电解冶炼湿法流程课件.ppt

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1、开始,精炼流程简介,内容提要：,精炼厂概况,镍电解精炼,铜电解精炼,精炼厂简介：金川公司是大型的集采、选、冶于一体的联合型企业，精炼厂承担着有色金属精炼的生产任务，它的生产系统主要有：,1、铜、镍分离系统2、镍阳极板生产系统3、镍精炼系统4、铜精炼系统,5、钴电积系统6、贵金属生产系统,一、原料1、火法生产的高冰镍2、火法生产的粗铜3、外购原料（钴）,二、产品电镍、阴极铜、电积钴、草酸钴、海绵铂、海绵钯、金锭、铑粉、饿粉、钌粉和铱粉等,三、工艺流程,湿法冶金：在低温下（一般低于100），用适当的溶剂来处理矿石、精矿或半成品，使其中要提取的金属溶解进入溶液，从而与不溶的脉石或其它杂质分离，并随后

2、从溶液中提取我们所需金属的方法。,电解：电解质在电流作用下引起氧化还原反应的过程叫电解。,电解精炼：用粗金属或金属化合物做阳极，通过电解进一步脱除杂质以得到高纯度金属的冶金方法，称为电解精炼。,四、冶金名词：,电解液净化：用化学或物理的方法，将电解液中的杂质金属或不溶物去除的工艺过程。,镍的电解精炼,有色金属的电化学冶金工艺可分为可溶阳极电解与不溶阳极电解：,可溶阳极电解：阳极是可溶的（粗镍或合金阳极），简称电解精炼。不可溶阳极电解：阳极是不可溶的（从纯镍盐水溶液中提取镍）,1、粗镍阳极：20世纪初，粗镍阳极电解精炼就在工业上应用，该工艺具有阳极杂质含量低（杂质约为6-8%，含硫约2%，主金属

3、大于75%），电耗低、阳极液净化流程简单等优点，但由于粗镍阳极的制备需要进行高镍锍的焙烧与还原熔炼过程，整个过程复杂，建设投资大，目前，加拿大某精炼厂、前苏联某精炼厂采用它。,一、镍精炼的发展：,镍的硫化物阳极电解是对粗镍阳极电解的一大改革，取消了高镍锍的焙烧与还原熔炼过程，从而简化了流程，但硫化镍阳极含硫较高（一般含硫20-25%，含镍65-75%），电耗大，残极返回量大，阳极板易破裂，同时,2、镍的化合物阳极 缓冷、选矿分离高镍锍。镍的硫化物阳极电解是20世纪五、六十年代镍冶金技术的重大发展。最早采用此工艺的是加拿大国际镍业公司的精炼厂，此后，该工艺被广泛应用，我国金川公司和成都电冶厂以及

4、日本的志村精炼厂等也应用了此技术。,3、目前镍业的发展：芬兰挪威等精炼厂分别采用70年代发展起来的硫酸镍溶液电积和氯化镍电积工艺，此外，1996年建成投产的希腊某精炼厂采用镍铁（Ni+Co90）合金阳极电解精炼工艺。,由于阳极板成份复杂，含杂质较高，为获得高质量的电解镍，必须采用隔膜电解。,4、发展趋势：,尽管电解法在镍冶金中应用如此广泛，但它并非是获得纯镍的唯一途径，羰基Ni、高压氢还原法等也可以获得纯镍，但它们远不如电解法应用范围广产品在市场适应性强。发展趋势：不溶阳极的氯化镍电积工艺将是大势所趋。,镍系统采用的是硫化镍阳极电解工艺，有40年的历史了，几经技术改造和革新，工艺日趋完善，19

5、95年在一期生产实践的基础上，建成了二期生产系统，并对一期的电解设备、工艺都有不同程度的改进。,目前，镍的直收率由60年代55%上生到75%，回收率由95%上升到99.5%，电解精炼生产能力处于同类工艺的先进水平。,二、镍系统：,镍系统有三大工序：净化、电解和造液。,硫化镍阳极电解过程,1、原理：阳极：硫化镍阴极：镍始极片（或钛种板）通电过程中，硫化镍阳极溶解，Ni、Fe、Cu、Co、Pb、Zn等元素以离子状态进入溶液中，同时溶液中的镍离子在阴极上析出，形成阴极产物电镍。,为了防止阳极溶解下来的Co2+、Cu2+、Fe2+、Pb2+、Zn2+等杂质离子及H在阴极上析出，镍电解精炼采用的是隔膜电

6、解（用隔膜袋将阴极套上），将阴极和阳极隔开，经净化后的纯净电解液（新液）从高位槽经分液管流入隔膜袋内（即阴极区），控制一定量的新液流量，可使隔膜袋内的液面始终高于阳极区的液面，并保持一定的液面差，使阴极液依靠静压差通过隔膜袋微孔渗出的速率大于阳极液中杂质离子在扩散及电泳作用下向阴极区反渗透的速率，阻止阳极液进入阴极区，从而维持了隔膜袋内电解液的纯度，保证了电镍的质量。,2、阳极过程：,阳极主要是由Ni3S2组成的，还有少量的金属合金相及CuS、FeS、CoS等。Ni65、Cu5%、Fe 1.9%、Co：0.8-1.0%、S 25%、Zn 0.004、Pb 0.003,反应：Ni3S22e Ni

