不溶陽(yáng)極電積鎳調(diào)酸方式的改進(jìn)(新鑫礦業(yè))

不溶陽(yáng)極電積鎳

調(diào)酸方式的改進(jìn)新鑫礦業(yè)阜康冶煉廠電解車(chē)間工藝攻關(guān)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(guó)內(nèi)先進(jìn)的精鎳濕法冶煉---硫酸選擇性浸出，不溶陽(yáng)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(guò)程簡(jiǎn)單。但隨著電鎳產(chǎn)能的擴(kuò)大，原料中S品位的升高，綜合回收項(xiàng)目的不斷技改建成，主流程酸在不斷膨脹，陽(yáng)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(yùn)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(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，水、電能耗上升，操作成本增加。針對(duì)這一系列工藝難題，我們從宏觀角度對(duì)此工藝生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行攻關(guān)，取得了較好的效果，獲得廠QC成果一等獎(jiǎng)，昌吉州優(yōu)秀QC成果獎(jiǎng)。工藝流程簡(jiǎn)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(yáng)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(dá)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(guò)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(jìn)入溶液中，電解鎳生產(chǎn)，SO42-與陽(yáng)極上產(chǎn)生的H＋結(jié)合生成H2SO4返回加壓浸出。生產(chǎn)過(guò)程N(yùn)i、H2SO4被閉路循環(huán)利用，達(dá)到鎳系統(tǒng)工藝酸平衡。酸含量的不足或過(guò)高會(huì)造成HGM原料投入不足或過(guò)多。在常壓和加壓浸出過(guò)程中，加壓浸出返濾液和電解陽(yáng)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(guān)鍵，是確保工藝生產(chǎn)穩(wěn)定及電解鎳產(chǎn)量的關(guān)鍵。一、小組概況小組名稱(chēng)電解車(chē)間工藝QC小組小組注冊(cè)號(hào)FYQC08－2007小組類(lèi)型攻關(guān)型成立時(shí)間1995年活動(dòng)日期2006.12～2007.8活動(dòng)次數(shù)20次學(xué)習(xí)次數(shù)3次小組成員序號(hào)姓名性別年齡文化程度職務(wù)組內(nèi)職務(wù)備注1許鋼男34大專(zhuān)主任組長(zhǎng)本小組活動(dòng)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(dá)80課時(shí)以上，小組平均年齡37歲2張宇飛男36本科技術(shù)員付組長(zhǎng)3李宏忠男41高中班長(zhǎng)成員4徐勇男36高中班長(zhǎng)成員5南軍男36高中班長(zhǎng)成員6董永山男34技校班長(zhǎng)成員7盛祖貴男38本科生產(chǎn)付廠長(zhǎng)技術(shù)指導(dǎo)二、選題理由2007年鎳系統(tǒng)達(dá)產(chǎn)，一萬(wàn)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(lái)，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(shè)備能力不能滿(mǎn)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(bǔ)入酸量增加，成本壓力較大，勞動(dòng)強(qiáng)度也相應(yīng)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(yáng)極電積鎳調(diào)酸方式的改進(jìn)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(jì)往體系補(bǔ)入98％的精致硫酸量：項(xiàng)目月份9101112合計(jì)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(gè)月中，精致硫酸平均單耗0.0239t/t.Ni，以月產(chǎn)電鎳500t計(jì)，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(lái)降酸。2、銅系統(tǒng)產(chǎn)能增加后，返鎳系統(tǒng)二次母液可預(yù)見(jiàn)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(lái)，系統(tǒng)富余酸量467.103kg/h，折陽(yáng)極液（Ni55g/L，H2SO458.43g/L計(jì)）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(jì)為791.556kg/h（過(guò)量20％計(jì)），每班合計(jì)投堿量6.33噸。4、通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，中和酸的設(shè)備能力由3.9噸/天擴(kuò)大到6.6噸/天，富余的酸仍沒(méi)有開(kāi)路，鎳系統(tǒng)金屬量不平衡。

四、課題可行性分析2月份進(jìn)行項(xiàng)目驗(yàn)證，對(duì)陽(yáng)極液成份及潔凈度進(jìn)行分析：過(guò)濾后的陽(yáng)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(yáng)極成份中Cu、Fe符合工藝要求，Pb在0.008-0.012g/L之間波動(dòng)，超出電解液Pb在0.005g/L以下的要求。我們進(jìn)行陽(yáng)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(jìn)行理論計(jì)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(yáng)極液補(bǔ)入量與［H＋］摩爾濃度不是線(xiàn)性對(duì)應(yīng)關(guān)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(chǎng)實(shí)測(cè)調(diào)整論證，陽(yáng)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(yáng)極液的調(diào)酸補(bǔ)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(dá)到電積前液陰極液的化學(xué)元素標(biāo)準(zhǔn)。陽(yáng)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(biāo)（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(shè)定目標(biāo)值

