从蛇纹石中分离回收镍并协同矿化CO_(2)

研究了采用绿矾焙烧—水浸—碳酸铵沉淀工艺从蛇纹石中分离回收镁和镍并矿化封存CO_(2)。考察了硫酸化焙烧过程中焙烧温度、绿矾/蛇纹石质量比、焙烧时间对镁和镍浸出率的影响,以及矿化反应(生成碳酸镁沉淀)过程中碳酸铵质量浓度、矿化温度对水浸后液中镁、镍沉淀率的影响。探讨了碳酸铵质量浓度及矿化温度对金属离子沉淀行为和沉淀物微观形貌的影响规律。结果表明:在焙烧温度670℃、绿矾/蛇纹石质量比5/1、焙烧时间90 min最佳条件下,镁、镍浸出率分别为89%和85%;矿化反应中,在碳酸铵质量浓度150 g/L、矿化温度80℃条件下,Ni^(2+)沉淀率<5%,Mg^(2+)沉淀率为97%,Fe^(3+)全部沉淀;随碳酸铵质量浓度增大,沉淀产物发生了Ni_(6)Fe_(2)(CO_(3))(OH)_(16)·4H_(2)O到MgCO_(3)·3H_(2)O再到(NH_(4))_(2) Mg(CO_(3))_(2)·3H_(2)O的转变;随矿化温度升高,沉淀产物从(NH_(4))_(2) Mg(CO_(3))_(2)·3H_(2)O逐渐转变成Mg 5(CO_(3))_(4)(OH)_(2)·4H_(2)O;低温下碳酸镁沉淀的微观形貌呈棒状,而高温下呈片状。试验结果可为蛇纹石中提取镍、后续CO_(2)减排工艺和工业固废绿矾的高效利用提供一种新思路。

镍闪速炉熔炼共生产品生命周期评价碳排放分配问题

金属镍生产是典型的多元素共生冶炼过程,清单分配问题是制约其生命周期评价准确性的重要技术因素。以共生反应最为密集的硫化镍矿闪速炉熔炼流程为研究对象,采取边界扩展、物理关联、质量分配等多种清单分配方法,在Ni、Cu、S这3种元素之间进行CO_(2)排放分配。边界扩展分配计算结果显示,非金属共生元素与金属产物之间的分配结果为29.86%,金属共生元素之间的分配结果为70.14%。对比分析结果显示,边界扩展方法对于中间态产物的适用性较差;物理关联分配结果准确,但需要大量流程工艺参数支撑;质量分配易于计算,但其准确性取决于共生产品之间的物理化学属性差异。

侧吹熔炼生产镍阳极板试验研究

某镍冶炼厂采用侧吹炉将二次镍精矿、镍残极熔炼生产镍阳极板试验。本次试验形成了一套侧吹工艺技术,产出镍阳极板Ni含量>70%,S含量<21%,Ni回收率99%、Cu回收率99%,并实现连续进料、连续吹炼,减轻了物料进入炉内的频繁翻料现象。该试验不仅在镍产能方面全面提升,更在镍冶炼工艺技术路线上进行革命性突破。

镍电解除铜后液氯气氧化沉淀法除铁钴

以氯气(Cl_(2))为Fe^(2+)和Co^(2+)氧化的氧化剂、Na_(2)CO_(3)为沉淀剂,对镍电解阳极液—硫化氢除铜后液深度除铁钴、Cl_(2)利用率和除铁钴渣成分进行了系统研究,用正交试验和单因素条件试验确立了最佳的Cl_(2)氧化沉淀法除铁钴的最佳工艺条件,阐明了除铁钴渣中镍、铁、钴的存在形态。结果表明:Cl_(2)氧化沉淀铁、镍和钴的反应均属于放热反应,能够自发进行,且热力学反应优先顺序为Fe^(2+)>Co^(2+)>Ni^(2+);正交试验和单因素条件试验结果一致,最佳的除铁钴工艺条件为:通Cl_(2)前pH=5.0、通Cl_(2)终点ORP=1050 mV、反应终点pH≥4.5。在此条件下,Fe^(2+)和Co^(2+)去除率分别为99.8%和97%,Cl_(2)利用率大于97%,除铁钴渣的Ni(Fe+Co)=0.88。除铁钴渣主要由Ni、Fe、Co、O、S等元素组成;Ni以+2价为主,Fe和Co则以+3价为主。

