关于氯气浸出影响因素的研究

关于氯气浸出影响因素的研究
摘 要：水淬高冰镍（电解残极板）作为化工工程中产生的废料，
其中含有大量的ni、cu、fe等贵金属，水淬高冰镍中贵金属提取
技术一直是工业贵金属提取的研究课题之一。当前电解厂氯气浸出
工艺已经在工业生产中得到应用，水淬高冰镍（电解残极板）在沸
腾状态下进行自热、负压、控制电位，贵金属得到大量浸出，比其
他传统的提取方式效率提高甚多。同时其相较于一般浸出手段，它
快速、污染小等特点备受亲睐，ni、cu、fe等贵金属在浸出渣中得
到有效富集，从而提升浸出效率。
关键词：氯气浸出 贵金属富集 水淬高冰镍 贵金属提取
一、水淬高冰镍的组成分析
水淬高冰镍在当前的矿藏开发的过程中，伴随着一系列采矿、冶
金的过程，通过铜镍合金矿或是纯镍合金矿经过鼓风炉或者闪速炉
等熔炼，进而形成中间化合物冰镍，最终经转炉吹炼而成[1]。它
的组成比较简单ni62%～65%，cu8%～10%、fe2%～3%，s20%～22%，
其中贵金属ni、cu、fe等含量较为高，因此可以作为高富集的提
取原料，s元素作为杂质能够与ni、cu、fe等发生反应，形成沉淀、
溶液等，方便于进行杂质的浸出和有价金属的溶解、提取。目前主
流的提取技术有四种：分层熔炼法、磁浮分离法、浸出法、汽相法。
分层熔炼法由于成本高、污染严重、人员工作量大等缺点已经被淘
汰；磁浮分离法作为当前提取水淬高冰镍中贵金属的主流方法，有
着提取率高、操作简单等特点[2]；浸出法也是工业提取的重要方
法，一种方法是硫酸浸出，利用镍的氧化物不溶于酸性物质的特性，
进行浸出，另一种便是本文所探讨的氯化浸出，通过三个阶段将水
淬高冰镍转化为镍的氧化物还有铜的浸渣；汽相法利用的原理便是
氢气还原氧化物，最终形成金属粉，其中一氧化碳能够反复利用。
二、氯气浸出的影响
1.温度对于氯气浸出贵金属的影响
在实验过程中发现，温度在105～107℃时，镍浸出渣的含量为
15～20%，浸出率为90.4%；当浸出温度升至107～109℃时，镍浸
出率仅为6～8%，浸出率为97.4%；当温度再109～110℃和110～
113℃时，浸出率虽然很高为98.6%、99.4%，浸出率仅为5%和3%。
随着浸出温度的提升，浸出率在逐渐的提升，但是浸出渣中镍的含
量却下降，可见温度对于浸出率和浸出渣中镍含量的影响是不一样
的。当浸出温度105～107摄氏度时，浸出渣含镍高达15%～20%，
这时的浸出率却只有90.4%，当浸出温度提高2摄氏度时，即107～
109摄氏度，浸出渣含镍只有6%～8%，这时浸出率却有显著地提高，
到达了97.4%。当浸出温度到达109～110摄氏度和110～103摄氏
度时，浸出渣中镍含量分别只有5%和3%不到，这时的浸出率虽然
很高，但是对于提取贵金属镍来说没有什么帮助。
2.体系氧化还原反应电位对氯浸的影响
在进行电位还原的过程中，当电位为350～360mv时，渣中含镍
为20%，浸出率为85%；当电位为360～380mv时，渣含镍为10%，
浸出率为94%；随着电位逐渐的升高从380mv一直持续升高到450mv
时，渣中镍含量为8%、5%/3%。浸出率分别为95%、97%、99%。氯
气浸出工艺原理是利用贱金属与贵金属之间氧化—还原电位的差
异，控制体系终点氧化—还原电位，只氯化贱金属，让其溶解在溶
解液中，同时贵金属富集在浸出渣中，通过过滤等手段，达到贵贱
金属选择性分离的目的。在380之后的电位，虽然浸出率越来越接
近100%，但是浸出渣中镍的含量则是少得可怜，适宜的浸出电位配
合合适的浸出温度是确保浸出镍含量的关键。
3.液固比对浸出效果的影响