06年9～12月份精致硫酸實(shí)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(yàn)證，通過(guò)工藝改進(jìn)，凈化除鈷后液調(diào)酸所投用的精致硫酸、對(duì)應(yīng)的堿耗量均可達(dá)到零的目標(biāo)值。0.02590.023900目標(biāo)現(xiàn)狀目標(biāo)現(xiàn)狀現(xiàn)狀與目標(biāo)值對(duì)比圖六、原因分析

小組全體成員針對(duì)“用陽(yáng)極液調(diào)酸”的問(wèn)題,通過(guò)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(jìn)陽(yáng)極液含酸濃度波動(dòng)大影響用陽(yáng)極液調(diào)酸因素人員物料工藝設(shè)備新工藝掌握慢創(chuàng)新意識(shí)差化學(xué)成分混雜有機(jī)含量超標(biāo)溶液純凈度不達(dá)標(biāo)崗位人員不穩(wěn)定PH值不穩(wěn)定體系氯離子超標(biāo)鉛陽(yáng)極質(zhì)量差鉛含量超標(biāo)加入量變化大懸浮顆粒、雜物多培訓(xùn)不到位專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平不高七、要因確認(rèn)

我們根據(jù)8條末端原因,制定了要因確認(rèn)計(jì)劃,并逐一進(jìn)行了要因確認(rèn),見(jiàn)下表:序號(hào)末端原因確認(rèn)內(nèi)容確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)方法負(fù)責(zé)人確認(rèn)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(yīng)穩(wěn)定現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查三年來(lái)調(diào)酸人員是否穩(wěn)定許剛張宇飛三年來(lái)調(diào)酸人員穩(wěn)定否2培訓(xùn)不到位調(diào)酸人員是否經(jīng)過(guò)培訓(xùn)是否有操作經(jīng)驗(yàn)調(diào)酸人員按照年培訓(xùn)計(jì)劃進(jìn)行并具有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查調(diào)酸人員的培訓(xùn)和操作經(jīng)驗(yàn)情況許剛張宇飛調(diào)酸人員每年經(jīng)過(guò)二次培訓(xùn)和考試，并具在相關(guān)的操作經(jīng)驗(yàn)否3專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平不高調(diào)酸技術(shù)水平是否達(dá)到工藝要求單槽和連續(xù)調(diào)酸一次合格率達(dá)80%現(xiàn)場(chǎng)抽查4位調(diào)酸工技術(shù)水平徐勇李宏忠4位調(diào)酸工調(diào)酸合格率均能達(dá)到100%否44種液進(jìn)入陽(yáng)極液陽(yáng)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(yàn)分析銅、鐵張宇飛南軍3個(gè)周期的銅、鐵含量80%均在0.01g/L以下否5有機(jī)含量超標(biāo)陽(yáng)極液是否含有機(jī)溶液有機(jī)物大于1.0mg/l以上現(xiàn)場(chǎng)取樣化驗(yàn)分析油含量張宇飛李宏忠12組樣有機(jī)含量均在4～22mg/L是6懸浮顆粒,雜物多是否有明顯黑點(diǎn)顆粒濾紙上無(wú)黑點(diǎn),濾紙干凈取樣用中速濾紙、真空泵過(guò)濾張宇飛南軍6組樣過(guò)濾后,濾紙上有黑點(diǎn).雜物是7酸濃度波動(dòng)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(cè)量單槽電積后液張宇飛許剛64臺(tái)電積后液合格率占20%是8鉛含量超標(biāo)抽樣分析鉛含量是否超過(guò)工藝指標(biāo)要求鉛含量小于0.005g/l以下取綜合樣化驗(yàn)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(rèn)表八、制定對(duì)策序號(hào)要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施實(shí)施完成時(shí)間1有機(jī)含量超標(biāo)降低陽(yáng)極液中的有機(jī)含量有機(jī)含量控制在0.2mg/l對(duì)調(diào)酸陽(yáng)極液進(jìn)行除油許剛張宇飛2007.32黑浮顆粒.雜物多提高陽(yáng)極液純凈度過(guò)濾紙干凈.無(wú)顆粒物①增加過(guò)濾板框②調(diào)酸陽(yáng)極液與混合液分開(kāi)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(yáng)極導(dǎo)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(jìn)許剛張宇飛南軍2007.54鉛含量超標(biāo)降低調(diào)酸陽(yáng)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(yáng)極板③HCl燙洗改為H2SO4燙洗張宇飛董永山南軍2007.4表五對(duì)策表九、對(duì)策實(shí)施措施一：有機(jī)含量控0.2mg/l。調(diào)酸陽(yáng)極液經(jīng)過(guò)70M3/h組合式除油裝置，超聲波氣振分離有機(jī)，纖維絲、纖維球過(guò)濾，有機(jī)含量均達(dá)到了0.2mg/L以下。

