一种从金属镍废料中回收硫酸镍的系统的制作方法
本发明涉及一种硫酸镍回收系统，特别涉及一种从金属镍废料中回收硫酸镍的系统。
背景技术：
硫酸镍是一种用途广泛的重要工业原料，可用于制造镍氢电池、镍镉电池、三元锂电池正极材料，用于电镀镀镍或镍合金，用于制备镍催化剂、催化剂、媒染剂、金属着色剂和颜料。
2018 年，中国硫酸镍产量为 420,000 吨，其中 196,700 吨用于电池行业。随着生态文明建设的不断推进，新能源汽车产业在短时间内取得了长足的进步，新能源电池趋于高镍化，三元正极材料出货量迅速增加，促进了硫酸镍产能的增长。但由于环保要求的提高和政策补贴审批的更严格，硫酸镍产能的增长出现了瓶颈。近年来，全球对硫酸镍的需求增长速度超过了产能的增长速度，并且存在结构性供应缺口。降低成本、清洁、高效、快速生产高纯度硫酸镍已成为亟待解决的问题。生产硫酸镍的原料主要包括废料、原生料和镍豆。中国镍储量约为 290 万吨，仅占世界总量的 3.93%，其中大部分是复杂的硫化镍矿石。纯镍废料通常用于生产含镍合金，例如印刷镍网或不锈钢，但通过适当的工艺，纯镍废料可用于制备高纯度硫酸镍，以获得更高的经济效益。充分利用镍废料制备高纯度硫酸镍，可以降低能耗，保护生态环境，具有一定的经济效益。
在利用传统废镍资源制备硫酸镍的过程中，溶解镍废液的方法主要包括：（1）在专利公开的“金属镍法制备硫酸镍溶液的尾气处理方法”中，将硫酸和硝酸按一定比例混合以加速溶解， 且后续用这种方法去除杂质复杂，不利于节约成本;（2）专利中公开的“利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法和设备”用浓硫酸溶解镍废液，硫酸利用率低，产生酸性废气;（3）专利中公开的“一种利用失活镍催化剂制备高纯硫酸镍的方法”公开了硫酸加热至沸腾30min以促进溶解，该方法消耗大量能源;（4）本专利中公开的“NCM三元正极材料用硫酸镍制备装置”采用了加入稀硫酸与镍废料多次反应的方法，该方法消耗硫酸量大，不利于成本控制。
技术实现要素：
发明目的： 本发明的目的是提供一种从镍金属废料中回收硫酸镍的系统，为解决上述问题，将过氧化氢与稀硫酸按适当比例混合，加快镍废料的溶解速度，不引入新的杂质离子，无需跟进除杂环节， 节能高效，生产硫酸镍晶体可用于电池和电镀行业，特别是新能源汽车电池材料的制造，提高了镍废料回收利用的附加值，具有很高的经济效益。
技术方案：本发明提供一种从镍金属废料中回收高纯硫酸镍的系统，包括：剪切粉碎装置、超声波清洗装置、反应釜、结晶装置和离心脱水装置，所述剪切粉碎装置、超声波清洗装置、反应釜、结晶装置和离心脱水装置依次连接。
优选的，所述超声波清洗装置的超声波频率为20~30kHz，清洗时间为5~30min。
进一步地，反应釜中还装满了硫酸和双氧水的混合溶液，其体积比为2：（1~3）。
优选地，在反应器中，硫酸和双氧水的总体积占反应器体积的70~80%。
进一步，反应釜内反应温度设定为20~50°C，反应持续时间为2~8h。
优选的，所述反应釜内还设置有搅拌器，搅拌器的转速为45~55r/min。
优选的，所述结晶装置上还设有蒸发室、结晶室和冷却水进水阀，所述蒸发室的温度为100~110°C。
优选的，结晶室的温度为 40~65 °C。
进一步地，结晶装置上还设置有螺旋带式搅拌器，螺旋带式搅拌器的转速为45~50r/min。
图纸描述
图1是本申请具体实施例中描述的系统的示意图。
具体实施方式
实施例 1
S1：从顶部进料口投入一定量的镍金属废料进入剪切破碎装置1，粉碎完成后，在底部出料口获得合适尺寸的镍废料;
