蒸气间接加热浓缩生产粗硫酸镍实用工艺应用
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1.实用标准文件《应用蒸汽间接加热浓缩法生产粗硫酸镍》于志彦（南昌市有色冶金设计院）（摘要）介绍了应用蒸汽间接加热浓缩法生产粗硫酸镍铜电解液的净化工艺本申请讨论了工艺原理、操作参数的确定、所用设备的特点以及工艺的配置要求。 [关键词] 蒸汽间接加热浓缩法、粗硫酸镍工艺。 近年来，为了充分利用铜资源，满足市场需求，以废铜为原料生产电铜的铜电解厂越来越多。 由于资金、原材料等客观条件的限制，这些铜冶炼厂的规模一般为1万吨～2万吨/年。 以杂铜为原料生产的阳极板镍含量较高，有时高达0.3%以上。 这种镍必须在电解液净化过程中去除。因此，迫切需要一种合适的镍
2、适合中小型铜冶炼厂的除镍工艺，设备简单，投资少。 蒸汽间接加热浓缩生产粗硫酸镍的工艺满足了这一需要。 我在几个项目的设计中使用了这个过程。 现就其工艺原理、操作参数、设备选型及配置等进行一些分析和探讨。 一、概述镍是铜阳极板中的主要杂质之一。 电解过程中，如果电解液中镍离子浓度超过15g/L，就会对电解液的质量产生负面影响，必须在电解液净化过程中去除。 ，保证电解的正常生产。 电解液中脱镍的主要方法有结晶法、萃取法、离子交换法等。在国内，生产粗硫酸镍主要采用结晶法，如一些老冶炼厂采用的直火浓缩法和冷冻结晶法等。 ，以及20世纪80年代贵溪冶炼厂从日本引进的电加热方式。
3、浓缩法等。直火浓缩法因其设备简单、直接镍回收率高等优点，一度广泛应用于小型铜冶炼厂。 但由于其燃烧、蒸发设备不密封，酸挥发过多，能耗高，环境污染严重，操作环境恶劣，劳动强度大，在环境保护和劳动安全日益受到重视的当今世界已不再推荐使用。健康越来越受到重视。 冷冻结晶法由于需要设备多、占地面积大、镍去除率低等因素，尚未得到广泛应用。 电热浓缩法由于自动化程度高、环保效果好、镍去除率高，正在被越来越多的工厂采用。 但由于生产粗硫酸镍所需设备复杂、投资较大、成本较高，国内仍采用该法。 小型铜冶炼厂的使用受到限制。因此，间接蒸汽加热浓缩法（利用蒸汽在一定压力下间接加热使溶液蒸发的方法）受到限制。
4、普遍受到小型铜冶炼厂的青睐。 不仅解决了作业条件差、劳动强度大的问题，而且有利于环境保护。 设备简单，节省投资。 比较适合资金有限的中小型铜冶炼厂。 2 间接蒸汽加热浓缩法工艺原理及操作参数的确定 2.1 间接蒸汽加热浓缩法工艺原理 电解液净化系统生产粗硫酸镍所产生的溶液一般为二次脱铜的最终溶液，其主要成分是 H2SO4 和 NiSO4 。 根据硫酸盐结晶理论，不同温度下溶液中的硫酸浓度与硫酸盐的溶解度之间存在一定的平衡关系，即硫酸盐在溶液中的溶解度会随着其酸度和浓度的变化而变化。温度; 同时，溶液在不同的酸度和不同的温度下也会发生变化。 在不同压力下，它们的沸点也不同，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度
5、不同温度下浓度与酸度的关系曲线。 图2是不同压力下溶液的沸点与酸度的关系曲线。 从图1可以看出，当溶液酸度升高或温度降低时，溶液中镍离子的饱和浓度相应降低，即镍离子形成硫酸镍晶体并沉淀。 例如直火浓缩法和电加热浓缩法都是通过加热溶液使水分蒸发，提高其酸度，然后冷却结晶，生产粗硫酸镍。 从图2曲线可以看出，当压力一定时，溶液的沸点随着酸度的增加而升高，而当酸度一定时，溶液的沸点随着压力的降低而降低。例如常压下，溶液含酸850g/L，其沸点高达138℃左右。 然而，当溶液处于真空为0时。（绝对压力为0。）
6、正常情况下，其沸点降至95℃左右。 即在负压条件下，由于溶液沸点降低，使被蒸发溶液与加热源的温差增大，强化了蒸发效果； 蒸发的气体及时抽走，避免液面出现水蒸气。 压力增加。 从而提高蒸发速度，蒸汽间接加热浓缩法正是基于这两个特点。 在一定的真空度下，可以采用温度不太高（一般为130℃）且来源较方便的蒸汽作为加热源，间接蒸发浓缩溶液。 ，然后水冷结晶，生成粗硫酸镍。 2.2操作参数的确定根据硫酸盐溶解度与酸度的关系，溶液酸度越高，硫酸镍的溶解度越低，结晶速率也越高，但另一方面，随着溶液酸度的升高，硫酸镍的溶解度也随之升高。溶液增加，其沸点也相应增加，并且增加
7、幅度继续加大。 表 1 显示了硫酸镍溶液酸度每增加 20%，沸点增加的差异。 由于溶液的沸点随着酸度的增加而升高，加热蒸汽与溶液之间的传热功率——温差减小，从而降低了传热效率，减慢了蒸发速度。 因此，必须选择最终溶液合理的酸度，以保证一定的结晶速率和蒸发速率。 根据理论数据和经验，当蒸汽温度为130℃左右时，最终溶液的硫酸浓度一般控制在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示例。 3.设备特点及配置要求 3.1设备特点综合实用标准文件蒸汽间接加热浓缩法生产粗硫酸镍所用设备及互联关系如图3所示。从图3可以看出，蒸汽间接加热浓缩法生产粗硫酸镍所用的设备及互联关系如图3所示。
8、加热浓缩法所用设备比较简单，主要可分为真空蒸发结晶罐、真空设备和过滤设备。 3.1.1真空蒸发结晶罐 近年来，钛制外热式循环真空蒸发器具有传热效率高、蒸发效果好等优点。