電解冶煉濕法流程課件

開始精煉流程簡介內(nèi)容提要：精煉廠概況鎳電解精煉銅電解精煉精煉廠簡介：金川公司是大型的集采、選、冶于一體的聯(lián)合型企業(yè)，精煉廠承擔(dān)著有色金屬精煉的生產(chǎn)任務(wù)，它的生產(chǎn)系統(tǒng)主要有：1、銅、鎳別離系統(tǒng)2、鎳陽極板生產(chǎn)系統(tǒng)3、鎳精煉系統(tǒng)4、銅精煉系統(tǒng)5、鈷電積系統(tǒng)6、貴金屬生產(chǎn)系統(tǒng)一、原料1、火法生產(chǎn)的高冰鎳2、火法生產(chǎn)的粗銅3、外購原料〔鈷〕二、產(chǎn)品電鎳、陰極銅、電積鈷、草酸鈷、海綿鉑、海綿鈀、金錠、銠粉、餓粉、釕粉和銥粉等三、工藝流程高冰鎳磨浮鎳精礦二次合金銅精礦一次合金鎳熔鑄貴金屬銅熔煉高锍陽極板銅陽極板鎳電解電鎳鈷渣鈷系統(tǒng)草酸鈷電積鈷銅電解陰極銅硫化濕法冶金：在低溫下〔一般低于100℃〕，用適當(dāng)?shù)娜軇﹣硖幚淼V石、精礦或半成品，使其中要提取的金屬溶解進(jìn)入溶液，從而與不溶的脈石或其它雜質(zhì)別離，并隨后從溶液中提取我們所需金屬的方法。電解：電解質(zhì)在電流作用下引起氧化復(fù)原反響的過程叫電解。電解精煉：用粗金屬或金屬化合物做陽極，通過電解進(jìn)一步脫除雜質(zhì)以得到高純度金屬的冶金方法，稱為電解精煉。四、冶金名詞：電解液凈化：用化學(xué)或物理的方法，將電解液中的雜質(zhì)金屬或不溶物去除的工藝過程。鎳的電解精煉有色金屬的電化學(xué)冶金工藝可分為可溶陽極電解與不溶陽極電解：可溶陽極電解：陽極是可溶的〔粗鎳或合金陽極〕，簡稱電解精煉。不可溶陽極電解：陽極是不可溶的〔從純鎳鹽水溶液中提取鎳〕1、粗鎳陽極：20世紀(jì)初，粗鎳陽極電解精煉就在工業(yè)上應(yīng)用，該工藝具有陽極雜質(zhì)含量低〔雜質(zhì)約為6-8%，含硫約2%，主金屬大于75%〕，電耗低、陽極液凈化流程簡單等優(yōu)點，但由于粗鎳陽極的制備需要進(jìn)行高鎳锍的焙燒與復(fù)原熔煉過程，整個過程復(fù)雜，建設(shè)投資大，目前，加拿大某精煉廠、前蘇聯(lián)某精煉廠采用它。一、鎳精煉的開展：鎳的硫化物陽極電解是對粗鎳陽極電解的一大改革，取消了高鎳锍的焙燒與復(fù)原熔煉過程，從而簡化了流程，但硫化鎳陽極含硫較高〔一般含硫20-25%，含鎳65-75%〕，電耗大，殘極返回量大，陽極板易破裂，同時

2、鎳的化合物陽極緩冷、選礦別離高鎳锍。鎳的硫化物陽極電解是20世紀(jì)五、六十年代鎳冶金技術(shù)的重大開展。最早采用此工藝的是加拿大國際鎳業(yè)公司的精煉廠，此后，該工藝被廣泛應(yīng)用，我國金川公司和成都電冶廠以及日本的志村精煉廠等也應(yīng)用了此技術(shù)。3、目前鎳業(yè)的開展：芬蘭挪威等精煉廠分別采用70年代開展起來的硫酸鎳溶液電積和氯化鎳電積工藝，此外，1996年建成投產(chǎn)的希臘某精煉廠采用鎳鐵〔Ni+Co≥90％〕合金陽極電解精煉工藝。由于陽極板成份復(fù)雜，含雜質(zhì)較高，為獲得高質(zhì)量的電解鎳，必須采用隔膜電解。4、開展趨勢：盡管電解法在鎳冶金中應(yīng)用如此廣泛，但它并非是獲得純鎳的唯一途徑，羰基Ni、高壓氫復(fù)原法等也可以獲得純鎳，但它們遠(yuǎn)不如電解法應(yīng)用范圍廣產(chǎn)品在市場適應(yīng)性強(qiáng)。開展趨勢：不溶陽極的氯化鎳電積工藝將是大勢所趨。鎳系統(tǒng)采用的是硫化鎳陽極電解工藝，有40年的歷史了，幾經(jīng)技術(shù)改造和革新，工藝日趨完善，1995年在一期生產(chǎn)實踐的根底上，建成了二期生產(chǎn)系統(tǒng)，并對一期的電解設(shè)備、工藝都有不同程度的改進(jìn)。

