[发明专利]一种镍阳极电解液中杂质金属离子的逐步深度去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍的生产领域，具体地，本发明涉及一种镍阳极电解液中杂质金属离子的逐步深度去除方法。

背景技术

镍阳极电解液中通常含有Fe³⁺,Co²⁺,Cu²⁺,Pb²⁺等杂质金属离子，为了生产高纯度的镍产品，电解生产之前需要去除，特别是Pb²⁺需要深度去除，才能满足镍电解的生产需求。现行的净化工艺在处理高铅物料时压力较大。而电解镍对铅的要求极为严格，根据GB/T6516-2010电解镍执行标准要求，Ni9996要求电解镍含铅≤0.0015%。由于铅在电解过程中会与镍一同在阴极上析出，所以必须要求控制镍电解液中的铅浓度≤0.03mg/L。

镍电解液中铅离子的去除，必须同时兼顾其它杂质金属离子如Fe³⁺、Co²⁺、Cu²⁺的去除。现行工艺采用除铁、除铜、除钴三段净化工艺。

铅的去除目前采用碳酸钡共沉淀和净化造渣共沉淀去除的工艺，铅的去除贯穿于整个除杂净化工艺过程中。该工艺包括：在除铁之前，碳酸钡造浆，在硫酸钡生成过程中，利用钡和铅离子半径相近，铅与BaSO₄形成共晶沉淀而除去（例如，CN101275181A）。随后，在氧化除铁和通氯除钴过程中，铁渣和钴渣通过吸附共沉淀的方式，分别可以带走30%的铅和剩余的铅。碳酸钡除铅工艺中，由于加入量的不均匀，除铅控制不平稳，波动较频繁；净化造渣共沉淀除铅后的渣，经过处理后又返回顶吹炉车间，铅始终在镍冶炼系统内循环，未形成有效开路。碳酸钡除铅以及氧化除铁渣带走的铅的量直接影响到除钴过程共沉淀吸附除铅的负担。通氯除钴过程中，如果除铅的负担增大的话，势必产生的渣量大大增加，且渣含镍高，给从钴渣中回收镍钴带来除杂负担。事实证明，仅仅采用沉淀法，难以将铅深度去除，或者说即使能够去除铅到0.3ppm以下，也是以过量的沉淀剂和产生大量的沉淀渣为代价。此外，碳酸钡除铅工艺的另一最大缺点在于碳酸钡有剧毒性，慢性中毒主要蓄积在骨骼上，引起骨髓造白细胞组织增生。严重急性中毒时，出现急性胃肠疾患，痉挛和肌肉麻痹等疾病。除碳酸钡加入量大外，浆化过程中，碳酸钡粉末漂浮在空气中，易被吸入或粘附在皮肤表面，工人的工作环境急需要改善。因此，为了平稳控制生产，应对高铅外来原料造成的冲击，亟待一种较好的除杂质金属离子特别是除铅的新方法。

此外，还可以采用树脂吸附除铅，多数报道都是以阳离子交换为机理的吸附，而对于特定高氯体系中铅离子的深度去除，一般的阳离子交换机理的吸附不适用，其根本原因是由于在高氯体系中，少量的Pb²⁺与Cl^-离子存在络合平衡反应（logβ₁=1.42；logβ₂=1.2.23；logβ₁=3.23），而络阴离子的去除最好的方式就是阴离子交换。如镍阳极电解液的硫-氯混酸体系，氯离子浓度高达70g/L左右，而铅的含量只有几个ppm，因此要想把铅离子去除到电解镍的生产水平（≤0.3ppm），少量的铅络阴离子需要以阴离子交换吸附的形式来处理。

目前商业化的阴离子交换树脂主要有强碱性和弱碱性阴离子交换树脂。强碱性阴离子交换树脂主要是季胺氯根型或羟基型，典型的代表是D201；而弱碱性阴离子交换树脂主要是含自由胺基型，如D318。强碱性阴离子交换树脂由于可以吸附各种阴离子，对于选择性去除高氯体系中的铅离子不够理想，因此可使用弱碱性的阴离子交换树脂。

CN101050487A公开了一种从镍溶液中除去铅锌杂质的方法，其特征在于其过程是采用分子结构为(R₃N)⁺OH^-的阴离子交换树脂吸附溶液中的铅锌离子而净化的。采用弱碱性阴离子交换树脂对镍电解液除杂时，根据软硬酸碱理论，作为硬碱或交界碱的胺基型的弱碱性阴离子树脂，一般也会吸附作为硬酸的Fe³⁺或交界酸的Cu²⁺，因此会加重树脂的负担，从而导致电解液中各杂质金属离子去除不完全。