專利名稱：一種硫代碳酸鎳從含鎳溶液中深度除銅的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及銅鎳濕法冶金領(lǐng)域，特別涉及一種硫代碳酸鎳從含鎳溶液中深度除銅的裝置。
背景技術(shù)：
雜質(zhì)Cu的含量是電鎳中被嚴(yán)格要求的元素，在電鎳標(biāo)準(zhǔn)(GB/T6516-1997Ni9996)中其含量要求低于O. 01%。因此要求在電積鎳前對含鎳溶液中的雜質(zhì)銅進(jìn)行深度除去。但是由于銅鎳化學(xué)性質(zhì)十分相似，長期以來，在エ業(yè)規(guī)模下深度除去含鎳溶液中銅成為困擾國內(nèi)外冶金界的難題。エ業(yè)規(guī)模下從含鎳溶液中高效除銅的關(guān)鍵是既能將銅深度除去，同時(shí)除銅渣中銅鎳比要高。針對這ー難題，我國早在“八五”和“九五”計(jì)劃中兩次將這項(xiàng)研究列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，國內(nèi)學(xué)者嘗試各種方法，如活性硫化鎳、硫代硫酸鎳、活性硫粉等除 銅エ藝，但問題還是未能得到很好的解決。在借鑒“活性硫化鎳”和“鎢酸鹽溶液中深度除鑰”中的相關(guān)技術(shù)和思路，中南大學(xué)冶金學(xué)院開發(fā)出一種新的除銅劑——硫代碳酸鎳。這種新除銅劑具有很高的反應(yīng)活性，能快速高效的深度除去含鎳溶液中銅。因此，硫代碳酸鎳完全可以作為一種高效的除銅試劑用于含鎳溶液除銅エ業(yè)生產(chǎn)。利用傳統(tǒng)的槽式攪拌反應(yīng)器，只要將適量的硫代碳酸鎳與含鎳溶液均勻混合溶液中的銅能降至3mg/L以下，除銅渣中銅鎳比高于15，完全達(dá)到エ業(yè)生產(chǎn)合格電鎳的要求。當(dāng)エ業(yè)生成規(guī)模比較小，所需處理的溶液量不大時(shí)，這種反應(yīng)裝置還能應(yīng)付。但是規(guī)模很大時(shí)，如金川公司，需要處理的含鎳溶液達(dá)到300m3/h，這種間歇式槽式攪拌反應(yīng)器就無法處理了。因此，在大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)中，需要采用能連續(xù)除銅的裝置。長期以來，金川公司一直都是采用能連續(xù)化生產(chǎn)的沸騰除銅槽作為除銅裝置。沸騰除銅槽是專門針對鎳精礦加陽極泥除銅エ藝而開發(fā)的。這種裝置很好的考慮到鎳精礦的密度、粒度和反應(yīng)活性等物理化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)除銅劑從沸騰除銅槽的頂部加入，由于密度較大，在下降過程中不斷與溶液混合接觸，由于反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，除銅渣密度變小，就能隨溶液一起從除銅槽頂部的溢流ロ排出，從而完成整個(gè)除銅過程。但由于此エ藝本身存在缺陷，導(dǎo)致其除銅后產(chǎn)出的銅渣量大，銅渣中含鎳高，鎳銅比達(dá)到2:1，無法直接返回銅生產(chǎn)系統(tǒng)。硫代碳酸鎳除銅エ藝能否適應(yīng)沸騰除銅，達(dá)到使用間歇式槽式攪拌器中的除銅效果呢？我們發(fā)現(xiàn)，由于硫代碳酸鎳由于是新生合成的，盡管其反應(yīng)活性很高，但相對于鎳精礦，其粒度較細(xì)、密度較低。如果采用沸騰除銅槽作為除銅裝置，從反應(yīng)槽頂部加入硫代碳酸鎳，在保證同樣的生產(chǎn)規(guī)模條件下，即不減少處理量情況下，由于溶液流量很大，硫代碳酸鎳將會(huì)被溶液快速帶出反應(yīng)槽。因此將會(huì)導(dǎo)致硫代碳酸鎳無法與溶液在反應(yīng)槽中接觸反應(yīng)，從而導(dǎo)致除銅效果變差?；谝陨戏治觯槍α虼妓徭嚦~エ藝特點(diǎn)，十分有必要采用ー種新的能連續(xù)工作的除銅反應(yīng)裝置。