蒸气间接加热浓缩生产粗硫酸镍工艺应用

《蒸气间接加热浓缩生产粗硫酸镍工艺应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、word格式整理版蒸气间接加热浓缩生产粗硫酸镍工艺应用余智艳(南昌有色冶金设计研究院,南昌市,330002)（摘要）介绍蒸气间接加热浓缩法生产粗硫酸镍工艺在铜电解液净化过程中的应用对该工艺的工艺原理、操作参数的确定、所用设备特点及配置要求作了论述。〔关键词〕蒸气间接加热浓缩法粗硫酸镍工艺近年来,为了充分利用铜资源，满足市场需要，以废杂铜为原料生产电铜的铜电解厂日益增加。由于受资金、原料等客观条件的限制，这些铜冶炼厂的规模一般为1～2万t/a。而以杂铜为原料产出的阳极板含镍较高有的高达0.3%以上，这些镍必须在电解液净化过程中脱除。因此迫切需要一种适合中小型铜冶炼厂、设备简单、投资省的脱镍工艺

2、。而蒸气间接加热浓缩生产粗硫酸镍工艺正满足了这一需要本人曾在几个工程的设计中运用该工艺现就其工艺原理、操作参数、设备选择及配置等方面做一些分析和论述。1、概述镍是铜阳极板中的主要杂质之一，在电解过程中若电解液中的镍离子浓度超过15g/L，对电铜质量将产生不良影响,必须在电解液的净化过程中除去,以保证电解的正常生产。电解液中镍的脱除方法主要有结晶法、萃取法、离子交换法等。而国内主要采用结晶法生产粗硫酸镍,如一些老冶炼厂采用的直火浓缩法和冷冻结晶法、80年代贵溪冶炼厂从日本引进的电热浓缩法等。直学习参考word格式整理版火浓缩法因具有设备简单、镍直收率高等优点,曾一度在小型铜冶炼厂广泛采用,但由

3、于其燃烧与蒸发设备不密闭、酸挥发多、能耗大、环境污染严重、操作环境恶劣、劳动强度大,在日益重视环境保护及强调劳动安全卫生的今天已不再推荐使用。冷冻结晶法由于需要设备多、占地面积大、脱镍率低等因素一直未得到广泛采用。而电热浓缩法由于自动化程度高、环保效果好、脱镍率高等优点正被越来越多的工厂所采用,但因所需设备复杂、投资大且生产粗硫酸镍成本高,使其在中小型铜冶炼厂的使用受到限制。所以，蒸气间接加热浓缩法(在某一压强下，采用蒸气间接加热使溶液蒸发的方法)则受到中小型铜冶炼厂的普遍青睐。它既解决了操作条件恶劣、劳动强度大等问题，又利于环境保护，且设备简单、投资省，对资金有限的中小型铜冶炼厂是较为适宜

4、的。2、蒸气间接加热浓缩法的工艺原理及操作参数的确定2.1蒸气间接加热浓缩法的工艺原理电解液净化系统生产粗硫酸镍的溶液一般为二次脱铜终液，其成份主要为H2SO4和NiSO4。根据硫酸盐结晶理论，溶液中的硫酸浓度与硫酸盐溶解度在不同温度下存在一定的平衡关系，即溶液中硫酸盐溶解度会随其酸度、温度的变化而改变；同时溶液在不同的酸度、不同的压强下，其沸点也不同，它们之间也存在一定的平衡关系。图1为溶液中硫酸镍的饱和浓度与酸度在不同温度下的关系曲线。图2为溶液的沸点与酸度在不同压强下的关系曲线。学习参考word格式整理版由图1可见，当溶液酸度升高或温度降低时，溶液中镍离子饱和浓度都相应降低，即镍离子形

5、成硫酸镍结晶析出。例如直火浓缩法及电热浓缩法都是通过加热溶液蒸发水份，提高其酸度,然后再冷却结晶产出粗硫酸镍。学习参考word格式整理版从图2曲线可以看出，当压强一定时溶液的沸点随着酸度的增加而升高，而当酸度一定时，溶液的沸点又随压强的降低而降低。例如在常压下，溶液含酸850g/L，其沸点高达138℃左右，而当溶液在真空度0.074MPa(绝对压力为0.026MPa)条件下，其沸点下降为95℃左右。也就是说，在负压条件下，由于溶液的沸点降低，增加了被蒸发溶液与加热源之间的温差，强化了蒸发作用；而蒸发出的气体被及时抽走，避免了液面上蒸气压强的升高。从而提高了蒸发速度，蒸气间接加热浓缩法就是基于

6、这两个特性，在一定真空度下，可使用温度不太高(一般130℃)而来源较方便的蒸气作加热源间接加热使溶液蒸发浓缩，然后再经过水冷结晶产出粗硫酸镍。2.2操作参数的确定根据硫酸盐溶解度与酸度的关系，若溶液酸度越高，硫酸镍的溶解度就越低。结晶率也越高，但另一方面，随着溶液酸度的提高，其沸点也相应升高，而且升高幅度不断增加。表1为硫酸镍溶液中酸度每增加20%，其沸点升高之差。由于溶液沸点随酸度的增加而升高，减少了加热蒸气与溶液之间的传热动力———温度差，因而使传热效率降低，蒸发速度减慢。因此，必须选择合理的终液酸度，以保证一定的结晶率和蒸发速率。根据理论数据和经验，当蒸气温度为130℃左右时，学习参考

7、word格式整理版一般控制终液的硫酸浓度在850～950g/L，真空度为0.066～0.08MPa。表2为真空蒸发浓缩工艺操作参数实例。3、设备特点及配置要求3.1设备特点蒸气间接加热浓缩法生产粗硫酸镍采用的设备及相互连接关系见图3。从图3可以看出，蒸气间接加热浓缩法所用设备比较简单，主要可分为真空蒸发结晶槽、真空设备及过滤设备。3.1.1真空蒸发结晶槽近年来，钛材外加热循环式真空蒸发器由于传热效率高、蒸发效