褐铁矿型红土镍矿中有价金属的酸浸工艺

镍是一种战略性稀有金属,从低品位红土镍矿中生产单质镍或镍的合金是解决镍铁合金需求的主要途径。采用盐酸选择性浸出印尼褐铁矿型红土镍矿中的有价金属,结果表明:当盐酸浓度10 mol/L,原料粒度74μm,浸出温度353 K,固液体积比1∶4,浸出时间120 min时,镍、钴、锰、铁和镁的浸出率分别为34.3%、90.67%、64.23%、76.46%和48.12%,且盐酸作为常见的工业副产品,易回收再生。镍、钴、锰的浸出动力学研究可知,其浸出过程不符合广泛采用的收缩核模型,而用Avrami方程进行拟合具有很好的线性,根据Arrhenius公式求得浸出过程中镍、钴和锰的表观活化能分别为7.96、4.00kJ/mol和4.98 kJ/mol,三者浸出的活化能值均介于4~12 kJ/mol范围内,且浸出温度对反应速率常数的影响并不明显,判断出镍、钴和锰的浸出过程受扩散条件控制。本研究结果可为褐铁矿型红土镍矿的高效开发利用提供理论参考。

进程可编辑的NCM前驱体洗分装置自动控制系统的设计与应用

NCM三元镍钴锰正极材料与钴酸锂正极材料相比,具有成本低、环保性好、容量高、循环性能好等优势,被称为是第三代锂离子电池正极材料。从三元湿料到干料过程中,主要包括过滤、陈化、洗涤、吹干、输送等工序。本文结合实际项目,介绍一种以板框压滤机为洗分工序的主体设备,配合阀站、仪表和控制系统,经由螺旋输送至干区直至包装,洗分工序涉及进浆、压榨、洗涤、吹干、输送等工序。该系统克服了传统洗分方式需要大量的现场人员干预,操作繁琐、指标不稳定的缺点,在实际应用中取得了良好的使用效果,实现了三元锂离子电池正极前驱体洗分系统的无人监管、自动控制,稳定了生产工艺流程,减少了现场人员工作量。

基于调渣提铁的镍冶炼渣熔化温度调控

目前,镍渣提铁工艺存在提铁效率低、工艺实施难度大、成本高等问题。本文通过相图分析、单因素和正交实验等方法,研究了炉渣中主要氧化物含量对半球点温度的影响,得到了有利于提铁的炉渣渣型优化方案。结果表明:当CaO含量(质量分数)为25%、MgO含量为9%、铁硅比为0.8时,该渣型的半球点温度最低。考虑到现行工艺,选择MgO含量为13%、CaO含量为20%、铁硅比为1.0为较优方案,所得炉渣的半球点温度明显低于现行顶吹炉渣的半球点温度。调整后的炉渣中含铁物相由以硅酸亚铁为主转化为以钙铁榴石和铁氧化物为主,有利于后续提铁。

海绵状镍印迹壳聚糖吸附剂对软锰矿脱硫尾液中镍离子的选择性去除性能研究

为了选择性去除软锰矿脱硫尾液中镍离子以提高硫酸锰纯度,以壳聚糖为基体,研究了采用离子印迹法和化学发泡法制备海绵状镍印迹壳聚糖吸附剂Ni^(2+)-IIP,探讨了其在模拟二元溶液中的竞争和选择性吸附行为,并考察了温度、吸附时间和脱硫尾液pH对实际软锰矿脱硫尾液中镍离子吸附量和去除率、锰离子损失率的影响。结果表明:在模拟二元溶液中,虽然锰镍离子之间存在竞争吸附,但是Ni^(2+)-IIP仍对镍离子保持了较高的选择性;在实际软锰矿脱硫尾液中,当pH=5.0、吸附温度40℃、吸附时间1440 min时,镍离子吸附量和去除率分别为15.3 mg/g和90%,而锰离子损失率约11%;经过5次吸附—解吸循环,Ni^(2+)-IIP对脱硫尾液中镍的吸附量仅降低13.1%,再生性能良好。Ni^(2+)-IIP能选择性地去除脱硫尾液中的镍离子,实现硫酸锰溶液提纯。

