权利要求
1.一种不溶性阳极电积
镍的生产方法，其特征在于，包括：
S10，将pH值为2.5~3.5的阴极液进行换热处理后流入阴极液高位槽，位于所述阴极液高位槽中的所述阴极液的温度为65℃~75℃;
S20，将所述阴极液从所述阴极液高位槽溢流进入镍电积槽的阴极
隔膜袋中进行电积处理，最终在阴极上析出得到电积镍，同时在不溶性阳极上析出氧气;其中，位于所述阴极隔膜袋中的所述阴极液的镍质量浓度在所述电积处理中不小于55g/L。
2.根据权利要求1所述的不溶性阳极电积镍的生产方法，其特征在于，所述S10步骤中，所述阴极液为除油后
硫酸镍液，所述阴极液的pb2+≤1mg/L，所述阴极液的TOC含量≤40mg/L，所述阴极液的硼酸含量为3~5mg/L，所述阴极液的镍质量浓度在85~95g/L。
3.根据权利要求1所述的不溶性阳极电积镍的生产方法，其特征在于，所述S10步骤中，在板框换热器中通入低压蒸汽对所述阴极液进行换热处理。
4.根据权利要求3所述的不溶性阳极电积镍的生产方法，其特征在于，所述S10步骤中，所述低压蒸汽压力为0.2~0.5MPa，所述低压蒸汽温度为170℃~180℃。
5.根据权利要求1所述的不溶性阳极电积镍的生产方法，其特征在于，所述S10步骤中，通过自动调节蒸汽电动调节阀的开度以调节所述低压蒸汽的流量，使位于所述阴极液高位槽中的所述阴极液的温度为65℃~75℃。
6.根据权利要求1所述的不溶性阳极电积镍的生产方法，其特征在于，所述S20步骤中，位于所述阴极隔膜袋中的所述阴极液的温度为60℃~70℃。
7.根据权利要求1所述的不溶性阳极电积镍的生产方法，其特征在于，所述S20步骤中，所述阴极为镍始极片、不锈钢板、钛板中的任意一种，所述不溶性阳极为
铅合金阳极或钛铱阳极。
8.根据权利要求1所述的不溶性阳极电积镍的生产方法，其特征在于，所述S20步骤中，进入所述镍电积槽之前对所述阴极进行烫洗处理或者酸洗处理。
9.根据权利要求1所述的不溶性阳极电积镍的生产方法，其特征在于，所述S20步骤中，所述烫洗处理选用65℃~75℃的水，所述酸洗处理选用400g/L~700g/L的H2SO4浸泡30~120s。
10.根据权利要求1所述的不溶性阳极电积镍的生产方法，其特征在于，所述S20步骤中，通过调节阀门维持流量计使流入所述阴极隔膜袋的所述阴极液流量为400L/h~600L/h。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及不溶阳极镍电积技术领域，尤其涉及一种不溶性阳极电积镍的生产方法。
背景技术
[0002]金属镍的生产在国内主要采用可溶阳极电解法，就是将含镍的阳极板在电解槽内电解，阳极生产镍离子，而在阴极生成金属镍。不溶阳极电积工艺劳动强度低，工艺流程简单等众多优点决定了不溶阳极电积工艺在冶金行业的领先地位。由传统的可溶性阳极电解精炼工艺向不溶阳极电积法生产金属镍是技术改进的主流方向。研究镍电积精炼工艺关键参数和系统具有很重要的意义。
[0003]然而，现有技术的不溶阳极镍电积工艺会出现金属阳离子杂质、氢或者氢氧化镍胶体在阴极上析出等情况，导致在阴极析出的电积镍的纯度较低，进而导致电积镍的市场竞争力下降。
[0004]因此，亟需开发一种不溶性阳极电积镍的生产方法，以提高不溶性阳极电积镍产品的镍纯度。
发明内容
[0005]有鉴于此，本申请提供一种不溶性阳极电积镍的生产方法，以解决现有技术的不溶阳极镍电积工艺生产的电积镍产品的镍纯度的技术问题。