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)在于，提出一種適應(yīng)于硫代碳酸鎳物理化學(xué)性質(zhì)的從含鎳溶液中深度除銅的裝置。該裝置能在連續(xù)工作的條件下實(shí)現(xiàn)含鎳溶液中的銅深度除去，同時(shí)獲得具有高銅鎳比的除銅渣，操控簡單，易于實(shí)現(xiàn)エ業(yè)自動(dòng)化。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種硫代碳酸鎳從含鎳溶液中深度除銅的裝置，包括硫代碳酸鎳漿料槽、硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵、含鎳溶液進(jìn)料管道、含鎳溶液進(jìn)料泵和管道反應(yīng)器，所述的硫代碳酸鎳漿料槽通過硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵連接至含鎳溶液進(jìn)料管道以混合硫代碳酸鎳漿料和含鎳溶液，混合后的硫代碳酸鎳漿料和含鎳溶液經(jīng)含鎳溶液進(jìn)料泵輸出至管道反應(yīng)器。所述的ー種硫代碳酸鎳從含鎳溶液中深度除銅的裝置，所述的管道反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有管道混合裝置，所述的管道混合裝置為網(wǎng)狀柵格，用以加強(qiáng)硫代碳酸鎳漿料與含鎳溶液混合反應(yīng)。 使用上述裝置進(jìn)行硫代碳酸鎳從含鎳溶液中除銅的方法，依次包括以下步驟(I)將含鎳溶液的pH值調(diào)至3. (Γ7. 0，然后按硫代碳酸根與含鎳溶液中鎳的摩爾比為O. 3 I. O加入硫代碳酸鹽溶液，并攪拌反應(yīng)5 30分鐘，不經(jīng)過濾得到硫代碳酸鎳漿料，置于硫代碳酸鎳漿料槽中；(2)也可將步驟(I)中得到硫代碳酸鎳漿料先進(jìn)行過濾分離得到固體硫代碳酸鎳，然后將固體硫代碳酸鎳與含鎳溶液或水進(jìn)行混合漿化，得到硫代碳酸鎳漿料，置于硫代碳酸鎳漿料槽中；所述的硫代碳酸鹽溶液為Na2CS3, Na2CS4, Na2CS5, Na2C2S5, K2CS3, K2CS4, K2CS5, K2C2S5中的ー種或幾種的混合物；所述的含鎳溶液為鎳電解陽極液，NiSO4, NiCl2, Ni (NO3)2溶液中的ー種或幾種的混合物。(3)然后將含鎳溶液的pH值調(diào)節(jié)至2. O 6. 5，并加熱至60°C 90°C ；(4)先用漿料泵將硫代碳酸鎳漿料按硫代碳酸根與含鎳溶液中的銅的摩爾比為I. I I. 5注入到含鎳溶液進(jìn)料管道中；(5)再用漿料泵將含鎳溶液與硫代碳酸鎳漿料一起混合注入到管道反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)除銅，反應(yīng)停留時(shí)間為15 60min。本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，(I)由于整個(gè)反應(yīng)過程是在管道中進(jìn)行，在流體有一定流速條件下，以及管道中間隔存在的液流混合裝置，能保證除銅劑與溶液充分混合反應(yīng)，因此能完全消除因硫代碳酸鎳密度較低造成的不良影響；(2)由于本方法中使用的除銅劑為硫代碳酸鎳，易于漿化，可以按需通過控制流量用泵添加即可，然后與鎳電解陽極液一同通過機(jī)械混合泵注入到管道中即可。這種操作方式可以使除銅操作過程變得十分簡單，能完全實(shí)現(xiàn)除銅劑添加過程的自動(dòng)化，極大的減少勞動(dòng)強(qiáng)度。(3)整個(gè)過程是在密閉反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，可以極大的減少熱量損失。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說明。
圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I為硫代碳酸鎳漿料槽，2為硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵，3為含鎳溶液進(jìn)料管道，4為含鎳溶液進(jìn)料泵，5為管道反應(yīng)器，6為管道混合裝置。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型包括硫代碳酸鎳漿料槽I、硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵2、含鎳溶液進(jìn)料管道3、含鎳溶液進(jìn)料泵4和管道反應(yīng)器5，硫代碳酸鎳漿料槽I通過硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵2連接至含鎳溶液進(jìn)料管道3以混合硫代碳酸鎳漿料和含鎳溶液，混合后的硫代碳酸鎳漿料和含鎳溶液經(jīng)含鎳溶液進(jìn)料泵4輸出至管道反應(yīng)器5。管道反應(yīng)器5內(nèi)設(shè)有管道混合裝置6，管道混合裝置6為網(wǎng)狀柵格，用以加強(qiáng)硫代碳酸鎳漿料與含鎳溶液混合反應(yīng)。實(shí)施例I先將鎳濃度為70g/l的鎳電解陽極液的pH值調(diào)至4. 0，然后按硫代碳酸根與電解液中鎳的摩爾比為O. 3的比例與Na2CS3溶液混合反應(yīng)10分鐘，得到硫代碳酸根濃度為
0.5mol/l的硫代碳酸鎳漿料作為除銅劑；然后將銅濃度為O. 5g/l的鎳電解陽極液pH調(diào)至4.5，溫度加熱至60で；然后按除銅劑中硫代碳酸根與鎳電解陽極液中的銅的摩爾比為1.3的比例混合，控制硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵的進(jìn)料速度為I. 56m3/h，將其注入到含鎳溶液進(jìn)料管道中，與鎳電解陽極液混合后以76. 56m3/h的進(jìn)料速度通過含鎳溶液進(jìn)料泵注入到直徑40cm,長度為305m的管道反應(yīng)器中，料液在管道反應(yīng)器中停留時(shí)間為30分鐘。反應(yīng)完成后電解液中銅濃度降為O. 002g/L,除銅渣中銅鎳比為25。實(shí)施例2先將鎳濃度為70g/l的硫酸鎳溶液的pH值調(diào)至5. 0，然后按硫代碳酸根與電解液中鎳的摩爾比為O. 4的比例與Na2CS3溶液混合反應(yīng)20分鐘，得到硫代碳酸根濃度為
1.2mol/l的硫代碳酸鎳漿料作為除銅劑；然后將銅濃度為O. 6g/l的鎳電解陽極液pH調(diào)至5.0，溫度加熱至65で；然后按除銅劑中硫代碳酸根與鎳電解陽極液中的銅的摩爾比為1.4的比例混合，控制硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵的進(jìn)料速度為O. 82m3/h，將其注入到含鎳溶液進(jìn)料管道中，與鎳電解陽極液混合后以75. 82m3/h的進(jìn)料速度通過含鎳溶液進(jìn)料泵注入到直徑30cm,長度為268m的管道反應(yīng)器中,料液在管道反應(yīng)器中停留時(shí)間為15分鐘。反應(yīng)完成后電解液中銅濃度降為O. 0018g/L,除銅渣中銅鎳比為22。實(shí)施例3先將鎳濃度為70g/l的鎳電解陽極液的pH值調(diào)至5. 0，然后按硫代碳酸根與電解液中鎳的摩爾比為O. 4的比例與Na2C2S5溶液混合反應(yīng)15分鐘，得到硫代碳酸根濃度為
