镍钴溶液利用二氧化硫、空气混合气快速除铁的方法技术

本发明专利技术公开一种镍钴溶液利用二氧化硫、空气混合气快速除铁的方法，将含铁镍钴的溶液加热至25‑40℃，将二氧化硫与空气充分混合，然后通入溶液，pH值分三阶段控制，pH值0.5‑1.5反应40‑45分钟，pH值1.5‑3.0反应40‑45分钟，pH值3.0‑4.5反应1.5‑2小时，反应结束后单独通入空气排出是二氧化硫，除铁后溶液含铁小于0.01g/L，除铁率大于99.8%，渣含钴小于0.5%。本发明专利技术的方法常温除铁，工艺流程短，速度快，节省能耗及生产成本，设备维护费用低、废渣排放量和金属流失量少。

A method for rapid removal of iron from a nickel and cobalt solution by using sulfur dioxide and air mixture

The invention discloses a nickel cobalt solution by sulfur dioxide and air mixed gas for rapid removal of iron, iron containing nickel and cobalt solution is heated to 25 DEG C 40, sulfur dioxide will be fully mixed with the air, and then pass into the solution, the pH value is divided into three stages, the pH value of 0.5 1.5 40 reaction for 45 minutes the pH value of 1.5, 3 40 reaction for 45 minutes, pH value of 3 4.5 1.5 2 hours reaction, after the reaction is discharged into air through separate sulfur dioxide, removing iron solution containing iron is less than 0.01g/L, the removal rate of iron slag containing cobalt is greater than 99.8%, less than 0.5%. The method of the invention eliminates iron at room temperature, has short process flow, fast speed, energy saving and production cost, low equipment maintenance cost, less discharge of waste residue and less metal loss.