[0006]本发明目的是通过如下技术方案实现的：
为达到上述技术目的，本申请采用以下技术方案：
本发明提供一种不溶性阳极电积镍的生产方法，包括：
S10，将pH值为2.5~3.5的阴极液进行换热处理后流入阴极液高位槽，位于阴极液高位槽中的阴极液的温度为65℃~75℃;
S20，将阴极液从阴极液高位槽溢流进入镍电积槽的阴极隔膜袋中进行电积处理，最终在阴极上析出得到电积镍，同时在不溶性阳极上析出氧气;其中，位于阴极隔膜袋中的阴极液的镍质量浓度在电积处理中不小于55g/L。
[0007]优选地，S10步骤中，阴极液为除油后硫酸镍液，阴极液的pb2+≤1mg/L，阴极液的TOC含量≤40mg/L，阴极液的硼酸含量为3~5mg/L，阴极液的镍质量浓度在85~95g/L。
[0008]优选地，S10步骤中，在板框换热器中通入低压蒸汽对阴极液进行换热处理。
优选地，S10步骤中，低压蒸汽压力为0.2~0.5MPa，低压蒸汽温度为170℃~180℃。
优选地，S10步骤中，通过自动调节蒸汽电动调节阀的开度以调节低压蒸汽的流量，使位于阴极液高位槽中的阴极液的温度为65℃~75℃。
[0009]优选地，S20步骤中，位于阴极隔膜袋中的阴极液的温度为60℃~70℃。
[0010]优选地，S20步骤中，阴极为镍始极片、不锈钢板、钛板中的任意一种，不溶性阳极为
铅合金阳极或钛铱阳极。
[0011]优选地，S20步骤中，进入镍电积槽之前对阴极进行烫洗处理或者酸洗处理。
[0012]优选地，S20步骤中，烫洗处理选用65℃~75℃的水，酸洗处理选用400g/L~700g/L的H2SO4浸泡30~120s。
[0013]优选地，S20步骤中，通过调节阀门维持流量计使流入阴极隔膜袋的阴极液流量为400L/h~600L/h。
[0014]有益效果：本发明提供一种不溶性阳极电积镍的生产方法，其首先将进入阴极液高位槽之前的阴极液的pH值设置在2.5~3.5，可以阻止氢离子在阴极上放电析出氢气或阻止阴极附近出现氢氧化镍胶体;之后将位于阴极液高位槽中的阴极液的温度为65℃~75℃，可以增加Ni2+在阴极液的活度，从而加速Ni2+的放电步骤，使
电化学极化作用降低;最后，位于阴极隔膜袋中的阴极液的镍质量浓度在电积处理中不小于55g/L，可以抑制其他金属离子在阴极的放电析出，并最终提高电积镍产品的镍纯度。
附图说明
[0015]图1为本申请实施例提供的不溶性阳极电积镍的生产方法流程示意图;
图2为本申请实施例提供的不溶性阳极电积镍的生产方法中镍电积精炼前工艺流程图;
图3为本申请实施例提供的不溶性阳极电积镍的生产方法中镍电积精炼处理工艺流程图。
具体实施方式
[0016]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017]针对现有技术的不溶阳极镍电积工艺在阴极析出的电积镍的镍纯度较低的技术问题。本发明提供的不溶性阳极电积镍的生产方法通过优化关键工艺参数(例如阴极液的pH值、阴极液的镍质量浓度以及阴极液的温度)可以有效提高电积镍产品的镍纯度。
[0018]本发明提供一种不溶性阳极电积镍的生产方法，应用于某年产5万吨电解镍建设项目;上述不溶性阳极电积镍的生产方法的镍金属在阴极上沉积而析出，从而达到提取金属的目的。电积过程中的阳极上发生析氧反应，产生的酸雾经捕集吸收后排放，溶液中镍离子在阴极上还原析出形成最终产品——电积镍。其阳极和阴极的电解过程如下：
