用废镍催化剂制取碳酸镍的研究.pdf
，2010 年 12 月 甘肃冶金 文章号： 1672-4461(2010)06-0035-04 废镍催化剂制备碳酸镍的研究 赵宏 (西北矿冶学院，甘肃白银) 摘要：本文主要研究湿法处理废镍催化剂的技术方案及最佳工艺条件，整个工艺过程中 Ni 金属回收率在 80% 以上，该工艺技术具有十分显著的经济效益。 关键词：废镍催化剂；浸出；氧化除铁；碳酸镍 中图分类号：TF111.3 文献标识码： 来自郝宏 (中国，乌鲁木齐)： ocess． 关键词：；；n； 1引言2'其来源不明,需进行初步探索在石油化工生产中,镍及其化合物常用作催化剂。
使用一定时期后会产生废镍催化剂，由表1可知，我国2号废镍催化剂以A10为主，镍矿储量不大，多为进口，镍基催化剂体质高，按传统回收工艺一般采用湿法处理，因此先回收其回收价值，目前镍价已达10万元/吨以上。采用碱浸出去除A1，结果显示：铝的浸出率很低，这可以证实原来目前矿冶院库存中有废镍催化剂及粗碳酸盐物料，Al主要为0【型，即-AI：0，又称刚玉，刚玉的种类很多，含量不一，由于长期堆放，来源不明，废镍催化剂的回收技术难度较大。 本试验晶格结构比较坚固致密，化学活性较小，因此在小碱溶液中溶解度较小，故采用直接酸浸法。废催化剂中Ni的存在形式比较复杂，可以以Ni、NiO等多种形态存在，故进行了纯H2SO4及H2SO4、HNO2混合酸浸出试验，Ni的浸出率分别为91.8%、93.3%，相差不大，说明原料中主要以NiO形态存在，单一Ni的含量较少。2.3工艺流程的确定2号废镍催化剂、工业级氢氧化钠、工业级碳酸钠、工业级硫酸、工业级双氧水、2号废镍催化剂综合以上两组探索性试验，可以确定工艺流程：主要元素分析结果见表1。
H:s0浸出，然后在不同pH值下通过金属盐的水解沉淀达到除杂的目的，工艺流程见图1。2.4 1-工艺条件见图1。11.36 0.14 17.66 31. 8 6.18 8.3 2.4.1酸浸氧化镍易溶于酸，而原料中的铝不溶，首先实现镍与载体的分离，杂质铁也进入NiO+H2SO4=NiSO4+H20酸浸液。 FeO+H2SO4=FeSO4+H202号废镍触媒磨矿→酸浸→渣浸→液浸→水解→除杂→渣液→沉淀→液Ni'l图1工艺流程影响浸出的主要因素：液固比、温度、酸度、时间80g/L，液固比3：1。 二者之间进行正交试验，设4因素3水平（3），结果见表3。在最优条件下进行验证试验，结果见表3。表2、图2优化条件：温度50℃、时间1.5h、酸度表2 4因素3水平正交试验第6期赵宏：利用废镍催化剂制备碳酸镍的研究37浸出率（%）：14：15：.52液同比温度，℃酸度L时间/ll图2正交试验结果影响因素表3优化条件浸出平行试验从表3可以看出，在优化条件下，Ni的浸出率可达96%以上，因此，可确定酸浸最佳工艺条件为：-75℃，反应时间2h。
氧化剂H2O2用量选择试验结果见表5。温度50℃，时间1.5h，酸度80g/L，液固比3∶1。2.4.2净化除杂表5氧化剂H2O2用量选择试验结果由原料分析可知，2号废镍催化剂中Fe含量为0.14%，经酸溶后形成一定体积的溶液，其中Ni¨和Fe¨浓度分别为26.4g/L和0.1g/L。为满足NiCO产品的质量要求，必须对浸出液中的Fe进行净化除杂。表4 Fe沉淀及完全沉淀的pH值由表5可见，当H∶O∶加入量较少时，沉淀也较少。 当HO:的加入量为理论量的2倍时，足以将Fe氧化为Fe¨，并以Fe(OH)沉淀的形式分离，此净化液中Fe含量测定为5mg/L，符合要求。2.4.3浸出与净化相结合由表4数据可以看出，不能采用Fe(OH)沉淀形式去除Fe(OH)沉淀，从原料分析可以看出，原料中Fe含量只有0.14%，Fe(OH)开始沉淀的pH为2.3，经过沉淀和水解净化后，渣量很少，主要为Fe(OH)，这整个过程的pH为3.3，远低于Ni(OH)开始沉淀的pH，这种胶体比较粘稠，所以大量的镍会随胶体析出。 为了减少镍的损失，将浸出和水解净化两步合并为一步，生成复盐3NiSO·4Ni(OH)：并沉淀。
因此，若要使水解后产生的Fe(OH)胶体随浸出渣一起沉淀出来，必须控制溶液的pH为4.5～5.0。我们进行了浸出、净化和联合浸出的对比试验。联合浸出即在浸出1.5h结束时，用30%NaOH溶液将浸出液中的残酸中和至pH为4.5～5.0，然后在70～75℃温度下加入HO，继续反应2h。浸出和水解分开进行，水解步骤的回收率为83.0+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O 8%，联合浸出步骤的回收率为85.8%。 对比试验Fe2(sO4)3+3H2O=2Fe(OH)3+可见浸出净化后回收率提高2%。水解除杂方法为：先用30%NaOH将浸出液调节至pH4.5～5.0，再加入30%HO作为样品。采用浸出净化联合工艺方法进行验证试验，结果见表6。38甘肃冶金32卷2.4.4制备NiCO3不会影响产品质量。