S2：将步骤S1得到的废镍块加入频率为20kHz的超声波清洗装置2中，待物料全部进入装置后终止进料，将废料在室温下清洗10min，然后取出晾干;
S3：将洗涤后的镍废料加入反应器3内镍废料的进料口，将硫酸和双氧水2：3体积混合的溶液A加入到顶部液体进料口，待溶液A达到反应器3体积的70%后停止进料。反应釜3在50°C下，搅拌器转速10转，以45r/min反应2h，得到溶液B，打开出料管阀，溶液B流入结晶装置4的蒸发室6;
S4：溶液B完全进入蒸发室6后，在100°C蒸发浓缩至溶液体积为添加量的一半，得到溶液C，出口管阀门打开，溶液C进入结晶装置4的结晶室7。
S5：溶液C全部进入结晶室7，静置15min后，打开冷却水进水阀8，缓慢冷却至55°C，冷却时间为2h，冷却期间螺旋带搅拌器9的转速为50r/min，使溶液温度均匀下降。加入种子种子，将搅拌器转速调节至45r/min，转速为10转/分，搅拌5h，直至温度降至40°C，观察结晶颗粒饱满均匀，从底部出口取出。
S6：将所得晶体加入离心脱水装置5中，经快速浸出后脱水得到纯度较高的硫酸镍晶体。
实施例 2
S1：从顶部进料口投入一定量的镍金属废料进入剪切破碎装置1，粉碎完成后，在底部出料口获得合适尺寸的镍废料;
S2：将步骤S1得到的废镍块加入频率为30kHz的超声波清洗装置2中，待物料全部进入装置后终止进料，将物料在室温下清洗30min，然后取出晾干;
S3：将洗涤后的废镍加入反应器 3 的废镍进料口，将硫酸和过氧化氢 2：1 体积混合的溶液 A 加入顶部液体进料口，待溶液 A 达到反应器 3 体积的 75% 后停止进料。反应釜 3 在 50 °C 下，搅拌器转速 10 转，以 55r/min 反应 6h，得到溶液 B，打开出口管阀，溶液 B 流入结晶装置 4 的蒸发室 6;
S4：溶液B进入蒸发室6后，在110°C蒸发浓缩至溶液体积为添加量的一半，得到溶液C，出口管阀打开，溶液C进入结晶装置4的结晶室7。
S5：溶液C全部进入结晶室7，静置15min后，打开冷却水进水阀8，缓慢冷却至65°C，冷却时间为2h，冷却期间螺旋带式搅拌器9的转速为50r/min，使溶液温度均匀下降。加入种子种子，将搅拌器转速调节至45r/min，转速为10转/分，搅拌5h，直至温度降至40°C，观察结晶颗粒饱满均匀，从底部出口取出。
S6：将所得晶体加入离心脱水装置5中，经快速浸出后脱水得到纯度较高的硫酸镍晶体。
实施例 3
S1：从顶部进料口投入一定量的镍金属废料进入剪切破碎装置1，粉碎完成后，在底部出料口获得合适尺寸的镍废料;
S2：将步骤S1得到的废镍块加入频率为25kHz的超声波清洗装置2中，待所有物料进入装置后终止进料，将废料在室温下清洗15min，然后取出晾干;
S3：将洗涤后的镍废料加入反应器3内镍废料的进料口，将硫酸和双氧水以1：1体积混合的溶液A加入到顶部的液体进料口，待溶液A达到反应器3体积的80%后停止进料。反应釜3在30°C下与搅拌器以50r/min旋转10转反应8h，得到溶液B，打开出料管阀，溶液B流入结晶装置4的蒸发室6;
S4：溶液B进入蒸发室6后，在105°C蒸发浓缩至溶液体积为添加量的一半得到溶液C，出口管阀打开，溶液C进入结晶装置4的结晶室7。
S5：溶液C全部进入结晶室7，静置15min后，打开冷却水进水阀8，缓慢冷却至65°C，冷却时间为2h，冷却期间螺旋带式搅拌器9的转速为50r/min，使溶液温度均匀下降。加入种子种子，将搅拌器转速调节至45r/min，转速为10转/分，搅拌5h，直至温度降至40°C，观察结晶颗粒饱满均匀，从底部出口取出。
S6：将所得晶体加入离心脱水装置5中，经快速浸出后脱水得到纯度较高的硫酸镍晶体。