[其他]电解法从镀镍废渣中精制硫酸镍

说明书

本发明是用含镍废渣，特别是电镀含镍废渣为原料，采取电解法精制硫酸镍的一种方法。

工业纯硫酸镍的制取，一是由电介铜厂脱铜后的电介液中浓缩提取，二是以纯金属镍在氧化条件下与硫酸反应制取（“Encyclopedia    of    chemical    technology”Vol.9    P.298）。

近些年来，为了利用废品，国内开始以电镀厂回收的含镍废渣为原料，制取工业纯硫酸镍。电镀厂废渣主要由阴极挂具取下，其化学成份除金属镍外，主要是铜，其含量为5～50%，另有少量铬、铁等元素。一般采用化学法制备，即先用硝酸和硫酸的混合酸溶介废渣，制得粗硫酸镍结晶，然后将粗制硫酸镍用水溶介制成溶液，再加入碳酸镍或氢氧化镍升高其pH值，或投以镍粉、硫化钠等，将铜、铁等元素分离出来，再经过滤，将滤液浓缩、结晶，便得到硫酸镍。此方法存在下述缺点：（1）废渣中占5%～50%的铜很难回收，一般均弃去。（2）脱铜效果不佳，很难达到≤0.002%。（3）NO^-₃很难除至≤0.005%，NO^-₃的存在对镀镍的质量有一定的危害。（4）处理的氢氧化物量较大，容易引起镍以Ni（OH）₂共沉淀的损失。

本发明的目的是充分回收镀镍废渣中的镍和铜，制得高纯度的硫酸镍并付产铜，达到产品硫酸镍中的铜含量≤0.002%（重量），其有害物NO^-₃除至≤0.005%（重量）。

本发明的制备工艺是先将含镍废渣置于反应罐中，加入稀硫酸，然后分数次加入浓硝酸，其用量大约是硫酸的1/5，待原料溶介至一定程度、引入结晶槽进行结晶。

将粗制硫酸镍溶于水，浓度达Be′30度左右，静置，不溶物于槽底，将澄清液移入电介槽进行电介，阳极为镍板或用镀镍残阳极（碎镍块）装入框中，框可用钛条或木条编成，亦可用硬聚氯乙烯板焊制，钻孔，后两者以铅为导体。阴极用铜、不锈钢或钛为材料。用硫酸调整电介液pH值在0～1.5范围内，控制电介液温度在30～70℃范围内，以50～55℃最佳。电介液中的Cu⁺⁺沉积于阴极，逐渐加大阴极极化，使电介液中的Cu⁺⁺接近痕迹量，停止电介。以空气或过氧化氢氧化电解液中的Fe⁺⁺为Fe⁺⁺⁺，取样分析，视Fe⁺⁺含量近痕迹时氧化完成，用碳酸镍或氢氧化镍或石灰水、或稀氢氧化钠或碳酸钡升高溶液的pH值至4.5～5.5，使Fe⁺⁺⁺沉淀完毕，经过滤后，将滤液浓缩、结晶而得产品硫酸镍。

含镍废渣原料中少量的铬，因其不溶于硫酸和硝酸在制取粗制硫酸镍时，绝大部分以微细碎片沉于容器底部，极微量的铬片可能被混入电解液，在除铁时即被滤掉。电解液中少量的NO^-₃在电解过程中可全部被还原成铵离子。

本发明的优点是制得的硫酸镍的纯度高，铜含量≤0.002%（重量），NO^-₃可除至≤0.005%（重量），几乎可将全部NO^-₃在阴极上还原为铵离子，铵盐的存在有改善镀镍层质量的作用。另外，本发明可以将原料中的铜以金属铜或海绵铜的形式回收，同时硫酸镍的回收率高，从而大大提高其经济效益。

实施例：

将含镍废渣原料置于反应釜中，加入稀硫酸，然后分数次加入浓硝酸，其用量大约是硫酸的1/5，待原料溶介至一定程度，比重大于Be′1.4时，引出溶液至结晶槽进行结晶。

取粗制硫酸镍结晶，用水溶介至Be′30度左右，静置，不溶物于槽底，将澄清液移入电介槽进行电介，用硫酸调整电介液pH为1左右，电解槽电路取复联式，槽体可用钢板、钢筋混凝土、耐酸砖、花岗岩或灰绿岩等制成，前三种需以软聚氯乙烯或硬聚氯乙烯作衬。阳极用镍板，阴极为铜板。电介液工作温度在50～55℃，加温方式用蒸汽通过铅或钛蛇形管在集液槽或高位槽中热交换，使热电介液通过导管送至各电介槽，其走向取上进下出或下进上出均可，用耐酸泵维持电介液循环，流速每槽15～20升/分。电流密度开始为0.5～1A/DM²，随铜浓度降低，电流密度可降至0.05A/DM²，直到阴极上发现有气体产生（H₂），或取样分析溶液中Cu⁺⁺含量为痕迹量时，停止电介，此时NO^-₃已全部转化为NH⁺₄。将电介完的溶液移入氧化除铁槽，在70℃左右通入空气配以H₂O₂氧化其中Fe⁺⁺为Fe⁺⁺⁺，取样分析，视Fe⁺⁺含量近痕迹时即可停止氧化。加入NiCO₃升高pH值至5左右，继续用空气搅拌，出现氢氧化物沉淀，经过滤，滤液进入浓缩罐，浓缩至Be′45～50度，移入结晶室进行结晶即为产品，测得产品的含镍为20.6%（重量），含铁为0.002%（重量），含NO^-₃为0.005%，含铜为0.002%（重量）。