净化后加入NiSO4溶液生成NiCO3。（2）根据原料价格及生产加工成本，经洗涤、干燥后即为成品。反应原理为：在镍市场价格下，本技术生产将产生显著的经济效益。我们正在努力改进工艺和技术条件，进一步提高镍金属的总回收率。为最大限度的利用资源，并控制pH值在8.5～9.0，然后将溶液加热至95cI=，避免形成含镍二次废渣弃存。以上反应0.5h，得到NiCO3沉淀。沉淀经洗涤、过滤、干燥，可得到绿色的NiCO.粉末。Na2CO，加入量试验结果见表7。4.1经济评价基本条件1t废镍催化剂湿料价格3500元/t；表7NaCO加入量选择试验结果工业硫酸（98%）价格360:~tJt;！ 敌敌畏==蓝色==工业纯碱（NaOH）价格4000t；过氧化氢（30%液体）价格/t；1 1300 58.2（理论值的1.4倍）8.5-9.0 41.6 96.0 2 2900 147（理论值的1.4倍）8.5-9.0 97.1 96.6工业碳酸钠价格，/t。
4.2生产单耗定额根据表7结果，经计算可知，NaCO的加入量为理论量的1.4倍时，Ni的回收率达最大。但98%工业硫酸为0.133t；30%双氧水为0.773L-0.78kg；过滤。因此，将所需1.4倍理论量的NaCO配制成饱和工业NaOH单耗156kg/t原料；溶液然后加热到70℃左右，将净化后的浸出液加热到60℃，然后缓慢加入上述溶液中，煮沸后反应0.5h，处理1t湿原料生产所需辅助原料成本为：这样析出NiCO，颗粒较粗，容易过滤，此步骤Ni的回收率可达96%以上。Ni的损失主要在除杂、过滤、洗涤等工序。 NaOH：156kg×4 kg=624元；NaCO3：295kg×2.3 kg=678.5元；3 结果与讨论合计：1351.55元。3.1 结果按M金属回收率80%计算，生产Ni的浸出率为96%，整个流程Ni的总回收率达80%，处理原料约5.9t，产品物耗为80%。
可见在中和沉淀工序及水洗NiCO中，人工消耗定额为1351.55×5.9=7971.5元，原料成本3500 t×5.9=20650元。4.3其他生产成本表8 NiCO、产品质量分析生产其他成本：蒸汽36元、电费50元素Fe Cu Pb c0 zn kWh、人工费60元、生产成本400元，共计546元。A级指标≥46.0≤0.05≤O. 05≤O. 03≤0.3≤O. 054.4总成本产品质量总成本（%）48.40o 028 0.0011 0.028 0.018 0.O11总生产成本：7971.5元+546元+20650元=8517.5元+20650元=29167.5元。3.2讨论4.5毛产值（1）氧化剂的选择。在纯化的NiSO溶液中，A级NiCO售价为4.5万吨。则：氧化Fe可选择的氧化剂除双氧水外，还有次氯酸（NaClO）、过硫酸铵[(NH4+)2:S:O]等。
在NiCO3的工业生产中，可选用生产成本最低的氧化剂，它们的使用也能将Fe氧化为Fe44，且n1与温度的关系为：l[J].-lnx=-1026.05/T-0。44 甘肃冶金32卷1628K[J].，1993，33(10):1045-1048。4 结论[2] E.-J.-J.Pak.，（1）1623-1748K，Mn-C熔体中C的饱和溶解度Proc.[C]，ISS，PA，（2002），715-724。r31 Lee YE.Fe.，2003，43（2）：144-152。 (2)1623～1748K，Mn-C体系中活度相互作用参数δ和δ与温度的关系为：[M].：，1980.7.8cc=5.96-10525.3/T [5]黄锡虎.钢铁冶金原理(修订版)[M].北京:冶金工业出版社，1990:43∥152。参考文献：收稿日期：2010-05-03作者简介：姚娜(1979-)，女，毕业于安徽工业大学钢铁冶金专业，[1]A.，F.Sano.—硕士生。
现职业：教师。兼．C（上接第38页）增值税后利润15832.5×0.83=13141.0G/t（3）实验产品碳酸镍达到国家化工产品A级质量标准。所得税后利润13141×0.67=8804.5G/t（4）生产工艺成熟，设备简单，对环境污染及毒性很小，易于实现规模化生产。所得税后利润8840.5÷29167.5×100％=30.19％。[1]高自忠.轻金属冶金[M].北京：冶金工业出版社。1993，10：17-18。（1）本实验提出了适合工业生产的工艺流程及最佳技术[2]黄启星，等.镍冶金[M]. 中国科学技术出版社，1990.8:302-308。在此条件下，镍的浸出率可达96%，总镍回收率可达80%。收稿日期：20104)9-15(2)本试验采用浸出与净化在同一槽内进行。职工简介：赵红(1968)，女，高级工程师。该工艺不仅缩短了流程，简化了操作条件，而且降低了能耗和原料成本，提高了镍的回收率。