钙质添加剂作用下废阴极炭还原红土镍矿脱毒机理研究

废阴极炭是铝电解工业生产过程中产生的固体废弃物,数量庞大,目前主要处理方法是堆存。废阴极炭成分主要是碳(60%~70%),还含有部分Na_(3) AlF_(6)、NaF、CaF_(2)及NaCN等,其中的氰化物和氟化物会对环境造成严重危害,属于危险废弃物。现已有利用废阴极炭替代碳质还原剂进行炼铁的研究,用来还原红土镍矿的相关研究还没有发现。本文以云南元江红土镍矿为原料,废阴极炭为还原剂,CaCO_(3)为添加剂,对废阴极炭还原红土镍矿的还原效果及固氟效果进行试验研究。试验结果表明:在废阴极炭的添加量14%、还原温度1250℃、还原时间75 min、CaCO_(3)添加量8%的较佳条件下,还原焙烧产物镍和铁品位分别为5.82%和66.23%,镍回收率为94.04%;固氟率为94.9%,此时毒性浸出溶液中F-浓度为30 mg·L^(-1),远小于100 mg·L^(-1)的排放要求;还原焙烧条件下,废阴极炭中的CN-生成CO_(2)和N_(2),F-以CaF_(2)形式留在焙烧矿中,且可作为助熔剂降低镍铁合金熔点,有利于后期焙烧矿的处理。本文研究为废阴极炭的无害化处理提供了一个新思路。

电沉积法制备高纯镍粉

采用电沉积法制备高纯度镍粉,用Zeta电位仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、扫描电子显微镜和X射线衍射分析等手段分别表征产物镍粉的粒度、化学成分、微观形貌和微观晶体结构。系统探究了工艺参数电流密度、镍离子质量浓度、电解液pH值、NH_(4)Cl质量浓度、电解温度和取粉时间等因素对电积镍粉粒度、电流效率以及镍粉微观形貌的影响。结果表明,工艺参数电流密度、镍离子质量浓度、电解液pH值、NH_(4)Cl质量浓度、电解温度和取粉时间均对电积镍粉的粒度分布和形貌等有显著影响;电极板间距为30 mm时的最佳工艺参数条件为:电流密度为3000 A/m^(2)、电积液Ni^(2+)质量浓度为5 g/L、pH值为5、温度40℃、添加剂NH_(4)Cl质量浓度为10 g/L、取粉时间间隔为120 s,在此试验条件下所得镍粉粒度分布均匀,颗粒微观形貌为树枝状,镍粉纯度可达到99.87%;模拟工业生产电解液成分人工配制的含杂质离子Fe^(3+)、Cu^(2+)的硫酸镍溶液为电解液进行电积试验,可得到镍粉纯度为99.84%、粒度分布均匀、微观形貌呈树枝状的高纯镍粉。研究结果可为工业电积镍制备高纯镍粉提供参考。

高冰镍氨法浸出及制备电池级硫酸镍的技术研究

针对高冰镍硫酸浸出制备电池级硫酸镍工艺对设备及操作条件要求高、净化除杂流程长等问题,对高冰镍氨法浸出及利用氨浸液制备电池级硫酸镍的技术路线进行研究。研究结果表明:在(NH_(4))_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O体系下,控制镍与总氨物质的量比为1:6,反应温度为60℃,液固比为7.5:1,氧分压为2 MPa,反应时间为2 h,对某红土镍矿型高冰镍进行一段浸出,镍浸出率达99.14%,且得到镍质量浓度为90.018 g/L、其余杂质元素质量浓度均低于0.95 g/L的氨浸液;以LIX 54-100为萃取剂,控制体积用量、有机相与液相体积比及萃取时间对氨浸液进行四级萃取除杂,可将其中的杂质元素高效去除,而镍损失率低于2.3%;对第四级萃余液进行蒸氨补酸、过滤、滤液结晶、热解、溶解调pH结晶后制备的硫酸镍产品符合电池工业用精制硫酸镍(GB/T 26524—2023Ⅰ类)标准,该技术具有效率高、流程短及能耗低等特点。