(1)在不溶性阳极上，发生以下电化学反应：H2O-2e→1/2O2↑+2H+，这个反应产出大量的氧气，同时生成等当量的酸，溶液的酸度会增高。
[0019](2)镍电积的目的是在阴极上沉淀出较纯的电镍，而不析出或尽可能少析出氢。电积时阴极上主要进行的是还原反应：Ni2++2e=Ni。
[0020]请参阅图1，图1为本申请实施例提供的不溶性阳极电积镍的生产方法流程示意图;其中，上述方法包括以下步骤：
S10，将pH值为2.5~3.5的阴极液进行换热处理后流入阴极液高位槽，位于阴极液高位槽中的阴极液的温度为65℃~75℃。
[0021]具体地，S10步骤还包括：
请参阅图2，图2为本申请实施例提供的不溶性阳极电积镍的生产方法中镍电积精炼前工艺流程图;其中，镍电积精炼前工艺的具体过程如下：
首先，除油后硫酸镍液泵将净化后的阴极液输送至阴极液贮槽;然后，阴极液输送泵将位于阴极液贮槽的阴极液送至板框换热器先加热，然后流入阴极液高位槽，通过溢流进入各个镍电积槽。其中，低压蒸汽在板框换热器中对阴极液进行加热，蒸汽降温部分冷凝为冷凝水流入冷凝水槽，冷凝水泵将槽内冷凝水输送至洗板槽。
[0022]在本步骤中，阴极液为除油后硫酸镍液，阴极液的pH值为2.5~3.5，阴极液的pb2+≤1mg/L，阴极液的TOC含量(Total Organic Carbon，总有机物质含碳量)≤40mg/L，阴极液的硼酸含量为3~5mg/L，阴极液的镍质量浓度在85~95g/L，以上参数通过除油配酸车间调节达到要求后输送至阴极液贮槽。
[0023]具体地，在镍电解的阴极液中，除了含有H+外，常含有少量
铜、铁、
钴、
锌等有害杂质的金属离子。这些杂质离子的含量虽然很低，但标准电极电位较Ni2+正的Pb2+等离子优先于镍离子还原析出，为了防止Pb2+等的析出，可在电积前面的工序中尽可能的除去，使它们的浓度控制在一定范围内。要求Pb2+浓度≤1mg/L。
[0024]具体地，镍电解是在微酸性溶液中进行的，溶液中标准电极电位比镍正的氢离子有可能在阴极上放电析出氢气：2H++2e=H2↑。
[0025]在生产条件下，氢的析出电位一般占电流消耗的0.5～1.0%。H+的放电，消耗了大量电能，且引起阴极表面附近的
电解液中碱度升高，出现氢氧化镍胶体，这些胶体颗粒易被阴极吸附，阻碍电镍在阴极板上的结晶长大，使得电镍的力学性能变坏。为了阻止H+的放电，我们通常采用提高阴极液的pH值的方法，但是阴极液的pH值也不能提高太大，否则也会有氢氧化镍胶体出现。一般要求阴极液的pH值控制在2.5~3.5。若阴极液的pH值太小，H+易放电;若阴极液的pH值太大，易出现氢氧化镍胶体。
[0026]在本步骤中，在板框换热器中通入低压蒸汽对阴极液进行换热处理;低压蒸汽压力为0.2~0.5MPa，低压蒸汽温度为170℃~180℃。
[0027]具体地，阴极液温度的提高，可以增加Ni2+在阴极液的活度，从而加速Ni2+的放电步骤，使电化学极化作用降低。然而，阴极液温度过高，使溶液蒸发量过大，从中夹带的酸雾也过大，影响工作人员健康，且腐蚀厂房内的设备;因此，将位于阴极液高位槽中的阴极液的温度为65℃~75℃，此时电积槽内阴极液温度正常范围为60℃~70℃。
[0028]具体地，阴极液高位槽内的阴极液温度可以通过自动调节蒸汽电动调节阀的开度，维持温度TT1和TT2测量值保持在65℃~75℃之间。当温度测量值大于75℃时，程序逻辑自动关小电动调节阀，减少低压蒸汽流量;当温度测量值小于65℃，程序逻辑自动开大电动调节阀，增大低压蒸汽流量。