O.8mol/l的硫代碳酸鎳漿料作為除銅劑；然后將銅濃度為O. 5g/l的鎳電解陽極液pH調(diào)至4.8，溫度加熱至60で；然后按除銅劑中硫代碳酸根與鎳電解陽極液中的銅的摩爾比為1.2的比例混合，控制硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵的進(jìn)料速度為O. 82m3/h，將其注入到含鎳溶液進(jìn)料管道中，與鎳電解陽極液混合后以75. 82m3/h的進(jìn)料速度通過含鎳溶液進(jìn)料泵注入到直徑35cm,長度為329m的管道反應(yīng)器中,料液在管道反應(yīng)器中停留時(shí)間為25分鐘。反應(yīng)完成后電解液中銅濃度降為O. 0022g/L,除銅渣中銅鎳比為27。實(shí)施例4[0034]先將鎳濃度為70g/l的鎳電解陽極液的pH值調(diào)至5. 2，然后按硫代碳酸根與電解液中鎳的摩爾比為O. 6的比例與Na2CS5溶液混合反應(yīng)12分鐘，再過濾得到硫代碳酸鎳固體，然后將固體與硫酸鎳溶液混合制備得到硫代碳酸根濃度為1.5mol/l的硫代碳酸鎳漿料作為除銅劑；然后將銅濃度為O. 45g/l的鎳電解陽極液pH調(diào)至4.2，溫度加熱至63°C ；然后按除銅劑中硫代碳酸根與鎳電解陽極液中的銅的摩爾比為1.5的比例混合，控制硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵的進(jìn)料速度為O. 18m3/h，將其注入到含鎳溶液進(jìn)料管道中，與鎳電解陽極液混合后以75. 18m3/h的進(jìn)料速度通過含鎳溶液進(jìn)料泵注入到直徑50cm，長度為383m的管道反應(yīng)器中，料液在管道反應(yīng)器中停留時(shí)間為60分鐘。反應(yīng)完成后電解液中銅濃度降為
0.0016g/L,除銅渣中銅鎳比為17。實(shí)施例5先將鎳濃度為70g/l的氯化鎳溶液的pH值調(diào)至4. 5，然后按硫代碳酸根與電解液中鎳的摩爾比為O. 8的比例與K2CS3溶液混合反應(yīng)15分鐘，再過濾得到硫代碳酸鎳固體， 然后將固體與水溶液混合制備得到硫代碳酸根濃度為1.8mol/l的硫代碳酸鎳漿料作為除銅劑；然后將銅濃度為O. 7g/l的鎳電解陽極液pH調(diào)至4. 0，溫度加熱至66°C ;然后按除銅劑中硫代碳酸根與鎳電解陽極液中的銅的摩爾比為I. 2的比例混合，控制硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵的進(jìn)料速度為O. 55m3/h，將其注入到含鎳溶液進(jìn)料管道中，與鎳電解陽極液混合后以75. 55m3/h的進(jìn)料速度通過含鎳溶液進(jìn)料泵注入到直徑45cm，長度為158m的管道反應(yīng)器中，料液在管道反應(yīng)器中停留時(shí)間為20分鐘。反應(yīng)完成后電解液中銅濃度降為O. 0022g/L,除銅渣中銅鎳比為30。實(shí)施例6先將鎳濃度為70g/l的硝酸鎳溶液的pH值調(diào)至5. 0，然后按硫代碳酸根與電解液中鎳的摩爾比為I. O的比例與K2C2S5溶液混合反應(yīng)15分鐘，制備得到濃度為硫代碳酸根為
1.Omol/1的硫代碳酸鎳漿料作為除銅劑；然后將銅濃度為O. 55g/l的鎳電解陽極液pH調(diào)至4. 2，溫度加熱至70°C ;然后按除銅劑中硫代碳酸根與鎳電解陽極液中的銅的摩爾比為I. 22的比例混合，控制硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵的進(jìn)料速度為O. 79m3/h，將其注入到含鎳溶液進(jìn)料管道中，與鎳電解陽極液混合后以75. 79m3/h的進(jìn)料速度通過含鎳溶液進(jìn)料泵注入到直徑35cm，長度為197m的管道反應(yīng)器中，料液在管道反應(yīng)器中停留時(shí)間為15分鐘。反應(yīng)完成后電解液中銅濃度降為O. 0025g/L,除銅渣中銅鎳比為26。實(shí)施例7先將鎳濃度為70g/l的鎳電解陽極液的pH值調(diào)至4. 9，然后按硫代碳酸根與電解液中鎳的摩爾比為O. 7的比例與Na2CS4溶液混合反應(yīng)30分鐘，制備得到濃度為硫代碳酸根為I. 3mol/l的硫代碳酸鎳漿料作為除銅劑；然后將銅濃度為O. 52g/l的鎳電解陽極液pH調(diào)至4. 0，溫度加熱至90°C;然后按除銅劑中硫代碳酸根與鎳電解陽極液中的銅的摩爾比為I. 