高冰镍浸出渣还原浸出工艺研究

以湿法冶炼高冰镍过程中产生的高冰镍浸出渣为研究对象,采用二氧化硫对高冰镍渣加压还原浸出,考察了初始硫酸浓度、液固比、通气方式、浸出温度和浸出时间对高冰镍渣还原浸出过程铜、铁行为的影响;对还原浸出液采用置换沉淀和冷冻结晶的方法,对还原浸出中铜和铁进行分离回收。结果表明:在初始硫酸浓度100 g/L、液固比6 mL/g、反应时间3 h、反应温度90℃、二氧化硫分压0.15 MPa的条件下,铁和铜的浸出率分别为99.35%、77.46%,浸出液中铁几乎全部为亚铁离子;在硫酸含量20~30 g/L、温度70℃、铁粉加入量5.7 g/L、反应时间40 min的条件下,对还原浸出液进行置换沉铜,沉铜率达到了99.70%,渣含铜为67.91%。在温度—10℃、保温时间20~30 min、初始硫酸浓度100 g/L的条件下,对沉铜后液进行冷冻结晶制备硫酸亚铁,铁沉淀率达到了72.6%,七水硫酸亚铁纯度达到了92.93%。

镍闪速熔炼过程数值仿真

采用数值模拟软件对国内某大型镍厂闪速炉内气相的速度、温度、浓度及不同粒径颗粒的速度和温度分布特性进行研究。研究结果表明:通过COMSOL软件模拟后,喷嘴喷入的混合气流入炉后发生膨胀,在闪速炉内形成涡流,并会向反应塔上部运动发生回流;氧化反应主要发生在离反应塔中心1.2 m区域内,在距塔顶5.59 m处氧化反应基本完成,且氧气未被完全消耗,沉淀池出口氧气体积分数为7.70%;喷嘴下方和反应塔中下部存在局部高温区域,反应塔中上部区域出现低温区域;小粒径混合物料颗粒与大粒径混合物料颗粒相比受气体影响程度较大,达到的最大速度更大,且由于着火点低,温度上升较快,控制混合物料颗粒粒径在60~80μm之间熔炼反应效果较好。

某红土型镍矿中镍钴的赋存状态对其回收的影响

褐铁矿型红土镍矿是一种富含镍、钴、铁的重要资源,综合利用价值巨大。探究红土型镍矿中镍和钴的赋存状态,以深入了解赋存状态对镍和钴回收利用的影响。通过详细的工艺矿物学研究,明确镍和钴主要赋存于褐铁矿、锰的水合氧化物和锰镍矿中,根据该红土型镍矿特征判断最佳冶炼回收方法为高压酸浸工艺。研究为红土型镍矿的资源高效利用提供了重要参考,为相关工业应用和环境保护提供了有益启示。

低共熔溶剂高效回收废弃NCM523正极材料的研究

使用抗坏血酸、氯化胆碱和水成功制备了一种具有高还原性、低黏度的低共熔溶剂,采用红外光谱、核磁共振谱等对低共熔溶剂结构进行了表征,并用于NCM523正极材料回收研究。实验结果表明,低共熔溶剂在温和的条件下(60℃,20 min)即可对正极材料中镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和锂(Li)达到100%的浸出效率。浸出的金属离子通过共沉淀法可高效回收,镍、钴、锰等过渡金属离子的沉淀率超过90%。该回收方法操作便捷,成本低廉,可有效减少资源损耗以及环境污染。

