郑难望



镍羰化渣浸出试验研究

郑难望

镍羰化渣中含有铜、镍、钴、铁、硫、砷、金、银及铂族金属等，具有极大的回收价值。本文进行了羰化渣常压浸出-加压浸出小型试验，镍浸出率在98%以上，实现了羰化渣中镍金属的有效提取。

羰化渣； 常压浸出； 加压浸出； 硫酸； 浸出率

0 前言

羰化法是利用镍与一氧化碳在一定条件下形成的气态羰基镍易挥发分离的性质，使镍与其它金属如铁、铜、钴等分离，分解制取镍粉、镍丸等产品的过程。含镍物料羰化提取镍后的固体残渣(即羰化渣)，一般含有铜、镍、钴、铁、硫、砷、金、银及铂族金属，具有极大的回收价值。羰化渣的产量一般为原料的10%～25%，所以羰化渣的处理在很大程度上决定着冶炼流程中羰基法的地位。由于羰化法提取镍工艺的特殊性及技术上的难度，世界上应用这一技术的公司并不多，而对羰化渣处理的研究非常活跃。

吉林吉恩镍业股份有限公司引进加拿大的常压法羰基镍粉制备技术，在羰基镍试生产期间，公司就着手镍羰化渣处理的小型试验，获得了较详尽的技术数据，完善了羰基法生产镍粉的工艺流程，使有价金属得到了有效回收。

1 原料

试验原料为吉林吉恩第三精炼厂常压法羰基镍生产过程中产生的羰化渣，其有价金属镍、铜、钴含量较高并含有少量贵金属。羰化渣粒度较细，在-320目以下，具体化学成分见表1。

2 试验

分别进行了以下两种工艺的试验：一是在常压硫酸介质中浸出及除杂试验；二是在高压充氧状态下的浸出试验。

2.1 常压浸出

2.1.1 试验

称取48 g羰化渣加入烧杯中，加600 mL水配成液固比(L/S)为12.5的矿浆，通过恒温水浴进行加温。根据公司湿法浸出厂的工艺参数控制条件，将试验温度控制在80～90 ℃之间，控制适当的搅拌速度，以免矿浆沉槽，影响反应的进行。另外，为了加速反应并避免沉槽现象发生，通入一定量的风。试验过程中密切关注pH值的变化，以确定反应进行的程度。

试验条件：反应温度控制在80～90 ℃，液固比12.5∶1，反应时间6.5 h，机械搅拌并通风。

试验仪器：1 000 mL玻璃烧杯，TDA- 8002型恒温水浴，JJ- 1型增力电动搅拌器，JYT- 10托盘天平。

2.1.2 试验结果

常压浸出试验结果见表2。

1#、3#试验为足量加酸，反应时间超过6 h，镍浸出率大于50%，但浸出液中酸、铜、铁较高，因为酸度高，达不到除杂目的。1#、3#试验主要目的是观察物料在常压浸出条件下的最大浸出率。

2#、4#试验是按镍25%的浸出率进行加酸，从浸出结果看，所处理的物料在公司湿法冶炼厂常压浸出条件下获得的液样可达到以水淬高冰镍作原料浸出时常压液的指标标准。此料可以在常压浸出段直接进行镍的浸出。

2.2 加压浸出试验

2.2.1 试验

称取140 g原料加入烧杯中，然后加水1 600 mL，L/S为12∶1，按照理论计算值加酸。配料完成后加入加压反应釜中，先缓慢升温至120 ℃，然后通入氧气，反应温度控制在155～165 ℃，釜压控制在0.8 MPa。

试验条件：温度155～165 ℃,压力0.8 MPa。

试验仪器：2 000 mL玻璃烧杯，JYT- 10托盘天平，T72FYX高压釜，FDK高压釜控制器。

2.2.2 试验结果

5#试验原料为1#～4#常压渣的混合样，其化学成分见表3，按镍和铜完全浸出量加酸。

表3 常压渣主要成分 %

6#试验原料为三精炼厂羰化渣(化学成分如表1)，浸出加酸系数为1.2。

加压浸出试验结果见表4。

表4 加压浸出试验结果

羰化渣常压浸出渣经过加压浸出后，浸出率及溶液指标完全能够达到要求。羰化渣直接进行加压浸出也能比较完全且溶液指标达标，但加压反应为在密闭容器中通入纯氧的反应，若羰化渣中有合金相的镍存在则有氢气产生，存在反应釜发生爆炸的隐患。因此，羰化渣首先进行常压反应，常压渣再配料进行加压浸出的工艺路线较为合理。综合吉林吉恩镍业股份有限公司湿法冶炼厂的生产工艺与本次试验结果，羰化渣可以按水淬高冰镍三段逆流选择性浸出工艺进行处理，即将碳化渣与水淬高冰镍按一定比例配料，然后进行常压浸出与加压浸出。按此流程，不用进行技术改造或新增设备，只要对湿法厂投入的原料按一定比例搭配即可。

