电解镍废渣的资源化利用研究

电解镍废渣的资源化利用研究

作者：李岩

来源：《科学与信息化》2019年第17期

摘 要 电解镍渣多以自然堆积法储存于弃渣场中，处理需要挤占大量的土地;受到腐蚀时，在外界因素如暴雨冲刷下，镍渣中的可迁移元素发生化学迁移时，将会对大气和水土造成严重污染，导致植被破坏甚至直接威胁到人畜的生命安全。对废渣的无害化处理与资源化利用成为研究热点。本文在电解镍渣特性的分析基础上，对国内电解镍渣的资源化利用进展进行了总结，分析了废渣各种资源化利用方法的优缺点，为电解镍行业的可持续性发展与电解镍渣的综合回收利用技术研发提供参考。 关键词 电解镍渣;资源化利用 引言

目前，我国镍市场需求旺盛，从而使得电解镍的消费量急增。大量金属镍的生产必然带来更多的电解镍渣，由于电解过程中大量使用硒和铬，所产生的大量废渣必然会产生大量的含铬、镁、砷、铜、锌和锰等重金属有毒元素，从而导致生态环境污染。如果能对电解镍渣加以资源化利用，不仅具有一定的经济效益，更重要的是带来的环境效益。本文以某电解镍生产项目为例，对生产工艺技术路线介绍，并对资源与能源利用\"污染物产生\"废物资源化利用上进行研究。 ;

1 电镍生产工艺

镍是铁磁性金属，具有足够的韧性和良好的机械强度，可以经受各种类型的机械加工，用它制造的不锈钢和各种合金钢在机械、电气等工业领域得到广泛应用。 我国精炼镍主要采用硫化镍阳极隔膜电解和硫酸选择性浸出-电积工艺，但电解镍生产过程中产生的大量废渣，主要来源于硫化镍阳极电解过程产生的废渣和矿石酸浸后固液分离产生的镍渣等。经固液分离和浸渣洗涤，产出合格的浸出液;洗净的浸渣，经脱水，加石灰拌和后排放到废渣场;浸出液经铁矾法除铁，化学中和除杂质后的净硫酸镍（钴）溶液，加碱调pH>8，沉淀出中间产品Ni（OH）2和Co（OH）2，送压滤脱水后送下道工序，除杂渣经洗涤，压滤脱水后，加石灰拌和后排放到废渣场;中间产品氢氧化镍（钴）;用电积阳极液和少量精制硫酸溶解后的纯净（NiSO4+CoSO4）溶液，萃取深度除杂，分离Ni、Co后的合格NiSO4液即阴极液，经电积生产电镍板（含镍99.96%），分离出的CoSO4加入碳酸钠得到碳酸钴产品。 2 电解镍渣的化学成分及矿物组成

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电解镍渣是冶炼金属镍过程中产生的废渣，主要来源及化学成分如表1，表2所示，可以看出镍渣的粒度在1-5mm范围的占90%以上，由于在电解过程加入硫酸而呈酸性或弱酸性。电解镍渣中除了主要是SiO2和CaSO4外，还含有镍、钴、铜、镉、铬等离子，但钴和铜离子的含量最少。由表可以看出，废矿渣的成分和一般的土壤相差不大，本身冶炼厂的原料就是进口的土壤，经过提取镍后得出废矿渣。电解镍渣经浸出试验分析，浸出液中均无污染物超GB5085.3-1996《危险废物标准 浸出毒性鉴别标准》规定的阈值，pH值在2.0～12.5之间，也未超GB5085.1-1996《腐蚀性鉴别限值》，因此，电解镍渣不属于具腐蚀性和浸出毒性的危险废物。

3 电解镍渣的综合利用

在镍冶炼废渣中含有较多的Cu和Mn和其他稀有金属离子，可以做提取Cu、Mn等的原料，同时由于电解镍渣含有丰富的SiO2和Fe2O3，具有潜在的水硬性，因而可以应用于建材行业，还可以作为矿井的填充料。

一是从电解镍渣中提取有用元素。对于Ni、Cu、Co、Zn等含量较高的镍渣，应尽可能从中提取出这些有价元素。利用酸浸工艺可以再次提取镍渣中的Ni、Cu、Co等，然后分次提纯和分离，最终得到成品硫酸镍、硫酸铜和硫酸钴，整个工艺流程较简单，所用设备也较少，且具有较好的经济效益。提取工艺排放的大量酸性废水，其中含有大量的废酸和重金属离子，必须加以治理，可用石灰中和后进行存放或再利用。

二是利用电解镍渣生产免烧砖。利用废矿渣制备免烧砖，是一种新型节能利废的制砖技术和废渣资源化利用方法。电解镍渣是一种富含硫酸盐的惰性硅铝质材料，粒径在1～5mm范围的颗粒占90%以上，SO3含量高达30%，因此，无须粉磨即可直接用于制备免烧砖，而且在胶凝体系中可作为粉煤灰类材料的火山灰活性激发剂参与反应，制备免烧砖是对电解镍渣合理资源化利用的有效措施。实践表明，将40%电解镍渣、35% 粉煤灰、10%生石灰、15%水泥等胶凝材料按一定比例混合，掺入骨料，压制成镍渣免烧砖，自然条件下洒水养护20d砖的抗压强度可达10Mpa以上，完全满足普通标砖使用标准，制备免烧砖将成为今后处理废渣的重要手段。

三是利用电解镍渣作井下填充料。利用炉渣和废石进行采空区充填，技术成熟可靠，而且可以节约充填成本，同时利用了工业废弃渣。研究表明[1]，镍渣只有在碱性激发下才具有水硬活性，而且镍渣的细度对制备的充填胶结料的强度影响比较大，特别是粒径较小的细颗粒镍渣，对强度具有正效应。激发镍渣活性的碱性物质通常是Ca（OH）2，Ca（OH）2是由硅酸盐水泥在水化过程中形成的或由外加石灰提供的。也可以采用其他物质来激发镍渣的活性，但以硅酸盐水泥的激发效果最佳。优于石灰和石膏。石灰与水泥共同激发效果也不错;如以CaCl2作为早强剂则能够在很低的掺量下取得较好的激发效果。使用镍渣作为矿井的填充材料，合理的利用方式是将部分镍渣粉磨至比表面積大于300m2/kg，以磨细的镍渣粉和硅酸盐水泥共同

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组成胶凝材料，而以破碎的镍渣作为充填的粗骨料，这样可以最大量地利用镍渣。根据镍渣在生产建筑砌块上的优良表现，利用其生产路面砖或其他墙体材料也是可行的。 4 结束语

目前，电解镍渣作为镍冶金工业的产物，它的综合利用不仅能降低对环境的污染，而且还具有很好的经济效益。目前要加强对废渣的开发和利用研究，最大限度地将历年堆积的镍渣消化掉，同时要开发镍渣的高附加值产品，以增加企业的经济效益;另一方面要对镍渣中的有用金属做到充分回收，避免资源的浪费。 参考文献

[1] 周京英，纵凯，付水兴.中国镍资源全球配置研究[J].矿产勘查，

，（1）：86-91. 2015