硫化氢与二氧化硫在盐水中反应制备硫磺的工艺研究

研究了一种硫化氢与二氧化硫在盐水中反应制备硫磺的工艺方法和工艺装置,用于对中冰镍湿法浸出尾气中硫化氢的回收利用。考察了温度、盐水pH、盐水浓度等条件对硫磺制备反应效率及分离效果的影响。结果表明,在pH=2.0~3.0、温度60℃、硫化氢与二氧化硫的体积比2、盐水浓度5 g/L时,制备的硫磺可快速沉降且硫化氢的转化率为99.5%,采用湿法短流程的方法不仅实现了将中冰镍所产生的烟气制备成纯度高的硫磺,同时可实现盐水循环利用,减少了水资源的浪费。

新型协萃体系从有害废弃物浸出液中萃取回收镍

从Mn^(2+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)中选择性萃取分离Ni^(2+),可解决含有价金属的有害废弃物资源化利用的瓶颈问题。以Aliquat 336为改性剂,研究了Mextral 984H/Isononanoic acid/Aliquat 336协萃体系萃取、洗涤和反萃取平衡pH等温线。结果表明,在温度25℃,Aliquat 336体积分数为1%,萃取平衡pH=5.0条件下,Ni^(2+)的萃取率为96.3%;反萃取平衡pH=1.0时,Ni^(2+)的反萃取率为97.5%;改性剂Aliquat 336能显著提高羟肟/羧酸协萃体系对Ni^(2+)的反萃取动力学性能。通过三级逆流萃取、两级洗涤工艺试验得到的载镍有机相在O/A=10下,以150 g/L H_(2)SO_(4)反萃液进行三级反萃,富镍反萃液中Ni^(2+)含量达到30 g/L左右。Mextral 984H/Isononanoic acid协萃体系萃取镍的机理为离子交换反应,萃合物的结构可能为NiA_(2)(HL)_(2)。

红土镍矿高压酸浸技术优化研究

近年来,印度尼西亚掀起高压酸浸项目投资热潮,多个项目已投产或处于规划中。项目一般由中方背景主导,技术成熟,装备可靠,单位投资较低,建设速度较快,运营经验丰富,爬坡期较短,单线产能大,装备国产化趋势明显。高压酸浸(High Pressure Acid Leach,HPAL)技术优化涉及4个重点,一是提高原矿浆浓密底流浓度,二是预热方式优化,三是一段沉镍钴流程优化,四是沉镍钴沉淀剂优化。高压酸浸技术主要有5个发展方向,即尾渣综合利用、关键设备国产化替代、增加高压釜长度、配矿和锰综合回收利用。本文结合近年来红土镍矿高压酸浸技术的发展特点,分析高压酸浸技术优化重点,指出高压酸浸技术发展方向,为新建项目的规划和运营提供有效指导。

保温缓冷条件对金川集团镍冶炼厂高镍锍结晶性能的影响

高镍锍在分选过程中存在铜镍矿物结晶粒度小,金属互含高等难题。金川集团镍冶炼厂为了改善铜、镍分选效果,提高产品质量,开展了高镍锍保温缓冷试验,并通过TG-DSC测试、粒径统计、MLA以及SEM检测,分析了缓冷条件对高镍锍结晶性能的影响。研究结果表明,辉铜矿的生长情况影响高镍锍中辉铜矿和锍镍矿互含情况,在最佳缓冷条下可得到晶粒粒度+74μm占比98%以上的辉铜矿晶体;SEM检测表明,最佳缓冷样品中辉铜矿区域Ni含量0.3%,硫镍矿Cu含量2.6%;MLA检测表明,最佳缓冷条件下,样品中辉铜矿和锍镍矿的单体解离度分别为93.97%和86.58%,与现场样品相比,控温缓冷后样品的性能得到了显著改善。

论电镍出装机组的设计理念与技术路线

论述了当前研发电镍出装机组需考虑的五个新理念,分别是智能化理念、倒置烫洗理念、压耳加工理念、节能环保理念、机组与酸雾隔离理念。并以此说明,目前电镍出装机组的研发,不可以再沿用电铜出装机组的技术模式,而是需要另辟蹊径。还对新型电镍出装机组设计的技术路线进行了总结。