3的比例混合，控制硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵的進(jìn)料速度為O. 61m3/h，將其注入到含鎳溶液進(jìn)料管道中，與鎳電解陽極液混合后以75. 6ImVh的進(jìn)料速度通過含鎳溶液進(jìn)料泵注入到直徑25cm,長度為514m的管道反應(yīng)器中，料液在管道反應(yīng)器中停留時(shí)間為20分鐘。反應(yīng)完成后電解液中銅濃度降為O. 0025g/L,除銅渣中銅鎳比為26。實(shí)施例8先將鎳濃度為70g/l的鎳電解陽極液的pH值調(diào)至5. 0，然后按硫代碳酸根與電解液中鎳的摩爾比為O. 5的比例與Na2CS3溶液混合反應(yīng)20分鐘，再過濾得到硫代碳酸鎳固體，然后將固體與硫酸鎳溶液混合制備得到硫代碳酸根濃度為1.6mol/l的硫代碳酸鎳漿料作為除銅劑；然后將銅濃度為O. 65g/l的鎳電解陽極液pH調(diào)至4.5，溫度加熱至65°C ；然后按除銅劑中硫代碳酸根與鎳電解陽極液中的銅的摩爾比為1.4的比例混合，控制硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵的進(jìn)料速度為O. 67m3/h，將其注入到含鎳溶液進(jìn)料管道中，與鎳電解陽極液混合后以75. 67m3/h的進(jìn)料速度通過含鎳溶液進(jìn)料泵注入到直徑32cm，長度為235m的管道反應(yīng)器中，料液在管道反應(yīng)器中停留時(shí)間為15分鐘。反應(yīng)完成后電解液中銅濃度降為0. 0021g/L,除銅渣中銅鎳比為28。
權(quán)利要求1.一種硫代碳酸鎳從含鎳溶液中深度除銅的裝置，其特征在于，包括硫代碳酸鎳漿料槽、硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵、含鎳溶液進(jìn)料管道、含鎳溶液進(jìn)料泵和管道反應(yīng)器，所述的硫代碳酸鎳漿料槽通過硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵連接至含鎳溶液進(jìn)料管道以混合硫代碳酸鎳漿料和含鎳溶液，混合后的硫代碳酸鎳漿料和含鎳溶液經(jīng)含鎳溶液進(jìn)料泵輸出至管道反應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種硫代碳酸鎳從含鎳溶液中深度除銅的裝置，其特征在于，所述的管道反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有管道混合裝置，所述的管道混合裝置為網(wǎng)狀柵格，用以加強(qiáng)硫代碳酸鎳漿料與含鎳溶液混合反應(yīng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種硫代碳酸鎳從含鎳溶液中深度除銅的裝置。包括硫代碳酸鎳漿料槽、硫代碳酸鎳漿料進(jìn)料泵、含鎳溶液進(jìn)料泵、管道反應(yīng)器和管道混合裝置；硫代碳酸鎳進(jìn)料泵置于含鎳溶液進(jìn)料泵前面，先通過泵將硫代碳酸鎳注入含鎳溶液主管道，然后經(jīng)由含鎳溶液進(jìn)料泵將硫代碳酸鎳與含鎳溶液混合一起注入管道反應(yīng)器；在管道反應(yīng)器連接處安裝網(wǎng)狀柵格，用于加強(qiáng)除銅劑與含鎳溶液混合。該裝置能在連續(xù)工作的條件下實(shí)現(xiàn)含鎳溶液中的銅深度除去，同時(shí)獲得具有高銅鎳比的除銅渣，操控簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化。
文檔編號(hào)C22B3/44GK202658207SQ20122032719
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者陳星宇, 何利華, 趙中偉, 陳愛良, 陳自江, 劉旭恒, 趙重, 劉冬莉 申請人:中南大學(xué)