不溶陽極電積鎳調(diào)酸方式的改進(新鑫礦業(yè))

不溶陽極電積鎳

調(diào)酸方式的改進新鑫礦業(yè)阜康冶煉廠電解車間工藝攻關小組二00七年十二月發(fā)表人：張宇飛新鑫礦業(yè)阜康冶煉廠

QC成果交流材料前言

新鑫礦業(yè)阜康冶煉廠選用國內(nèi)先進的精鎳濕法冶煉---硫酸選擇性浸出，不溶陽極電積生產(chǎn)金屬鎳。此工藝比傳統(tǒng)火法煉鎳，工藝短、能耗低、物料凈化過程簡單。但隨著電鎳產(chǎn)能的擴大，原料中S品位的升高，綜合回收項目的不斷技改建成，主流程酸在不斷膨脹，陽極液積壓，消化不掉。直接影響鎳系統(tǒng)的金屬平衡，工藝流程的正常運轉(zhuǎn)。工藝上采用Na2CO3中和體系酸平衡，年耗堿量逐年增加，鎳直收率下滑，設備運轉(zhuǎn)達到滿負荷運轉(zhuǎn)，水、電能耗上升，操作成本增加。針對這一系列工藝難題，我們從宏觀角度對此工藝生產(chǎn)過程進行攻關，取得了較好的效果，獲得廠QC成果一等獎，昌吉州優(yōu)秀QC成果獎。工藝流程簡介水淬高冰鎳球磨常壓浸出常壓浸出加壓浸出電解鎳電解鎳生產(chǎn)常壓浸出液浸出渣送銅系統(tǒng)NiCO3、二次母液電解陽極后液加壓浸出返濾液

水淬金屬化高冰鎳是鎳系統(tǒng)工藝原料，其金屬主要以硫化相、氧化相及合金相等形式共存，球磨粒度達到－325目后，經(jīng)兩段常壓將HGM中合金相的鎳全部被浸出，氧化相則通過加壓浸出。

H2SO4

、CuSO4提供常壓浸出鎳所需的SO42-，加壓浸出鎳同樣是生成NiSO4，以硫酸鹽形式進入溶液中，電解鎳生產(chǎn)，SO42-與陽極上產(chǎn)生的H＋結(jié)合生成H2SO4返回加壓浸出。生產(chǎn)過程Ni、H2SO4被閉路循環(huán)利用，達到鎳系統(tǒng)工藝酸平衡。酸含量的不足或過高會造成HGM原料投入不足或過多。在常壓和加壓浸出過程中，加壓浸出返濾液和電解陽極后液酸含量的穩(wěn)定，是確保常壓浸出生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，加壓浸出率及加壓浸出液銅、鐵、酸含量穩(wěn)定的關鍵，是確保工藝生產(chǎn)穩(wěn)定及電解鎳產(chǎn)量的關鍵。一、小組概況小組名稱電解車間工藝QC小組小組注冊號FYQC08－2007小組類型攻關型成立時間1995年活動日期2006.12～2007.8活動次數(shù)20次學習次數(shù)3次小組成員序號姓名性別年齡文化程度職務組內(nèi)職務備注1許鋼男34大專主任組長本小組活動共提出合理化建議5條，全部被采納。小組接受TQC教育平均達80課時以上，小組平均年齡37歲2張宇飛男36本科技術員付組長3李宏忠男41高中班長成員4徐勇男36高中班長成員5南軍男36高中班長成員6董永山男34技校班長成員7盛祖貴男38本科生產(chǎn)付廠長技術指導二、選題理由2007年鎳系統(tǒng)達產(chǎn)，一萬噸/年原系統(tǒng)逐步向新系統(tǒng)轉(zhuǎn)移Na2CO3中和體系酸的能力確定課題采用二段常壓浸出、二段加壓浸出，二段加壓20％的硫被浸出來，由系統(tǒng)的金屬平衡，系統(tǒng)富余的酸量為11.21噸/天，采用Na2CO3中和，現(xiàn)有設備能力不能滿足工藝要求。除鈷后液調(diào)酸量增大，從生產(chǎn)分析，主要體現(xiàn)產(chǎn)量增大，補入酸量增加，成本壓力較大，勞動強度也相應增加。正常為3.9噸/天，即每天降酸量3.6噸，富余酸量在鎳系統(tǒng)，平衡控制不易保證。不溶陽極電積鎳調(diào)酸方式的改進三、現(xiàn)狀調(diào)查1、06年9～12月份使用精致硫酸調(diào)酸，統(tǒng)計往體系補入98％的精致硫酸量：項目月份9101112合計精致硫酸（t）6.4636.3536.8746.68926.379電鎳（t）264.883262.532311.053263.761102.228精致硫酸單耗（t/t.Ni）0.02440.02420.02210.02530.0239