目前，鎳的直收率由60年代55%上生到75%，回收率由95%上升到99.5%，電解精煉生產(chǎn)能力處于同類工藝的先進(jìn)水平。二、鎳系統(tǒng)：鎳系統(tǒng)有三大工序：凈化、電解和造液。硫化鎳陽極電解過程1、原理：陽極：硫化鎳陰極：鎳始極片〔或鈦種板〕通電過程中，硫化鎳陽極溶解，Ni、Fe、Cu、Co、Pb、Zn等元素以離子狀態(tài)進(jìn)入溶液中，同時溶液中的鎳離子在陰極上析出，形成陰極產(chǎn)物－－電鎳。為了防止陽極溶解下來的Co2+、Cu2+、Fe2+、Pb2+、Zn2+等雜質(zhì)離子及H＋在陰極上析出，鎳電解精煉采用的是隔膜電解〔用隔膜袋將陰極套上〕，將陰極和陽極隔開，經(jīng)凈化后的純潔電解液〔新液〕從高位槽經(jīng)分液管流入隔膜袋內(nèi)〔即陰極區(qū)〕，控制一定量的新液流量，可使隔膜袋內(nèi)的液面始終高于陽極區(qū)的液面，并保持一定的液面差，使陰極液依靠靜壓差通過隔膜袋微孔滲出的速率大于陽極液中雜質(zhì)離子在擴(kuò)散及電泳作用下向陰極區(qū)反滲透的速率，阻止陽極液進(jìn)入陰極區(qū)，從而維持了隔膜袋內(nèi)電解液的純度，保證了電鎳的質(zhì)量。2、陽極過程：陽極主要是由Ni3S2組成的，還有少量的金屬合金相及CuS、FeS、CoS等。Ni＞65％、Cu＜5%、Fe＜1.9%、Co：0.8-1.0%、S＜25%、Zn＜0.004％、Pb＜0.003％反響：Ni3S2－2e＝Ni2+＋2NiS2NiS－4e＝2Ni2+＋2S總反響：Ni3S2－6e＝3Ni2+＋2S

同時：Cu2S-4e＝2Cu2+＋SFeS-2e＝Fe2+＋SCoS－2e＝Co2+＋SCo－2e＝Co2+Ni－2e＝Ni2+

另外：陽極還可發(fā)生Ni3S2＋8H2O-18e＝3Ni2+＋2SO42+＋16H+4OH－－4e＝O2＋2H2O這兩個造酸反響消耗陽極電流的5-7%，會使陽極液Ph降低。3、陰極過程：主反響：Ni2+＋2e＝Ni2H++2e＝H2另外：Cu2＋、Pb2+等電位比Ni2+正，在陰極上有可能析出，所以要控制其濃度。在實際生產(chǎn)過程中，仍有微量的雜質(zhì)元素與鎳共同析出：Fe2+＋2e＝FeZn2+＋2e＝ZnCu2+＋2e＝CuPb2+＋＝Pb

