[发明专利]利用各种含镍原料生产电解镍的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用不同含镍原料生产电解镍的方法，属有色金属冶金和再生资源回收领域。尤其是涉及利用镍冶炼和镍再生资源回收处理过程中产出的氧化亚镍、氧化镍、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、碱式碳酸镍、碳酸镍、氢氧化镍、草酸镍、含镍浸出液等作为原料，采用水溶液电解的技术方法，制备高纯度的金属镍产品。

技术背景

镍是一种银白色金属，由于具有优良的物理和化学性能，被广泛应用于不锈钢、有色金属合金、电池、电镀、化学品、磁性材料、催化剂等工业和日常生活的各个领域，被称为二十一世纪的战略金属。目前全世界的金属镍产量已达140多万吨，其中一半以上的金属镍用于生产不锈钢。在过去的十几年内，中国不锈钢的需求呈快速上升趋势。含镍不锈钢产品易于回收利用，符合环保政策，尽管一次性投入高，但分年度折旧经济，不锈钢在建筑、制成品方面的使用越来越被人们认同。随着人们生活水平的不断提高，不锈钢消费量也将继续稳步增长。不锈钢产量的增长相应增加了对金属镍的需求，随着我国经济的持续快速发展，不锈钢需求量还将在相当长的时间内持续增长，未来不锈钢行业依然是镍消费的主要领域。

镍在地球中的含量约为3％，次于Fe、O、Si、Mg，居第五位，但在地壳中仅含0.008％，居已知元素的第24位。镍的原生矿物为橄榄石和硫化镍矿，前者经风化富集成硅酸镁镍矿、镍蛇纹石红土矿，统称为氧化镍矿；此外，自然界还有极少量的砷化镍矿。从矿石中生产金属镍的原料主要有硫化镍矿和氧化镍矿。硫化镍矿由于组成不同又可进一步分为含氧化镁高或含氧化镁低的精矿；镍铜比高或镍铜比低的精矿；富铂精矿或贫铂精矿。氧化镍矿也可进一步划分为含铁高的红土矿和含铁低、含硅高的硅酸镍矿等。由于炼镍原料复杂，故处理工艺有多种多样，金属镍工业生产方法主要分火法冶炼和湿法冶金提取两大类。

目前约有50％～60％的金属镍来自硫化镍矿，一般矿石均经过选矿分离富集后得到硫化镍精矿才送往冶炼厂。硫化镍精矿的火法处理方法是经造锍熔炼、吹炼、镍铜分离精炼等工序，得到高镍锍产物。我国镍冶炼厂采用的典型火法工艺流程为硫化镍精矿闪速炉熔炼、低镍锍转炉吹炼、高镍锍磨浮分离、镍精矿反射炉熔炼、最后浇铸硫化镍阳极，供电解用。

不同的镍冶炼厂根据实际情况采用上述四种湿法方法处理硫化镍精矿。我国典型的镍冶炼厂采用湿法生产电解镍的流程是高镍锍硫酸选择性浸出电解法，主要包括铜镍高镍锍两段逆流硫酸选择性浸出(常压与加压浸出)、黑镍除钴、不溶阳极隔膜电解等生产工序。其基本过程是：高镍锍经细磨后采用硫酸选择性浸出，即常压和加压相结合的方法分段进行浸出，镍、钴被选择性浸出进入溶液，铜、铁、贵金属等则抑制于浸出渣中。第一段硫酸选择性浸出液富含镍、钴，几乎不含铜、铁等杂质，因而浸出液的净化作业只需要除钴。由于溶液中不能引入氯离子，沉钴的氧化剂采用特制的黑镍(NiOOH)。经净化后的浸出液用隔膜电解法生产金属镍，阳极电解液(以下简称阳极液)则返回浸出高镍锍。第二段加压浸出液则返回第一段浸出用作配液。与硫化镍阳极电解精炼法相比，硫酸选择性浸出法的工艺流程较短，用一个浸出工序代替了高镍硫缓冷、选矿分离、焙烧、电炉还原等若干工序。因而建厂投资较省，由于生产过程简短，药剂用量也少，生产成本也较低。高镍锍硫酸选择性浸出电解法工艺获得的硫酸镍还可用氢还原法生产金属镍。在此生产工艺的基础上，我国最近还用萃取除钴的方法取代黑镍除钴工序，发展了加压浸出、萃取除钴、电解生产金属镍的工艺技术。

氧化镍精矿有火法处理方法和湿法处理方法：后者(1)选择性还原焙烧、常压氨浸。(2)高压酸浸。湿法处理氧化镍精矿可直接得到镍粉或化工产品，还可将浸出液经净化后电解。。