在4個月中，精致硫酸平均單耗0.0239t/t.Ni，以月產(chǎn)電鎳500t計，月投用精致硫酸11.95噸。在體系金屬量不平衡情況下，需增加Na2CO3的投入量12.92噸來降酸。2、銅系統(tǒng)產(chǎn)能增加后，返鎳系統(tǒng)二次母液可預見性增加，每天返液量增加到12.6M3，折酸約4噸，用Na2CO3中和的辦法解決這部分的平衡，需投入5.2噸/天的純堿。表一3、原料中含硫在二段加壓中20％被浸出來，系統(tǒng)富余酸量467.103kg/h，折陽極液（Ni55g/L，H2SO458.43g/L計）3.109m3/h，即富余的酸中含鎳金屬170.995kg/h，含酸181.66kg/h。則沉鎳耗堿量、中和酸耗堿量合計為791.556kg/h（過量20％計），每班合計投堿量6.33噸。4、通過技術改進，中和酸的設備能力由3.9噸/天擴大到6.6噸/天，富余的酸仍沒有開路，鎳系統(tǒng)金屬量不平衡。

四、課題可行性分析2月份進行項目驗證，對陽極液成份及潔凈度進行分析：過濾后的陽極液主要元素含量：元素NiCoCuFePbH2SO4平均值（g/l）55.60.00110.00920.00170.006975.71表二

陽極成份中Cu、Fe符合工藝要求，Pb在0.008-0.012g/L之間波動，超出電解液Pb在0.005g/L以下的要求。我們進行陽極液除鉛小試，前液樣含鉛0.011g/l，按鉛量的400倍加入碳酸鋇，并加溫鼓入空氣，后液樣含鉛量下降至0.0064g/l，除鉛有明顯效果。進行理論計算論證，由于溶液中成分和各金屬含量變化的影響，調(diào)酸的陽極液補入量與［H＋］摩爾濃度不是線性對應關系。由除鈷后液PH值在4.2～5.5之間的變化，電積工藝要求調(diào)酸PH值3.0～3.5之間，從現(xiàn)場實測調(diào)整論證，陽極液調(diào)酸平均用量與陰極液循環(huán)量比值平均在0.0182︰1，即：陽極液的調(diào)酸補入量是陰極液的1/55倍。調(diào)酸后的陰極液主要元素含量分析如下：其各含量均達到電積前液陰極液的化學元素標準。陽極液中懸浮雜質(zhì)較多，不符合電解液要求。元素NiCoCuFePb工藝指標（g/l）>85<0.01<0.01<0.01<0.005含量（g/l）95.20.00270.00380.00130.0049表三五、設定目標值

06年9～12月份精致硫酸實際單耗量平均為0.0239t/t.Ni，需耗堿量0.0259t/t.Ni，根據(jù)課題可行性驗證，通過工藝改進，凈化除鈷后液調(diào)酸所投用的精致硫酸、對應的堿耗量均可達到零的目標值。0.02590.023900目標現(xiàn)狀目標現(xiàn)狀現(xiàn)狀與目標值對比圖六、原因分析

小組全體成員針對“用陽極液調(diào)酸”的問題,通過系統(tǒng)圖分析原因,共提出大小原因16條,其中末端原因8條。碳酸鎳、二次母液、返鎳液、洗水進陽極液含酸濃度波動大影響用陽極液調(diào)酸因素人員物料工藝設備新工藝掌握慢創(chuàng)新意識差化學成分混雜有機含量超標溶液純凈度不達標崗位人員不穩(wěn)定PH值不穩(wěn)定體系氯離子超標鉛陽極質(zhì)量差鉛含量超標加入量變化大懸浮顆粒、雜物多培訓不到位專業(yè)技術水平不高七、要因確認