[0029]在一种实施例中：阴极液输送泵2台，一用一备;冷凝水泵2台，一用一备。
[0030]S20，将阴极液从阴极液高位槽溢流进入镍电积槽的阴极隔膜袋中进行电积处理，最终在阴极上析出得到电积镍，同时在不溶性阳极上析出氧气;其中，位于阴极隔膜袋中的阴极液的镍质量浓度在电积处理中不小于55g/L。
[0031]具体地，S20步骤还包括：
请参阅图3，图3为本申请实施例提供的不溶性阳极电积镍的生产方法中镍电积精炼处理工艺流程图;其中，蒸汽管道每隔5~6个镍电积槽设置DN25蒸汽出口;纯水管道每隔5~6个镍电积槽设置DN40纯水出口，多个DN40纯水出口对应镍电积槽的槽口设置。
[0032]具体地，镍电积精炼处理工艺的具体过程如下：
首先，经过镍电积精炼前工艺的阴极液从阴极高位槽溢流进入镍电积槽的阴极隔膜袋，使阴极液面始终高于阳极液面，这样有利于减少金属阳离子杂质在阴极上析出;其中，镍电积是在酸性溶液中进行的，溶液中标准电极电位比镍正的氢离子有可能在阴极上放电析出氢气;阳极过程主要是电解水的过程，由于H+的产生使溶液的pH值有下降趋势，为了尽可能地减少阴极上H+的反应在实际生产中用隔膜袋分开并不断向隔膜袋中补充新的阴极液，使阴极液面始终高于阳极液面，这样有利于减少金属阳离子杂质在阴极上析出。
[0033]其次，通过调节阀门维持流量计FG1以及阀门维持流量计FG2以维持阴极进入阴极隔膜袋的流量为400L/h~600L/h，优选为500L/h。
[0034]最后，阴极液在阴极隔膜袋内电积后生产电积镍，阳极液流出阴极隔膜袋，溢流进入阳极液中间槽。阳极液中间泵将先阳极液输送至阳极液贮槽，阳极液输送泵再将阳极液输送至132车间蒸发前液槽，最后对其蒸发浓缩处理。
[0035]在本实施例中，阴极为镍始极片、不锈钢板、钛板中的任意一种，不溶性阳极为铅合金阳极或钛铱阳极。
[0036]具体地，目前生产实践中阴极液镍浓度与阳极液镍浓度之差一般都在30g/L~35g/L，所以控制阴极液镍质量浓度在85g/L~95g/L之间，保证袋内镍质量浓度不小于55g/L，从而保证电积镍产品的外观质量。
[0037]其中，阴极液镍浓度与阳极液镍浓度之差保持在30g/L~35g/L，能形成稳定的离子迁移驱动力。在电积过程中，镍离子从阳极液通过隔膜向阴极液迁移，这种浓度差确保了镍离子有足够的动力向阴极移动，使电积反应持续稳定进行。如果浓度差过小，离子迁移速度慢，会影响电积效率;浓度差过大，可能导致阴极表面镍离子沉积速度过快，容易出现结晶粗大、表面不平整等问题，影响产品外观质量。
[0038]进一步地，将阴极液镍质量浓度控制在85g/L~95g/L之间，为电积反应提供了充足的镍离子来源。当阴极液镍浓度过低时，镍离子供应不足，会使阴极表面电流密度分布不均匀，导致镍沉积不均匀，出现麻点、孔洞等缺陷;而浓度过高则可能造成镍离子在阴极表面沉积速度过快，形成疏松、多孔的沉积物，同样影响产品外观。
[0039]进一步地，保证袋内镍质量浓度不小于55g/L，是为了确保阴极附近有足够的镍离子浓度。一方面，足够的镍离子浓度能使镍在阴极优先析出，抑制其他金属离子的放电析出，提高产品纯度和外观质量。另一方面，有助于镍在阴极表面均匀沉积，形成光滑、致密的镍层，改善电积镍的外观质量。