樣號(hào)陽(yáng)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(guò)濾紙干凈.無(wú)顆粒物。增設(shè)凈化陽(yáng)極液的設(shè)施，2007年2月9日～15日用閑置設(shè)備22M2手動(dòng)暗流板框壓濾機(jī)、10M3玻璃鋼貯槽、DN50工程塑料泵將電積后液的陽(yáng)極液進(jìn)行一次過(guò)濾，濾布選用密度為：經(jīng)線(xiàn)152根，緯線(xiàn)102根120－16滌綸布，陽(yáng)極液純凈度達(dá)到工藝要求。措施三：酸濃度控制在63～70g/L

制定《鎳、電流強(qiáng)度和PH值的工藝對(duì)應(yīng)表》穩(wěn)定袋內(nèi)鎳落差在38～42g/L。增加3臺(tái)陰極液高位槽實(shí)現(xiàn)每20臺(tái)電解槽的單獨(dú)供液。將陰陽(yáng)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(duì)除鈷后液進(jìn)液量和陽(yáng)極液調(diào)酸量增設(shè)電磁流量計(jì)，并為精確補(bǔ)加陽(yáng)極液，在調(diào)酸槽旁設(shè)計(jì)制作了一個(gè)2M3的陽(yáng)極液計(jì)量槽。流量計(jì)除油裝置22M2板框10M3調(diào)酸槽計(jì)量槽70M3/h濾渣送磨浸除鈷后液凈化陽(yáng)極液工藝、設(shè)施系統(tǒng)圖陽(yáng)極液調(diào)酸陽(yáng)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(yáng)極液貯槽分隔開(kāi)，在純凈電積后液儲(chǔ)槽內(nèi)按鉛量的400倍加入碳酸鋇，循環(huán)一定時(shí)間Pb于BaSO4共沉淀，進(jìn)板框過(guò)濾。

2、每月底對(duì)鉛陽(yáng)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(yáng)極液BaCO3凈化陽(yáng)極液工藝、設(shè)施系統(tǒng)圖板框過(guò)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(jìn)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(duì)應(yīng)的堿耗量均達(dá)到零的目標(biāo)值。調(diào)整PH值，進(jìn)一步穩(wěn)定了鎳系統(tǒng)平衡，對(duì)體系穩(wěn)定有很大的促進(jìn)作用，使系統(tǒng)工藝更加的適應(yīng)大生產(chǎn)要求。同時(shí)，減少了調(diào)酸PH值的波動(dòng)。制備N(xiāo)iCO3的設(shè)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(duì)比類(lèi)項(xiàng)目

PH值瞬間波動(dòng)范圍波動(dòng)差值用精制硫酸調(diào)除鈷后液

2.7～4.11.4用陽(yáng)極液調(diào)除鈷后液3.0～3.5

0.5表七PH值波動(dòng)對(duì)比表統(tǒng)計(jì)改用陽(yáng)極液調(diào)酸后，6～11月份電鎳化學(xué)品級(jí)率，均能100％達(dá)到國(guó)標(biāo)Ni9996的成份標(biāo)準(zhǔn)。

電解鎳元素雜質(zhì)含量（％）CoCuFePbCSNi9996品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(yáng)極液調(diào)酸，增加陰極液循環(huán)量1356.1M3，按陽(yáng)極液含Ni濃度55g/l計(jì)，增加Ni金屬量74.58噸。這對(duì)在低流量供液時(shí)，能縮短間斷供液時(shí)間，保證供液的均衡，減少袋內(nèi)Ni貧化現(xiàn)象起到了彌補(bǔ)作用，促進(jìn)了工藝進(jìn)步。表八6～11月份電鎳化學(xué)品級(jí)率對(duì)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(yùn)費(fèi)2076.26元，精制硫酸成本8.401萬(wàn)元。碳酸鈉成本6.468萬(wàn)元。2、6-11月陽(yáng)極液調(diào)酸情況：電鎳產(chǎn)量3072.989噸，陽(yáng)極液用量1356.1m3，調(diào)酸總量73072.31m3，運(yùn)費(fèi)、精制硫酸成本、碳酸鈉成本均為零投入，設(shè)備技改投入3萬(wàn)元。十一、直接經(jīng)濟(jì)效益項(xiàng)目對(duì)比表

項(xiàng)目對(duì)比類(lèi)電鎳產(chǎn)量噸調(diào)酸總量M3精制硫酸單位成本元/噸．鎳運(yùn)費(fèi)成本元/噸．鎳碳酸鈉單位成本元/噸．鎳備注1～5月精