我們根據(jù)8條末端原因,制定了要因確認計劃,并逐一進行了要因確認,見下表:序號末端原因確認內(nèi)容確認標準確認方法負責人確認結(jié)果是否要因1崗位人員不穩(wěn)定調(diào)酸崗位人員是否穩(wěn)定調(diào)酸崗位人員應穩(wěn)定現(xiàn)場調(diào)查三年來調(diào)酸人員是否穩(wěn)定許剛張宇飛三年來調(diào)酸人員穩(wěn)定否2培訓不到位調(diào)酸人員是否經(jīng)過培訓是否有操作經(jīng)驗調(diào)酸人員按照年培訓計劃進行并具有相關的經(jīng)驗現(xiàn)場調(diào)查調(diào)酸人員的培訓和操作經(jīng)驗情況許剛張宇飛調(diào)酸人員每年經(jīng)過二次培訓和考試，并具在相關的操作經(jīng)驗否3專業(yè)技術水平不高調(diào)酸技術水平是否達到工藝要求單槽和連續(xù)調(diào)酸一次合格率達80%現(xiàn)場抽查4位調(diào)酸工技術水平徐勇李宏忠4位調(diào)酸工調(diào)酸合格率均能達到100%否44種液進入陽極液陽極液中是否含有4種溶液中的成份銅、鐵含量是否大于0.01g/L取樣化驗分析銅、鐵張宇飛南軍3個周期的銅、鐵含量80%均在0.01g/L以下否5有機含量超標陽極液是否含有機溶液有機物大于1.0mg/l以上現(xiàn)場取樣化驗分析油含量張宇飛李宏忠12組樣有機含量均在4～22mg/L是6懸浮顆粒,雜物多是否有明顯黑點顆粒濾紙上無黑點,濾紙干凈取樣用中速濾紙、真空泵過濾張宇飛南軍6組樣過濾后,濾紙上有黑點.雜物是7酸濃度波動大電積后液酸濃度是否控制在工藝要求范圍酸濃度在63～70g/L范圍占95％用酸堿滴定法測量單槽電積后液張宇飛許剛64臺電積后液合格率占20%是8鉛含量超標抽樣分析鉛含量是否超過工藝指標要求鉛含量小于0.005g/l以下取綜合樣化驗分析張宇飛徐勇6組綜合樣鉛含量最低0.008最高在0.012g/l是表四要因確認表八、制定對策序號要因?qū)Σ吣繕舜胧嵤┩瓿蓵r間1有機含量超標降低陽極液中的有機含量有機含量控制在0.2mg/l對調(diào)酸陽極液進行除油許剛張宇飛2007.32黑浮顆粒.雜物多提高陽極液純凈度過濾紙干凈.無顆粒物①增加過濾板框②調(diào)酸陽極液與混合液分開貯存張宇飛徐勇李宏忠2007.23酸濃度不穩(wěn)定穩(wěn)定袋內(nèi)鎳落差；控制供液均衡；陰陽極導電良好酸濃度在63～70g/L范圍①電流與鎳匹配②增加供液高位槽③絕緣材料和方式的改進許剛張宇飛南軍2007.54鉛含量超標降低調(diào)酸陽極液中的鉛含量鉛含量控制在0.005g/l①增加除鉛凈化工序②更換腐蝕陽極板③HCl燙洗改為H2SO4燙洗張宇飛董永山南軍2007.4表五對策表九、對策實施措施一：有機含量控0.2mg/l。調(diào)酸陽極液經(jīng)過70M3/h組合式除油裝置，超聲波氣振分離有機，纖維絲、纖維球過濾，有機含量均達到了0.2mg/L以下。

樣號陽極液1＃2＃3＃4＃5＃6＃7＃8＃9＃除油前（mg/L)17.510.117.520.815.315.411.721.015.3除油后（mg/L)0.180.180.090.20.140.160.180.190.14措施二：過濾紙干凈.無顆粒物。增設凈化陽極液的設施，2007年2月9日～15日用閑置設備22M2手動暗流板框壓濾機、10M3玻璃鋼貯槽、DN50工程塑料泵將電積后液的陽極液進行一次過濾，濾布選用密度為：經(jīng)線152根，緯線102根120－16滌綸布，陽極液純凈度達到工藝要求。措施三：酸濃度控制在63～70g/L

