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废料生产电积镍过程中各类杂质的危害及控制要求

发布时间:2013-06-26

         使用各类含镍废料生产电积镍,原料中的各种杂质会对生产过程及产品造成很大的影响。有人认为原料中的镍含量越低、采购折扣越低,从而利润越高的想法是不对的。现在分析一下原料中杂质的危害及控制要求,供相关人员参考。
  第一大类杂质:生产工艺中有能力去除,不会对产品质量造成直接影响,但会增加生产成本、影响产品产量。这一类杂质金属中铁、锌、锰、钙、镁、铝。原料这些金属的增加除了增加溶解时的硫酸消耗,沉淀时的碱消耗外,其它影响因素分析如下:
  1、铁:目前工艺中原料中铁的用双氧水铁氧化为三价铁,再加入碱沉淀为铁渣,从而去除。极少量的三价铁会与P507结合,使萃取剂中毒,失去萃取能力,使用强酸才能再生。通常原料中的一吨铁需要消耗5吨双氧水,同时产出至少5吨铁渣,铁渣至少带走10千克的铜镍。所以原料中铁含量的升高会直接导致生产成本的升高,应尽量加以控制。建议原料中的铁含量低于2%为佳,最高不能超过5%。
  2、锌:目前工艺中原料中的锌主要通过P507萃取去除,锌最终进入一萃的反萃液。如果原料中的锌升高,会影响一萃的生产能力。由于锌优于铜萃取,所以锌含量高时铜就很难萃取。原料中的一吨锌,在萃取过程中至少消耗2吨纯碱,1.5吨硫酸,还不包括其它消耗(萃取剂、炼油、盐酸等)。
  建议原料中的锌含量低于2%为佳,最高不能超过5%。
  3、锰:与锌基本相同。
  4、钙:原料中的在浸出时基本上形成不溶于水的硫酸钙沉淀。浸出液中的钙基本上与原料中的含量没有直接关系,一般在0.2-0.3克/升左右。但钙含量过高会加大浸出渣量。建议原料中钙的控制指标为低于15%。
  5、镁:由于硫酸镁的溶解度很大,镁在浸出时完全进入溶液,在生产过程中只能通过用氟化钠沉淀和萃取去除。由于目前氟化钠除钙镁采用低温工艺,因此去除效率很低。去除一吨镁至少消耗4吨氟化钠。除钙镁后余下的镁进入P507除杂系统(一萃)后,会在洗涤段富集,反复消耗酸和碱。镁进入二萃后,基本无法与镍分离,从而在电解液中富集。目前采用在一萃洗涤段开路外排的方法去除镁。建议原料中的镁含量最高不能超过2%。
  6、铝。目前工艺中原料中铝的采用加入碱沉淀与铁一起去除。铝沉淀的PH值比铁要高,氢氧化铝为一种很难过滤的胶状体,对金属的吸附也很厉害。而且胶状的铝很容易在萃取过程中造成第三相和乳化现象的出现,导致萃取系统的无法。由于在废水处理中往往加入碱式氯化铝,因此电镀污泥中一般含有较多的铝。建议原料中的镁含量最高不能超过1%。
  第二大类杂质:生产工艺中比较难去除,会对产品质量造成直接影响,这一类杂质主要有金属中的铬、砷;阴离子中的氟和硝酸根。
  1、铬。原料中的铬经浸出后一般为三价铬。铬的危害在于二个方面,一是会对萃取剂有氧化作,二是会导致镍板爆皮。塑料中的铬在退镀时一般不会溶解而留在渣中。原料中的铬主要来源是电镀污泥。
  铬沉淀的PH要求在5.5以上,如果通过沉淀法去除铬,会造成镍铜在渣中的大量损失。P507萃取分离铬的效果也差。铬在电解液中5PPM以上的含量就会造成爆皮。建议原料中的铬含量最高不能超过0.5%。
  2、砷:大部分的砷可以通过除铁与铁一起形成沉淀去除。但砷的存在形态比较复杂。以砷酸盐形式存在的砷很难去除。铬在电解液中2PPM以上的含量就会造成爆皮,加上砷又是剧毒物质,建议原料中的砷含量最高不能超过0.2%。
  3、氟和硝酸根:氟和硝酸根一般来源于电镀污泥中。硝酸根的危害在于会氧化铜萃取剂;如果电解液中含量过高会导致金属反溶,严重时会导致镍板发黑、爆皮。氟对不锈钢和钛造成严重的腐蚀。这二种杂质一般都会在萃余液中排走。但含量高时会对铜系统造成危害,因此需要通过预漂洗的方法处理。建议原料中的硝酸根含量最高不能超过2%、氟含量最高不能超过0.5%。
  第三大类杂质:生产工艺中很难去除,会对产品质量造成严重影响,这一类杂质主要有金属中的镉、可溶性硅(包括硅酸、氟硅酸、硅胶等);各类有机添加剂(不明有机物)。
  1、镉:基本无法通过沉淀和萃取去除。而镉也是造成爆皮事故的主要元凶之一。P507一萃中的镉最高曾富集至37克/升。后来在二萃洗涤段开路外排、镍电积阳极液外排才使镉得到控制。建议原料中的镉含量最高不能超过0.2%。
  2、电积液中极少量的硅都会造成镍板爆皮。由于硅的检测方法比较繁杂,因此很难加以控制。原料中的硅基本上是不会在酸溶解时进入溶液的。可溶性硅(包括硅酸、氟硅酸、硅胶等)原先就存在于原料中,目前只能采用试镀方法加以确定。生产氟硅酸盐和玻璃行业的蚀刻废液是可溶性硅的主要来源。
  3、各类有机添加剂(不明有机物)。主要来源于电镀污泥中,通过萃取进入电积系统,电积液中极少量的有机物都会造成镍板爆皮,目前只能采用试镀方法加以确定。            
                                                                      吴工   二〇一三年四月十四日

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