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.