7、2+2 NiS 2 NiS4e2 Ni2+2 S 总反应：Ni3S26e 3Ni2+2 S,同时：Cu2S-4e2Cu2+S FeS-2eFe2+S CoS2eCo2+S Co2eCo2+Ni2eNi2+,另外：阳极还可发生 Ni3S2 8H2O-18e3Ni2+2SO42+16H+4OH4eO22H2O这两个造酸反应消耗阳极电流的5-7%，会使阳极液Ph降低。,3、阴极过程：主反应：Ni2+2eNi 2H+2eH2,另外：Cu2、Pb2+等电位比Ni2+正，在阴极上有可能析出，所以要控制其浓度。在实际生产过程中，仍有微量的杂质元素与镍共同析出：Fe2+2eFe Zn2+2eZn Cu2+2e

8、Cu Pb2+Pb Co2+2eCo,造液：在电解过程中，由于阳极杂质的影响，使得阳极电流效率（86%)低于阴极电流效率（97%)，再加之电解液在净化过程中各种渣夹带而造成的损失，使得电解液中的Ni2+浓度不断贫化，为了维持生产的正常进行，就必须维持镍离子的平衡，电解造液是补充电解液中镍离子的有效方法之一。,氢离子在阴极上析出电位比镍正，能优先析出，所以在正常镍电解生产中创造条件控制氢的析出，而在造液过程中则恰恰相反，是创造条件使氢优先在阴极上析出，镍在阳极上正常溶解，结果使镍的阴极电流效率远远低于阳极电流效率，从而使电解液中的镍离子得以富集。,造液过程是在不带隔膜的电解槽中进行的，常用铜皮做

9、阴极，造液过程不仅起补充镍离子的作用，同时还有脱铜的作用，因为铜离子的析出电位比镍离子正，所以电解液中的铜离子会在阴极上与氢一起析出，在阴极上析出海绵铜。,反应：阴极：2H+2eH2 Cu2+2eCu（海绵铜）阳极：Ni3S26e3Ni2+2S Cu2S-4e2Cu2+S,净化：在硫化镍阳极电解过程中，随着阳极的溶解，性质与主金属相似的其它杂质元素也全部或部分溶解进入溶液中，这些杂质元素主要有铜、铁、钴等，电解液必须经过净化，将其金属杂质净化至合乎电镍要求的限度内。电解液的净化有有渣工艺和无渣工艺之分。,1、除铁：除铁的方法很多，有中和水解法、黄钠铁矾法、萃取法、离子交换法等。,中和水解沉淀法

10、实质就是利用各种金属离子的氧化还原电位值不同，生成氧化物的PH值及溶度积等方面的差异，创造不同的技术条件达到各自分离的目的。它适合处理含铁在0.1-1g/l的溶液。,中和除铁：2Fe2+0.5O22H2Fe3+H2O 2Fe3+6H2O=2Fe（OH）36H,2、除铜：铜是电解液中主要的杂质之一，其含量一般在0.1-1g/l之间。除铜的方法不尽相同，对于含铜对于1g/l，的溶液，有些厂家采用电解法除去80%以上的铜，然后再用其它方法进行深度净化，对于含铜低的溶液则多半采用硫化沉淀法或置换法。近年来，对于含铜在0.1g/l一下的溶液也采取离子交换或萃取法进行铜镍分离的。但传统用硫化沉淀或置换法分

11、离镍铜是比较可靠的。,镍精矿取代法：Ni3S2Cu2+CuS+NiS2Ni2+但是此反应进行缓慢，而且脱铜效率不高，为了提高脱铜效率，加快反应速度，在加入镍精矿的同时必须加入适量的硫磺（精炼厂加入90%左右的阳极泥代替硫磺）。其反应为：Ni3S23Cu2+S3CuS3Ni2+,3、除钴：中和水解除钴的基本原理与除铁相似，但Co2+较Fe2+难氧化，因此除钴较除铁困难，需要强氧化剂。其反应：2CoSO4Cl26H2O=2Co（OH）32H2SO42HCl,铜电解精炼：,铜电解精炼的过程：将火法精炼产出的铜铸成铜板作为阳极，以电解产出的始极片作为阴极，把二者相间地装在盛满电解液（硫酸铜与硫酸的水溶

12、液）的电解槽中，在两极间接通电源，阳极铜进行电化学溶解，阴极上进行纯铜的沉积。由于电化学性质的差异，贵金属及部分杂质进入阳极泥中，大部分杂质以离子形态保留在电解液中，从而实现了铜与杂质及贵金属的分离。,1、电极反应：,铜系统有两大生产工序，净化、电解。,阳极反应：Cu2eCu Me2eMe2+Me表示阳极中的Fe、Ni、Pb、As、Sb等负电性金属，由于其标准电位比铜低，因此优先于铜溶解，但杂质在阳极中的含量是很少的，因此主反应是铜的溶解。,阴极反应：Cu2+2eCu Me2+2eMe 2H+2eH2,返回,精炼厂铜系统有老系统和新系统之分，老系统的生产能力约7万吨/年，新系统的生产能力目前是5万吨/年，但9月分8万吨即将投产。它的原料为：a火法生产的阳极板（自产料，含镍比较高）。b火法生产的阳极板，外来料，含镍低。,2、净化目前有三套净化流程。如：,废电解液,一段脱铜,二级阴极铜,一次脱铜后液,真空蒸发,二次脱铜,二次脱铜后液,黑铜,电蒸发,结晶,粗硫酸镍,酸,废电解液,真空蒸发,诱导脱铜,黑铜,脱铜后液,电蒸发,粗硫酸镍,酸,谢谢,多,媒,课件,体,湿法工艺流程 简介,