制定《鎳、電流強度和PH值的工藝對應表》穩(wěn)定袋內(nèi)鎳落差在38～42g/L。增加3臺陰極液高位槽實現(xiàn)每20臺電解槽的單獨供液。將陰陽極橡膠套改為PVC絕緣板，提高電效。為穩(wěn)定和提高調(diào)酸PH值的精確度，對除鈷后液進液量和陽極液調(diào)酸量增設電磁流量計，并為精確補加陽極液，在調(diào)酸槽旁設計制作了一個2M3的陽極液計量槽。流量計除油裝置22M2板框10M3調(diào)酸槽計量槽70M3/h濾渣送磨浸除鈷后液凈化陽極液工藝、設施系統(tǒng)圖陽極液調(diào)酸陽極液措施四：鉛含量控制在0.005g/l1、將電積后液的混合液貯槽和調(diào)酸陽極液貯槽分隔開，在純凈電積后液儲槽內(nèi)按鉛量的400倍加入碳酸鋇，循環(huán)一定時間Pb于BaSO4共沉淀，進板框過濾。

2、每月底對鉛陽極普查一次；將HCI燙洗改為H2SO4燙洗，降低體系中的Cl離子濃度。電解槽NiCO3、二次母液、洗水混合液純凈陽極液BaCO3凈化陽極液工藝、設施系統(tǒng)圖板框過濾十、效果檢查從工藝穩(wěn)定上看：利用含酸在65g/l左右，體系內(nèi)多余的酸量進行除鈷后液調(diào)酸，完全停用98％精致硫酸調(diào)酸,使投用的精致硫酸、對應的堿耗量均達到零的目標值。調(diào)整PH值，進一步穩(wěn)定了鎳系統(tǒng)平衡，對體系穩(wěn)定有很大的促進作用，使系統(tǒng)工藝更加的適應大生產(chǎn)要求。同時，減少了調(diào)酸PH值的波動。制備NiCO3的設備處理能力由投堿量的3.9噸/天，增加到5.4噸/天。確保鎳系統(tǒng)體積和金屬的平衡。

對比類項目

PH值瞬間波動范圍波動差值用精制硫酸調(diào)除鈷后液

2.7～4.11.4用陽極液調(diào)除鈷后液3.0～3.5

0.5表七PH值波動對比表統(tǒng)計改用陽極液調(diào)酸后，6～11月份電鎳化學品級率，均能100％達到國標Ni9996的成份標準。

電解鎳元素雜質(zhì)含量（％）CoCuFePbCSNi9996品級標準0.020.010.010.0010.010.0016～11月份組批抽樣2007－27416～90.00960.00390.0020.00090.00440.00092007－30923～280.00780.00350.00140.00070.0070.00092007－2499～160.00660.00350.00120.00030.0040.00062007－37910～50.00460.0010.0010.00030.00930.0012007－40453～170.00560.0010.0010.00030.0010.00072007－4258～10.00580.00180.0020.00030.00560.00076～11月份用凈化后的陽極液調(diào)酸，增加陰極液循環(huán)量1356.1M3，按陽極液含Ni濃度55g/l計，增加Ni金屬量74.58噸。這對在低流量供液時，能縮短間斷供液時間，保證供液的均衡，減少袋內(nèi)Ni貧化現(xiàn)象起到了彌補作用，促進了工藝進步。表八6～11月份電鎳化學品級率對比表1、1-5月使用精制硫酸調(diào)酸情況：月產(chǎn)電鎳1382.067噸，調(diào)酸總量30076.04m3，精制硫酸耗量31.144噸，產(chǎn)生運費2076.26元，精制硫酸成本8.401萬元。碳酸鈉成本6.468萬元。2、6-11月陽極液調(diào)酸情況：電鎳產(chǎn)量3072.989噸，陽極液用量1356.1m3，調(diào)酸總量73072.31m3，運費、精制硫酸成本、碳酸鈉成本均為零投入，設備技改投入3萬元。十一、直接經(jīng)濟效益項目對比表

項目對比類電鎳產(chǎn)量噸調(diào)酸總量M3精制硫酸單位成本元/噸．鎳運費成本元/噸．鎳碳酸鈉單位成本元/噸．鎳備注1～5月精