从含镍钴废料中回收镍钴时pH对去除杂质的影响.pdf

镍钴废料回收中pH对除杂的影响湖南省郴州市环境保护科学研究院，湖南郴州；中南大学资源环境与建筑工程学院，湖南长沙)摘要：介绍了湿法从镍钴废料中回收镍钴的工艺流程，比较系统地介绍了镍钴回收各除杂阶段pH值的影响及控制方法。实验表明，严格控制pH值对降低生产成本、缩短生产时间、减轻劳动强度有明显的效果，其经济效益十分明显。关键词：pH；回收；中图分类号：X756； TF111.33 文献标识码：文章号： 1009-2617(2002)04-0209-03 收稿日期： 2002-01-14 作者简介：湖南人，工程师，主要从事环境工程设计、环境污染控制与防治、废弃物回收利用、环境影响评价等方面的研究工作。在我国，较为贵重的有色金属的回收利用越来越受到重视，很多企业主要采用湿法冶金工艺来回收这些金属。在湿法冶金回收过程中，一般采用化学沉淀法去除一些杂质，而杂质的去除率与溶液的pH值有着密切的关系。因此，在金属回收过程中，严格控制除杂每个阶段溶液的pH值成为能否去除这些杂质的一个非常重要的因素。从废镍钴料中回收镍和钴的工艺流程。废镍钴物料一般来自废电池材料正负极的废镍催化剂、镍钴合金粉末、旧泡沫镍、镍屑、挂架镍等。

这些废镍钴料中往往含有锰、铁、铜、镉、锌、铅、铬等杂质，因此回收镍钴金属时必须除去这些杂质元素。将废镍钴料用酸溶解后，硫酸与硫化钠反应生成的硫化氢气体使溶液中的铜、镉、锌、铅等杂质以硫化物形式沉淀出来，经过滤分离后，用氧化剂（锰酸钾、次氯酸钠、双氧水等）将离子氧化成三价或四价离子，再加入氢氧化钠，调节pH值到一定值后除去沉淀，然后用氟化钠将溶液中的钙、镁离子以氟化物形式沉淀出来，过滤分离，将溶液蒸发到一定的密度范围，即可得到高纯度的硫酸镍溶液。工艺流程见图1。从镍钴废料中回收镍钴的工艺流程2除杂过程中pH值的控制1除铜镉锌铅过程中pH值的控制在用硫化氢气体除铜、镉、锌、铅过程中，如果溶液pH值过低，铜、镉、锌、铅的硫化物沉淀不彻底，短时间内难以去除；如果溶液pH值过高，通入硫化氢气体时会产生大量黑色硫化镍和少量草绿色的氢氧化镍沉淀，不仅浪费大量硫化氢、增加生产成本，还会造成镍、钴金属的二次损失，因此溶液pH值的选择和控制非常关键。

一般情况下硫酸镍溶液中镍、钴、铜、锌、镉、铅的质量分数分别为4%～6%、8%～1.2%、0.1%～0.81%～0.12%、0.01%～0.03%。当溶液中铜、镉、锌、铅等杂质元素的离子浓度≤10时，生成硫化镉沉淀的条件为溶液中镉离子浓度与硫离子浓度的乘积≥硫化镉的溶解度。通入硫化氢气体，硫化氢与硫酸镍溶液形成二元弱酸性硫化氢，硫化氢第一步电离生成H3，第二步再电离生成H3O。因为通常的反应温度在35～45℃之间，所以硫化氢气体溶液的饱和浓度可取40℃。以此类推，也可找出除去铜、铅、锌杂质的最佳溶液。氧化除铁、铬过程中pH值控制是由于铁的标准电极电位(Fe(OH))低于碱性溶液中的标准析氢电位(H2O/H2)，会造成氢气从负极放出。另外，铁的氧化物对电池正极材料的性能也有不利的影响，铬及铬盐的存在也不利于氢氧化镍活性和性能的提高。所以在镍钴金属回收过程中，必须除去铁和铬。 Fe用高锰酸钾、次氯酸钠或过氧化氢等氧化剂氧化为Fe，然后通过调节pH值，生成沉淀Ksp(Fe(OH)Fe(OH))而被除去。因此，Fe之后，通过控制溶液的pH值不超过4，以氢氧化铁的形式除去。

之后，调节溶液的pH值。在采用氧化剂次氯酸钠进行氧化除锰过程中，多数报道仅认为二氧化锰的再溶解是由于二氧化锰颗粒在含有大量Cl的环境中发生如下反应：+Cl2。其实，在实际生产过程中，溶液的酸度对锰的再溶解也有重要影响，如下式所示：+O2+2H2O。溶液中锰浓度与溶液pH值的关系如图2所示。溶液中锰浓度与pH值的关系为初始锰浓度/L，温度为90，含有二氧化锰沉淀的溶液的pH值，由此可见，通过控制溶液的pH值可以降低二氧化锰的再溶解程度。结论在镍、钴等金属的湿法回收过程中，采用化学沉淀法除杂时，严格控制溶液的pH值，可最大程度地除去杂质，节省生产原料和辅料，缩短生产时间，大幅度降低成本，成倍提高生产效率。北京：冶金工业出版社，1998。杨俊英.普通化学原理[北京：北京大学出版社，1998。N Cai-,, Hu', China;, y,', China):d..:pH;-8)甲苯溶液对硫酸盐溶液中钴(..)的萃取分离研究。

实验表明，用浓度为0.03mol/mol的PIA-8甲苯溶液进行萃取时，在一定范围内定量萃取，用斜率分析法确定萃取剂的化学式为CoR2(HR)和NiR22(HR)。萃取反应属于阳离子交换机理。用此方法可以分离钴（萃取的影响较小，因此提高温度有利于钴和镍的分离）。摘自《从镍钴废料中回收镍钴时pH对杂质去除的影响》2002，19（1059-1071）