【技术实现步骤摘要】
镍钴溶液利用二氧化硫、空气混合气快速除铁的方法
本专利技术属于有色金属生产领域，涉及镍钴精炼，镍钴提纯过程中除铁的方法。
技术介绍
Fe常以杂质的形式存在于Co、Cu、Ni、Zn矿中，浸出时随有价金属一同进入溶液中，当用电积或者沉淀的工艺从浸出液中回收有价金属产品时，都必须要先进行相应的净化除铁处理。在电积钴工艺中，浸出溶液中的Fe含量达到2-5g/L，电积液中Fe含量一般应控制50mg/L以下，要生产高质量的钴盐产品，则必须严格将Fe的含量控制在10mg/L以下。目前国内外镍、钴溶液除铁的方法主要有三种，黄钠铁矾除铁、针铁矿除铁、萃取法除铁。针铁矿除优点：除铁后溶液含铁量小于0.05g/L，效果较好，缺点：除铁温度在80-90℃之间，能耗高，反应时间长，铁渣量大，金属直收率低。萃取法除铁，为精细除铁，除铁后液含铁量小于0.01g/L，缺点：效率低，成本高。黄钠铁矾除铁除铁工艺采用5级连续沉淀法，第一级利用蒸汽将溶液加热到85-90℃，缓慢加入氯酸钠将溶液中二价铁离子氧化成三价铁离子，在第二至第五级加入碳酸钠，将pH值分别调至2.0、2.5、3.0、3.5，溶液的反应时间约为10小时，除铁后铁离子总浓度小于0.05g/L，该方法除铁能耗高、废水排放量大、流程长、除铁成本高。
技术实现思路
本专利技术为了提高镍钴溶液除铁效率，缩短反应时间，降低反应温度，降低成本的目的，提供一种镍钴溶液利用二氧化硫、空气混合气快速除铁的方法。本专利技术采用的技术方案是：一种镍钴溶液利用二氧化硫、空气混合气快速除铁的方法，其过程条件为：1）配制质量分数为10-20%的Ca(OH)2浆液；2）将待处理的镍钴溶液加入到反应器中，向反应器通入压缩空气，时间约为5-10分钟，置换出溶液中CO2气体；3）反应器内溶液采用直汽加热，温度控制在25-40℃之间；4）向反应器内溶液加Ca(OH)2浆液使溶液pH值调整到0.5-1.5；向反应器内溶液通入二氧化硫与空气混合气体，反应40-45分钟；再加Ca(OH)2浆液，将反应器内溶液pH值调整到1.5-3.0，反应40-45分钟；再加Ca(OH)2浆液，将反应器内溶液pH值调整到3.0-4.5，反应1.5-2小时；5）反应结束，关闭二氧化硫气体阀门，通入压缩空气排出二氧化硫气体，将反应后溶液用周转泵转移到压滤机过滤，滤液取样分析合格后进入下一道工序，滤渣堆存待处理。滤渣进行洗涤，洗液用于溶解原料，洗干净的滤渣进行堆存然后销售。进一步的技术方案：反应器内溶液采用直汽加热，加热增加的体积量用于弥补因通入混合气体蒸发而损失的体积量，由于加热温度较低，蒸汽消耗量少，溶液体积膨胀小，后序工序工作量轻，废水排放大幅降低。进一步的技术方案：二氧化硫与空气采用三级混合，首先在总集管中初步混合，然后进入旋流器进一步混合，最后在多级弯管中充分混合，二氧化硫与空气的混合率达到98%以上。优选的是：二氧化硫与空气混合后最终的比值在0.8-10:100之间，在此比例条件内，中和剂、二氧化硫消耗适中，除铁效率高。优选的是：反应器内每立方溶液通入的二氧化硫、空气混合气的量为20m3/h以上，除铁效率较高。优选的是：反应最初开始时需返回一部分铁渣作为晶种，之后晶种的形成与外排形成自循环，即反应完成之后，反应器中的溶液不全部移出，留下10%溶液，利用溶液中的铁渣作为晶种，加快下一次反应。由于金属氧化所需电位、氧化后的沉淀率、所产渣的稳定性都与pH值有密切关系，随pH值升高，氧化所需电位降低，沉淀率提高，渣型越稳定，渣含钴量升高。因此要提高除铁效率需尽可能地提高pH值，但降低渣含钴需降低pH值。同时，pH值过高时，溶解的二氧化硫增多，部分二氧化硫将会起到还原作用，将Fe3+还原成Fe2+，同样造成Fe2+氧化速率下降。为解决这些技术矛盾，本专利技术创造性的运用三个阶段pH值调整控制，pH值在0.5～3.0有利于Fe2+的氧化，pH值4.5有利于Mn2+的氧化。pH值高于4.5，Co的沉淀量会有明显升高，损失量大。上述的除铁工艺，除铁后所得渣为硫酸钙及铁渣的混合物，由于硫酸钙的晶体结构为棒状，在渣中形成架桥结构，故该种渣过滤性能良好；本专利技术可将二价铁氧化成三价铁并形成铁渣除去，也可将大部分二价锰氧化成高价锰形成锰的氧化物而除去。本专利技术的优点是：（1）反应温度低，由于原料溶解热一般无需加热，显著节约能耗；（2）除铁时间在3个小时左右，相比其他方式除铁反应时间缩短一半；除铁时间短，快速除铁后，溶液总铁含量小于0.01g/L，除铁率达到98.5%；（3）反应过程中无需添加氧化剂，成本低，不引入其他杂质；（4）能稳定保证除铁后液含Fe低于0.01g/L，同时还能将65%锰出去，节约生产成本，减少下游工序劳动量；（5）渣量少，渣含金属量少。