[0040]在本步骤中，进入镍电积槽之前对阴极进行烫洗处理或者酸洗处理;其中，烫洗处理选用65℃~75℃的水，酸洗处理选用400g/L~700g/L的H2SO4浸泡30~120s，酸洗处理后再用热水冲洗干净表面即可;冷凝水泵将冷凝水送至洗板槽，可以循环利用蒸汽冷凝水，达到节能目的。
[0041]具体地，进入镍电积槽之前对阴极进行烫洗处理具有以下优点：
去除油污和杂质：65℃~75℃的热水能有效软化和去除阴极表面的油污、灰尘及一些可溶于水的杂质。热水的温度既能使油污的黏度降低，便于脱离阴极表面，又不会因温度过高而对阴极材料造成损害。
[0042]活化阴极表面：适当温度的热水可以使阴极表面的金属晶格发生一定程度的热振动，从而活化阴极表面，增加其活性位点，有利于在电积过程中镍离子在阴极表面的吸附和还原沉积，提高电积效率和镍的沉积质量。
[0043]预热阴极：使阴极在进入电积槽前达到一定温度，减小阴极与电积槽内电解液的温差，避免因温差过大导致电解液中的成分在阴极表面快速凝结或产生局部温度不均匀，从而影响电积过程的稳定性和镍的沉积均匀性。
[0044]具体地，进入镍电积槽之前对阴极进行酸洗处理具有以下优点：
溶解氧化膜：阴极表面通常会存在一层自然氧化膜，400g/L~700g/L的硫酸溶液可以有效地溶解这层氧化膜，露出新鲜的金属表面，使镍离子能够直接在活性金属表面得到电子还原沉积，提高电积反应的效率和电流效率，减少因氧化膜存在而导致的电阻增加和电极极化现象。
[0045]去除金属杂质：酸洗能够溶解并去除阴极表面附着的一些金属杂质，如铁、铜等。这些杂质如果在电积过程中存在于阴极表面，可能会与镍一起沉积，降低电积镍的纯度，影响产品质量。通过酸洗将其去除，可以提高电积镍的纯度和质量。
[0046]微观粗糙化表面：在酸洗过程中，硫酸溶液对阴极表面进行微蚀，使阴极表面微观上变得更加粗糙，增加了阴极的比表面积。这样可以提高阴极对镍离子的吸附能力和反应活性，有利于镍离子在阴极表面均匀沉积，改善电积镍的结晶形态和外观质量。
[0047]进一步地，酸洗处理时，浸泡时间控制在30~120s是为了在有效去除氧化膜和杂质的同时，避免过度酸洗对阴极造成腐蚀，影响阴极的性能和使用寿命。不同的阴极材料和表面状况可能需要对酸洗的浓度和时间进行适当调整。
[0048]本发明提供的不溶性阳极电积镍的生产方法具有劳动强度低、工艺流程简单等众多优点，其还可以指导生产，提高产能。
[0049]综上所述，区别于现有技术，本发明提供的不溶性阳极电积镍的生产方法，其首先将进入阴极液高位槽之前的阴极液的pH值设置在2.5~3.5，可以阻止氢离子在阴极上放电析出氢气或阻止阴极附近出现氢氧化镍胶体;之后将位于阴极液高位槽中的阴极液的温度为65℃~75℃，可以增加Ni2+在阴极液的活度，从而加速Ni2+的放电步骤，使电化学极化作用降低;最后，位于阴极隔膜袋中的阴极液的镍质量浓度在电积处理中不小于55g/L，可以抑制其他金属离子在阴极的放电析出，并最终提高电积镍产品的镍纯度。
[0050]以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
说明书附图(3)
声明：
“不溶性阳极电积镍的生产方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司, 都市环保（印度尼西亚）环境保护和能源综合利用有限公司
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