Co2+＋2e＝Co

造液：在電解過程中，由于陽極雜質(zhì)的影響，使得陽極電流效率〔86%)低于陰極電流效率〔97%)，再加之電解液在凈化過程中各種渣夾帶而造成的損失，使得電解液中的Ni2+濃度不斷貧化，為了維持生產(chǎn)的正常進(jìn)行，就必須維持鎳離子的平衡，電解造液是補(bǔ)充電解液中鎳離子的有效方法之一。氫離子在陰極上析出電位比鎳正，能優(yōu)先析出，所以在正常鎳電解生產(chǎn)中創(chuàng)造條件控制氫的析出，而在造液過程中那么恰恰相反，是創(chuàng)造條件使氫優(yōu)先在陰極上析出，鎳在陽極上正常溶解，結(jié)果使鎳的陰極電流效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于陽極電流效率，從而使電解液中的鎳離子得以富集。造液過程是在不帶隔膜的電解槽中進(jìn)行的，常用銅皮做陰極，造液過程不僅起補(bǔ)充鎳離子的作用，同時還有脫銅的作用，因為銅離子的析出電位比鎳離子正，所以電解液中的銅離子會在陰極上與氫一起析出，在陰極上析出海綿銅。反響：陰極：2H++2e＝H2Cu2++2e＝Cu〔海綿銅〕陽極：Ni3S2－6e＝3Ni2+＋2SCu2S-4e＝2Cu2+＋S凈化：在硫化鎳陽極電解過程中，隨著陽極的溶解，性質(zhì)與主金屬相似的其它雜質(zhì)元素也全部或局部溶解進(jìn)入溶液中，這些雜質(zhì)元素主要有銅、鐵、鈷等，電解液必須經(jīng)過凈化，將其金屬雜質(zhì)凈化至符合電鎳要求的限度內(nèi)。電解液的凈化有有渣工藝和無渣工藝之分。1、除鐵：除鐵的方法很多，有中和水解法、黃鈉鐵礬法、萃取法、離子交換法等。中和水解沉淀法實質(zhì)就是利用各種金屬離子的氧化復(fù)原電位值不同，生成氧化物的PH值及溶度積等方面的差異，創(chuàng)造不同的技術(shù)條件到達(dá)各自別離的目的。它適合處理含鐵在0.1-1g/l的溶液。中和除鐵：2Fe2+＋0.5O2＋2H＋＝2Fe3+＋H2O2Fe3+＋6H2O=2Fe〔OH〕3↓＋6H＋2、除銅：銅是電解液中主要的雜質(zhì)之一，其含量一般在0.1-1g/l之間。除銅的方法不盡相同，對于含銅對于1g/l，的溶液，有些廠家采用電解法除去80%以上的銅，然后再用其它方法進(jìn)行深度凈化，對于含銅低的溶液那么多半采用硫化沉淀法或置換法。近年來，對于含銅在0.1g/l一下的溶液也采取離子交換或萃取法進(jìn)行銅鎳別離的。但傳統(tǒng)用硫化沉淀或置換法別離鎳銅是比較可靠的。

鎳精礦取代法：Ni3S2＋Cu2+＝CuS+NiS＋2Ni2+

但是此反響進(jìn)行緩慢，而且脫銅效率不高，為了提高脫銅效率，加快反響速度，在參加鎳精礦的同時必須參加適量的硫磺〔精煉廠參加90%左右的陽極泥代替硫磺〕。其反響為：Ni3S2＋3Cu2+＋S＝3CuS＋3Ni2+3、除鈷：中和水解除鈷的根本原理與除鐵相似，但Co2+較Fe2+難氧化，因此除鈷較除鐵困難，需要強(qiáng)氧化劑。其反響：2CoSO4＋Cl2＋6H2O=2Co〔OH〕3＋2H2SO4＋2HCl銅電解精煉：銅電解精煉的過程：將火法精煉產(chǎn)出的銅鑄成銅板作為陽極，以電解產(chǎn)出的始極片作為陰極，把二者相間地裝在盛滿電解液〔硫酸銅與硫酸的水溶液〕的電解槽中，在兩極間接通電源，陽極銅進(jìn)行電化學(xué)溶解，陰極上進(jìn)行純銅的沉積。由于電化學(xué)性質(zhì)的差異，貴金屬及局部雜質(zhì)進(jìn)入陽極泥中，大局部雜質(zhì)以離子形態(tài)保存在電解液中，從而實現(xiàn)了銅與雜質(zhì)及貴金屬的別離。1、電極反響：銅系統(tǒng)有兩大生產(chǎn)工序，凈化、電解。陽極反響：Cu－2e＝CuMe－2e＝Me2+Me表示陽極中的Fe、Ni、Pb、As、Sb等負(fù)電性金屬，由于其標(biāo)準(zhǔn)電位比銅低，因此優(yōu)先于銅溶解，但雜質(zhì)在陽極中的含量是很少的，因此主反響是銅的溶解。

陰極反響：Cu2+＋2e＝CuMe2++2e＝Me2H++2e＝H2

返回精煉廠銅系統(tǒng)有老系統(tǒng)和新系統(tǒng)之分，老系統(tǒng)的生產(chǎn)能力約7萬噸/年，新系統(tǒng)的生產(chǎn)能力目前是