具体实施方式实施例1（1）向溶碱槽内注入清水，加入氢氧化钙配成10%的浆液；（2）向废气吸收塔下部储槽加入稀碱液，稀碱液高度为储槽高的60%；（3）向反应器加入除铁前液，体积约35m3；（4）向反应器中通入压缩空气约10分钟，排出溶液中CO2气体；（5）除铁前液取样检测：Co、Fe、Ca；（6）缓慢开启蒸汽阀门，将溶液加热至至30-40℃；（7）向反应器溶液中缓慢加入Ca(OH)2浆液，将溶液pH值调至1.0-1.5，此时打开二氧化硫与空气阀门，按二氧化硫与空气3:100的比例向反应器溶液中通入混合气体，通气总量20m3/h∙m3，溶液反应40分钟，再将溶液pH值调整到2.0-3.0，反应40分钟，再将溶液pH值调整到3.5-4.5，反应1.5小时，此时关闭二氧化硫气体阀门，停止通入二氧化硫气体。二氧化硫气体与空气压力应均大于2kg/cm2，便于加入到容器中去。（8）继续通入压缩空气约10分钟，排出溶液残留的二氧化硫；（9）反应完成之后，取25升溶液进行沉淀澄清，取部分澄清液使用滤纸进行过滤，过滤后的溶液作为样液送检，检验溶液除铁是否合格。将沉淀作为渣样进行洗涤，然后送检，检验铁渣含钴量；（10）反应溶液取样之后送至压滤机进行压滤，滤液在储液罐中暂时储存，合格后进入下一道工序。压滤机中滤渣用压缩空气吹干，然后拆卸装袋，送至洗涤工序进行洗涤，洗液用于溶解原料，洗干净的滤渣进行堆存然后外售。实施例2（1）向溶碱槽内注入清水，加入氢氧化钙配成20%的浆液；（2）向废气吸收塔下部储槽加入稀碱液，稀碱液高度为储槽高的60%；（3）向反应器加入除铁前液，体积约35m3；（4）向反应器中通入压缩空气约5分钟，排出溶液中CO2气体；（5）除铁前液取样检测：Co、Fe、Ca；（6）缓慢开启蒸汽阀门，将溶液加热至至25-30℃；（7）向反应器溶液中缓慢加入Ca(OH)2浆液，将溶液pH值调至0.5-1.0，此时打开二氧化硫与空气阀门，按二氧化硫与空气1:100的比例向反应器溶液中通入混合气体，通气总量20m3/h∙m3，溶液反应45分钟，再将溶液pH值调整到1.5-2.5，反应45分钟，再将溶液pH值调整到3.0-4.0，反应2小时，此时关闭二氧化硫气体阀门，停止通入二氧化硫气体。二氧化硫气体与空气压力应均大于2kg/cm2，便于加入到容器中去。（8）继续通入压缩空气约10分钟，排出溶液残留的二氧化硫；（9）反应完成之后，取2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍钴溶液利用二氧化硫、空气混合气快速除铁的方法，其过程条件为：1）配制质量分数为10‑20%的Ca(OH)2浆液；2）将待处理的镍钴溶液加入到反应器中，向反应器通入压缩空气，时间约为5‑10分钟，置换出溶液中CO2气体；3）反应器内溶液加热，温度控制在25‑40℃之间；4）向反应器内溶液加Ca(OH)2浆液使溶液pH值调整到0.5‑1.5；向反应器内溶液通入二氧化硫与空气混合气体，反应40‑45分钟；再加Ca(OH)2浆液，将反应器内溶液pH值调整到1.5‑3.0，反应40‑45分钟；再加Ca(OH)2浆液，将反应器内溶液pH值调整到3.0‑4.5，反应1.5‑2小时；5）反应结束，关闭二氧化硫气体阀门，通入压缩空气排出二氧化硫气体，将反应后溶液转移到过滤设备过滤，滤液进入下一道工序，滤渣堆存待处理。

【技术特征摘要】
1.一种镍钴溶液利用二氧化硫、空气混合气快速除铁的方法，其过程条件为：1）配制质量分数为10-20%的Ca(OH)2浆液；2）将待处理的镍钴溶液加入到反应器中，向反应器通入压缩空气，时间约为5-10分钟，置换出溶液中CO2气体；3）反应器内溶液加热，温度控制在25-40℃之间；4）向反应器内溶液加Ca(OH)2浆液使溶液pH值调整到0.5-1.5；向反应器内溶液通入二氧化硫与空气混合气体，反应40-45分钟；再加Ca(OH)2浆液，将反应器内溶液pH值调整到1.5-3.0，反应40-45分钟；再加Ca(OH)2浆液，将反应器内溶液pH值调整到3.0-4.5，反应1.5-2小时；5）反应结束，关闭二氧化硫气体阀门，通入压缩空气排出二氧化硫气体，将反应后溶液转移到过滤设备过滤，滤液进入下一道工序，滤渣堆存待处理。2.根据权利要求1所述的一种镍钴溶液利用二氧化硫、空...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡家彦，寇占伟，曹笃盟，马骞，战云峰，何艳，徐海虹，
申请(专利权)人：金川集团股份有限公司，兰州金川科技园有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62