3 存在问题

由于是在实验室进行的小型试验，每次处理的物料较少，中间过程存在一些金属流失的现象，对浸出率的影较大响，这是试验浸出率比实际生产低的主要原因。若无金属流失，试验浸出率能够达到99%以上，有价金属的回收能够得到保证。由于羰化渣粒度较细，在-320目以下，浸出后矿浆过滤将是考察的重点。特别是羰化渣按一定比例配入湿法厂的生产系统，是否会影响湿法厂的矿浆过滤本次试验没有作为重点研究。过滤性能考察将是接下来试验的研究方向。

4 结论及建议

进行了羰化渣常压浸出—加压浸出小型试验。试验结果表明：该工艺处理羰化渣达到了除杂和浸出的目的，且指标较好，镍浸出率为98%以上，实现了羰化渣中镍金属的有效提取。说明所选择的工艺合理、适用。

由于所提供的羰化渣原料颗粒细小，达到-320目，实际生产时，羰化渣不经过球磨，在一段配料或常压直接投料。羰化渣中还含有一定量的贵金属极具回收价值，此次试验没有对贵金属的走向进行研究，以后的试验中将补充完善。

镍氢电池用稀土镁基合金的研发

镍氢电池与锂离子电池相比，具有高安全性、高性价比、大倍率放电等特点，是混合动力汽车首选电池。二次镍氢电池的发展在很大程度上依赖于其负极材料贮氢合金的发展。稀土镁基La-Mg-Ni系合金因具有高容量和良好活化性能，成为镍氢电池负极材料的研究热点之一。随着节能环保的要求越来越高，高性能稀土镁基La-Mg-Ni系合金储氢材料的研发日益受到重视。

虽然La-Mg-Ni合金在室温下具有良好的吸氢性能，但由于其氢化物稳定性强而放氢性能较差，经过改进后，该系列合金的循环寿命仍不能令人满意。为了提高La-Mg-Ni系合金性能，尤其是其循序稳定性，研发工作在成分调整与制备工艺方面采取了以下一些优化措施。

(1)合金成分调整。元素替代是提高La-Mg-Ni系合金性能非常有效的方法，用Ce、Pr或Nd等原子半径较小的稀土元素部分取代La，合金晶胞体积减小，吸氢时造成的体积变化变小，可以减轻合金充放电循环过程中的粉化。试验表明，用Ce，Pr和Nd分别替代La，其循环稳定性均有所增加，Ce和Pr的取代同时提高了其高倍率放电性和低温放电性。许多研究结果还表明，采用合适的元素对材料进行多元替代，是改善合金综合性能非常有效的途径之一。另外，研究还表明，通过调节化学计量比，使合金出现恰当比例的多相组分，也可以改变合金的吸氢性能。另据报道，将两个或多个贮氢合金，或一个贮氢合金和一个金属间化合物，通过一定的制备工艺，形成复合材料，有利于性能提高，其中主要合金组分提供良好的贮氢性能，而少量组分则主要为提高其活性和动力学性能提供催化作用。例如，将La0.7Mg0.3Ni3.5和Ti0.17Zr0.8V0.35Cr0.1Ni0.3经球磨形成一种新型复合合金，可以提高合金在碱液中的抗腐蚀氧化能力，从而使合金的循环稳定性提高。

(2)制备工艺优化。试验证明，采取合适的退火处理可以减少由铸态凝固时引入的晶格应变和缺陷，减少偏析相，使组织变得均匀，并使内应力减小，从而使得合金放电容量有较大幅度增加，并可减少合金吸放氢过程中由于晶格体积膨胀收缩引起的粉化，增强合金在碱液中的抗氧化腐蚀能力，从而改善合金电极的循环稳定性。另外，采取快淬处理能细化晶粒，合金中大量的晶界可作为充放电时氢的扩散通道，同时缓解了合金吸氢过程膨胀所产生的压力，因此，快淬态合金的循环稳定性得以提高。同时，快淬能促进形成一定的非晶相，使其抗粉化及抗腐蚀氧化能力均增加，从而可以提高贮氢合金电极的循环稳定性。由于合金表面化学状态影响氢原子的吸附、氢在晶体间隙中的扩散及氢化物的形成，所以恰当的表面处理能有效地提高贮氢性能。

(吉林吉恩镍业股份有限公司, 吉林 磐石 132311)

Experimental study on leaching nickel carbonylation slag

ZHENG Nan-wang

Nickel carbonylation slag contains copper, nickel, cobalt, iron, sulfur, arsenic, gold, silver, platinum group metals and so on, and has a great recovery value. A small scale test of atmospheric leaching-pressure leaching nickel carbonylation slag was conducted. The nickel leaching rate reached more than 98%, and effective extraction of nickel from carbonylation slag was realized.

carbonylation slag； atmospheric leaching； pressure leaching； sulphuric acid； leaching rate

郑难望，女，满族 ，吉林四平市人，本科，助理工程师，从事化工技术及研发项目管理工作。

2015- 05- 08

X756; TF815

B

1672- 6103(2015)06- 0071- 03