镍电解液净化除铜的原理与方法

在镍电解阳极液中,铜是主要杂质之一,其含量一般在0.1~1g/L之间。阳极液净化过程要求除铜降至0.0003~0.003g/L。基于铜在镍电解液中的诸多金属元素中,铜属较典型的惰性金属,且铜的硫化物在一般弱酸性溶液中其中溶度积很小,化学性质很稳定,因而在生产上一般都采用置换法或硫化沉淀法除铜。 1、置换沉淀法除铜 置换沉淀的原理是在金属盐水溶液中,用较活泼金属(电位较负)将较惰性的金属(电位较正)还原成金属而沉淀的溶液净化方法。在由硫酸盐和氯化物组成的镍电解阳极液中,Ni2+的标准电极电位(-0.25V)较待净化除去的杂质Cu2+(+0.34V)更负,因而可用金属镍粉交铜从溶液中置换出来,发生如下反应:Ni+Cu2+=Ni2++Cu↓ 然而,铁粉的电位(-0.44V)比铜更负,为什么不用铁粉作置换剂呢?这是因为用镍粉置换铜,既除铜,又补镍,且不会给溶液再带入杂质铁。 在生产上,当镍粉活泼性较差,则添加硫磺来加速除铜过程:Cu2++Ni+S=CuS+Ni2+ 国镍电解厂较多采用加镍粉除铜。为了得到满意的除铜效果,操作时应遵循下列要求: (1)镍粉应具有较高的活性。通常在比较低的温度下,用氢还原氧化镍粉的方法能得到适合这种要求的镍粉。 (2)阳极液的温度应保持在80℃,PH应低于3.5。提高液温度可加快镍粉的置换反应速度,维持溶液的PH值低于Fe3+的水解值,可消除胶状的氢氧化铁沉淀包裹镍粉的危害。 (3)设备应密封,减少空气进入净化槽,防止已经置换出来的海绵铜氧化重溶。 20世纪50年代末,前苏联北方镍公司研制成功用流态化置换槽代替机械搅拌槽除铜。实践证明,当阳极电解液含Cu0.40~0.56g/L,流量为160m3/h,经流态化置换槽处理后,溶液中残留铜为1.2~4.0mg/L。与机械搅拌槽相比,流态化槽的除铜后液残铜浓度低,镍粉利用率高。该厂用两个容积为25m3的流态化置换槽可代替56个容积为80m3的机械搅拌槽。


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