(shí)間為1.5～2h；

⑶除鈷前液pH值：浸出車間送過(guò)來(lái)的除鈷前液pH值＞5.4；

⑷鎳鈷比：取除鈷前液樣，經(jīng)過(guò)化驗(yàn)分析得到前液中的鈷含量，根據(jù)除鈷反應(yīng)方程式可計(jì)算出氧化1 mol鈷所需的理論黑鎳量，在實(shí)際操作中由于化驗(yàn)結(jié)果，流量計(jì)等設(shè)備影響因素，需要一定的過(guò)量值，這個(gè)過(guò)量值就稱為鎳鈷摩爾比，通稱為鎳鈷比，最初設(shè)計(jì)為2.0∶1，在最初的生產(chǎn)中除鈷前液鈷含量很低，鎳鈷比2.0∶1過(guò)量太多，浪費(fèi)很大，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)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(yīng)時(shí)間、鎳鈷比都是由操作人員來(lái)控制，都屬于可控制物理?xiàng)l件，只有除鈷前液是外在因素，由于原料的多元復(fù)雜其pH值難以控制，在黑鎳除鈷過(guò)程也具有一定的不可控性，所以pH值對(duì)黑鎳除鈷的影響是不可忽視的。

3 溶液pH值對(duì)黑鎳除鈷的影響

為提高除鈷速度及滿足生產(chǎn)需要，在萬(wàn)噸鎳擴(kuò)產(chǎn)后，黑鎳除鈷由原來(lái)的間斷除鈷改為連續(xù)深度凈化除鈷，靠除鈷槽2＃～4＃槽內(nèi)的中空導(dǎo)流，連續(xù)用NiOOH將除鈷前液中的CoSO4等雜質(zhì)氧化水解沉淀。生產(chǎn)量大，勢(shì)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(yīng)有所了解。

3.1 除鈷前液pH值對(duì)黑鎳除鈷速度的影響

在生產(chǎn)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(duì)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(shí)間為120分鐘，從表中可以看出在pH≥5.4時(shí)，除鈷后液Co2+＜0.01g/L，滿足黑鎳除鈷凈化要求；pH值在5.0時(shí)可通過(guò)加大鎳鈷比，再次補(bǔ)加黑鎳達(dá)到除鈷后液的要求。

3.2 黑鎳除鈷后液pH值對(duì)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(yīng),這與溶液的pH值密切相關(guān)，在實(shí)際操作中只檢測(cè)前液的pH值，黑鎳加入量還不是很準(zhǔn)確，除鈷后液的pH值對(duì)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(duì)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(shí)間為120分鐘，從表中可以看出在pH≥4.78時(shí)，除鈷后液Co2+＜0.01g/L，滿足黑鎳除鈷凈化要求；pH值在4.58時(shí)可通過(guò)加大鎳鈷比，再次補(bǔ)加黑鎳達(dá)到除鈷后液的要求；pH值在4.4以下是加大鎳鈷比也無(wú)法滿足要求的。

3.3 針對(duì)pH值影響的措施

隨著生產(chǎn)能力的增加，有些工序的工藝參數(shù)都有所改變：

⑴黑鎳中NiⅢ含量為了提高轉(zhuǎn)化率，由最初的16g/L變?yōu)楝F(xiàn)在的12g/L，除鈷時(shí)加入黑鎳反應(yīng)溶液粘度變小，反應(yīng)更充分；

⑵由單槽除鈷變?yōu)檫B續(xù)除鈷，反應(yīng)時(shí)間得到有效延續(xù)，溫度穩(wěn)定可控性好，更有利于加快除鈷速度。

根據(jù)以上這些有利條件，黑鎳除鈷的鎳鈷比可做以下調(diào)整見(jiàn)表3，從表3可以看出根據(jù)溶液pH值的波動(dòng)，及時(shí)調(diào)整鎳鈷比，在保證生產(chǎn)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(dòng)強(qiáng)度，也減少鈷渣酸溶藥劑加入量。

表3 pH值與鎳鈷比的對(duì)應(yīng)表

除鈷前液pH值小于5.0以下，應(yīng)采用加堿調(diào)整除鈷前液pH值的方法，具體措施：

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

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

4 結(jié)論

⑴根據(jù)溶液pH值來(lái)調(diào)整黑鎳除鈷的鎳鈷比，使得黑鎳的加入量更精確，而實(shí)際操作變得更簡(jiǎn)單，易掌握，黑鎳的除鈷合格率高，保證陰極液的質(zhì)量。

⑵合理的鎳鈷比可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少拆板框次數(shù)，降低藥劑、板框、濾布等材料單耗的成本。