根据实验过程可知，当液固比为5：1时，反应温度为102～103℃，
当分别为4：1、3，5：1、3.2：1时，反应温度分别为104～105℃、
109～110℃、111～113℃。液固比虽然不会直接影响到浸出镍含量
和浸出率，但是它会影响到反应温度，而反应温度是控制析出比例
的重要因素，因此固液比能够在一定程度上对浸出效果产生巨大的
影响。当固液比为4：1时，反应温度为104～105摄氏度，根据温
度对浸出率影响的数据可知105～107摄氏度是浸出渣中镍含量较
高，而浸出率较低的温度。当液固比为3.5：1时，反应温度提升
到了109～110摄氏度。
4.物料停留时间对浸出效果的影响
在实验过程中我们还发现物料在釜中的反应时间为2小时时，渣
中镍含量为15～20%，当为2.5或3小时以上时，为6～9%和5%一
下。综上可知物料在釜中反应时间越长，浸出渣中镍的含量就越少，
这是由于釜中的fe、cu、ni、s等元素，能够与沉淀发生进一步的
反应，时间一旦变长，催化效果良好，那么浸出渣中的ni会与酸
发生反应，再一次变成溶液，溶解其中。当物料在釜中反应时间为
2小时，浸出渣中镍的含量为15～20%，此时的镍含量比较高，但
是如果时间一旦到2.5小时，镍含量会严重下降，低至6-9%。如果
超过3小时，镍含量会低至5%以下。由此可见物料在釜中最佳的反
应时间为2小时，此时镍含量最高，相应考虑到其他的反应因素进
而得到最佳的时间。
5.氯气通入量对浸出效果的影响
氯气通入量对于浸出率影响并非很大，当进料量为0.22t/h和氯
气量为38～42时，浸出率为99%，同样当进料量为0.25t/h和
0.28t/h，氯气量为48～52和58～62时，浸出率均为99%。随着进
料量的增加，氯气量也对应的提升，对应的浸出率都达到了99%。
因此我们可知在一定范围内进料量与氯气量达到一定的比例，浸出
率就会有相应的提升，在进行试验氯气量和进料量进行调整时，要
遵循已经得到的基本比例，进行细微调整，以便达到99%良好的效
果。
三、氯气浸出结果
经过以上的研究，将浸出温度、浸出电位、液固比、物料停留时
间、氯气通入量综合的考虑，在不影响其他因素的情况，采用最佳
的实验温度、电位，结合试验中发现物料最佳停留时间，和氯气通
入量，最终得到了氯气浸出结果，浸出渣液成份[3]：ni：200～
220g/l，cu30～40g/l，fe5～7g/l，浸出渣成份镍1.39%～2.5%，
cu0.15%～0.37%，fe0.08～0.12%。这里我们可以看出溶解液中的
ni含量较高，ni元素在溶液中得到了有效的富集，在进一步氧化
浸出之后，能够有效的提取出来。虽然有价金属浸出效果明显，但
是对于工业生产来说，此项实验过程还有待进一步探究。
四、结论
本文从多个角度研究了对于氯气浸出水淬高冰镍的影响因素，浸
出温度和浸出电位是我们应该严格关注的方面，是氯气浸出水淬高
冰镍的重要影响部分；物料停留时间是浸出工艺中应该注意的方
面，尽量减少反应时间；氯气通入量和固液比间接地影响浸出效果。
本文本着严格认真的研究精神对于氯气浸出影响因素做出了讨论，
希望能够给读者一些启示，提高贵金属浸出的效率，为我国冶金提
供好的思路。
参考文献
[1]刘大星；；溶剂萃取技术在镍、钴精炼工业中的新进展[a]；
2002年中国镍钴市场报告会论文集[c]；2002年.
[2]赵云 司俊起；；水淬高冰镍沸腾氧化焙烧技术浅析[a]；《黑
龙江科技信息》；2012年27期.
[3]满江勇；；加强工艺控制 提高水淬高冰镍合格率[j]；《新疆
有色金属》；2009年s2期.
[4]方天明；；新疆高冰镍性质及磨浮条件研究[j]；昆明理工大
学学报（理工版）；2001年06期.