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1.镍冶炼过程中产生的废弃物及伴生元素的走向
镍造锍:镍铜钴金银和铂族金属富集于低镍锍中,烟尘-稀散金属;
转炉吹炼:镍铜钴金银和铂族金属富集于高镍锍中,控氧可使钴部分进入转炉渣或镍锍。高镍锍缓冷分选出镍精矿-金银和铂族金属在镍电解阳极泥;通镍合金-回收铂族金属主要原料。
镍冶炼过程伴生金属的走向提取多种伴生金属的工艺左半部:多金属共同富集、贵贱金属分离、贱金属多阶段分离,制取铜、钴、镍。
右半部:贵金属提取冶金技术。
2.镍冶炼过程伴生元素的回收
(1)镍冶金中钴的综合回收
A.转炉渣提钴
高温高压下,氧气将镍钴铜氧化成可溶性硫酸盐,使铁留在渣中,选择性浸出。先用硫代硫酸钠除铜后,再用P深度除铜。萃余液用P进行镍钴分离,之后萃余液硫酸镍,用草酸铵沉钴,草酸钴煅烧得氧化钴粉末。
氧化钴粉末B.镍电解净液钴渣提钴
镍净化钴渣的主要成分:镍、铜、铁、钴的氢氧化物。钴渣于65~75℃硫酸溶液中进行,亚硫酸钠将Co3+还原成Co2+并溶解。95℃,氯化钠将Fe2+氧化水解沉淀除去。P除铜和铁,后液再用P分离镍钴,得到CoCl2,隔膜电解生产钴,或草酸沉钴再煅烧生产氧化钴粉。(难点:镍钴分离。)
镍电解净液钴渣提钴工艺流程C.镍电解净液钴渣中生产氧化钴
a钴溶液净化:黄钠铁矾法除铁(钴渣浆化、加硫酸、通二氧化硫还原溶解。黄钠铁矾法除铁,后液用次氯酸钠沉钴生成氢氧化钴,二次溶解与沉钴后的氢氧化钴反射炉煅烧和电炉还原熔炼,铸成钴阳极板,在氯化物介质中,通过可溶阳极电解成电解钴,钴电解阳极液净化-硫化钠除铜、通氯氧化中和除铁。硫酸镍溶液返回镍电解系统。);萃取剂净化提纯:P-镍钴分离;P-优良镍钴分离萃取剂
钴溶液净化b草酸铵沉钴:
草酸铵从氯化钴溶液中提取钴,反应式:
CoCl2+(NH4)2C2O4=CoC2O4+2NH4Cl
草酸铵沉钴沉淀草酸钴工艺流程D.从硫酸钴(氯化钴)溶液中电解沉积金属钴
从水溶液中电解沉积金属钴的电化学系统
E.钴的电解精炼
(a)氢氧化钴Co(OH)3物料的反射炉焙烧:Co(OH)3脱水后Co3O4,再转化为CoO,在石油焦还原下与C反应生成Co+CO2
(b)氧化钴烧结块的还原熔炼:
CoO被碳还原成Co,炉料中CaO与硫化钴生成CaS进入炉渣,脱硫。(CoS+CaO+C-Co+CaS+CO)
(c)钴电解精炼过程电极反应(阳极:Co-4e=2Co2+,阴极:Co2++2e=Co,2H++2e=H2,H+具有更高的正电性,先放电析出。)
(d)钴电解过程中杂质行为:
Ni、Fe、Zn、Cu、Pb、Mn、有机物
(e)钴电解精炼得阳极液净化:
除镍-硫磺及钴粉;除铜铅-硫化钠溶液和钴粉,生成硫化物沉淀;除铁-氯气氧化中和水解除铁
(2)镍冶金中贵金属的综合回收
传统工艺:
贵金属分离提纯传统工艺流程图
贵金属精矿首先采用焙烧-浸出法使贱金属溶解,得到的浸出渣再用王水溶解,使金属进入溶液。再用氯化亚铁、硫酸亚铁或二氧化硫作还原剂,使金呈海绵状沉淀,再经反复溶解、还原或用电解法提纯制取纯金。沉金后液加入氯化铵,铂呈氯铂酸铵沉淀,经反复溶解、沉淀制取纯氯铂酸铵,再煅烧后得纯海绵铂。沉铂后加氯化铵与氨水,使钯呈二氯二氨络亚钯沉淀,经过反复酸化溶解与配合沉淀,得纯二氯二氨络亚钯,再经煅烧、还原得到纯海绵钯。
从二次合金富集贵金属的工艺流程从二次合金富集贵金属精矿的工艺流程,可看出来,主要过程包括盐酸浸出、控制电位氯化浸出、浓硫酸浸煮和四氯乙烯脱硫等工作。
贵金属精矿分离提纯方法(1)氧化蒸馏分离提取锇钌;(2)铜粉置换和铂、钯、铑、铱、金的分离提纯。