?在我國，目前主要以金屬鎳原料外的其它方式制備硫酸鎳，優(yōu)點(diǎn)是原料來源多樣，我們貧鎳盡可能全面的吸收鎳原料，變廢為寶，生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn)是生產(chǎn)過程不清潔，對環(huán)境影響較大，環(huán)評不易通過，需要企業(yè)有一定的實力。面對國家越來越嚴(yán)厲的環(huán)保要求，我國硫酸鎳制備原料，有向金屬鎳原料轉(zhuǎn)型的趨勢,部分企業(yè)已開始實操。
?硫酸鎳電池的工藝流程主要包括原料浸出、凈化、固液分離、萃取和結(jié)晶等步驟。?
以鎳濕法冶煉中間品為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳過程中，會產(chǎn)出一定量的含鈷和鎳較高的硫酸鎂溶液(廢液)，對于使用鎳濕法中間品生產(chǎn)硫酸鎳產(chǎn)生的硫酸鎂廢液分離鎳鈷的方法，大部分公司采用沉淀法使用過量的堿沉降硫酸鎂中鎳和鈷，在此過程中會浪費(fèi)大量的堿，堿共沉鎂，浪費(fèi)堿的同時產(chǎn)生大量的渣，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
常見硫酸鎂純化回收鎳鈷工藝
萃取工藝
在濕法冶金中，萃取法常用于從水溶液中提取有價金屬或作為溶液凈化的一種手段。與其他分離法相比，萃取法具有提取和分離效率高、試劑消耗少、回收率高、生產(chǎn)能力大、設(shè)備簡單、易實現(xiàn)自動化和連續(xù)化等優(yōu)點(diǎn)，近年來在濕法冶金、石油化工、環(huán)境保護(hù)等部門中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
有研究一種基于磷酸三丁酯(TBP)為萃取劑的方法，該方法能夠在特定條件下實現(xiàn)鋰的高效萃取，單級萃取率可達(dá)75%左右，通過四級逆流萃取，鋰的萃取率可達(dá)到99%。此外，還有報道提到了一種鋰的萃取效率高達(dá)92%的技術(shù)，總收率為83%以上，并且處理后的水中有機(jī)溶劑殘留量少，減輕了后續(xù)工段處理壓力1。
電池行業(yè)中的萃取出水效率已經(jīng)非常高，有助于減少廢液的環(huán)境影響，并提高整體的資源回收率。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)和優(yōu)化，預(yù)計未來電池回收過程中的萃取出水效率將進(jìn)一步提高。
萃取方法有很多不足,如需大量試劑,試驗成本過高,樣品處理步驟復(fù)雜,浪費(fèi)時間,人力,樣品回收率,精密度不理想,且樣品易損失等問題。
沉淀工藝
化學(xué)沉淀法是一種常見且有效的去除金屬離子的方法。對于硫酸鎂溶液中的鎳和鈷，可以通過調(diào)整溶液的pH值，使其形成不溶于水的氫氧化物或硫化物沉淀。
氫氧化物沉淀，通過加入堿性物質(zhì)，如氫氧化鈉或氫氧化鈣，將溶液的pH值調(diào)至堿性范圍(通常pH>9)，可以促使鎳和鈷形成氫氧化物沉淀。這種方法簡單易行，但需要注意的是，過高的pH值可能會導(dǎo)致鎂離子也形成氫氧化鎂沉淀，從而增加沉淀物的處理難度。因此，精確控制pH值是氫氧化物沉淀法的關(guān)鍵。
硫化物沉淀，另一種常用的沉淀方法是加入硫化物，如硫化鈉，使鎳和鈷生成硫化物沉淀。硫化物沉淀法對于低濃度的重金屬離子特別有效，且生成的硫化物沉淀通常具有較高的穩(wěn)定性和較低的溶解度。然而，硫化物沉淀法的缺點(diǎn)在于可能產(chǎn)生有毒的硫化氫氣體，需要妥善處理。
離子交換工藝
使用離子交換樹脂從濕法冶金硫酸鎂廢水中回收鎳鈷,達(dá)到鎳鈷與鎂分離效果的同時,使回收的有價貴金屬鎳鈷能生產(chǎn)成鎳鈷產(chǎn)品。
?、俑咝裕弘x子交換法可以去除廢水中的各種離子污染物，效果穩(wěn)定可靠。
②適用性：離子交換法適用于處理各種類型的廢水，無需根據(jù)廢水種類進(jìn)行調(diào)整。
?、劢?jīng)濟(jì)性：相對于其他處理廢水的方法，離子交換法成本較低，易于維護(hù)和操作。
④穩(wěn)定性：離子交換法處理后的廢水出水水質(zhì)相對穩(wěn)定，根據(jù)需要可對出水進(jìn)行后處理。
預(yù)期效益分析
萃取技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益不僅體現(xiàn)在提高生產(chǎn)效率和降低成本上，還包括提升產(chǎn)品質(zhì)量、減少環(huán)境污染、增加副產(chǎn)品價值等多方面，對促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。
經(jīng)濟(jì)分析方面，離子交換樹脂項目的投資回報率(IRR)和凈現(xiàn)值(NPV)是衡量項目經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)。根據(jù)最新的市場分析報告，離子交換樹脂項目的財務(wù)內(nèi)部收益率可達(dá)到19%以上，凈現(xiàn)值為正，表明項目具有較強(qiáng)的財務(wù)盈利能力和良好的投資回收期。
在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級方面，企業(yè)通過增加研發(fā)投入，推動離子交換樹脂技術(shù)的創(chuàng)新，開發(fā)多功能、高效能的離子交換樹脂產(chǎn)品，以滿足不同行業(yè)的特殊需求，從而提高產(chǎn)品的市場競爭力和經(jīng)濟(jì)效益。
其高效去除污染物的能力、促進(jìn)資源循環(huán)利用、符合環(huán)保法規(guī)以及廣泛的應(yīng)用場景
硫酸鎂純化離子交換回收鎳鈷工藝及應(yīng)用效果
項目概況
(1) 項目進(jìn)水水質(zhì)
電池級硫酸鎳中成液：硫酸鎂溶液純化，提取鎳、鈷回用。
| 水量 | 運(yùn)行時間 | pH | 鎂 | COD | SS | 其它 |
| t/d | h/d | — | g/L | mg/L | mg/L | mg/L |
| 1000 | 24 | <2 | 10 | 2000 | 100 | — |
去除離子：
| 進(jìn)水水質(zhì)mg/L | 出水指標(biāo)mg/L |
| 鈷 | 800 | <1.0 |
| 鎳 | 500 |
前端工藝：沉淀池
產(chǎn)水去向：蒸發(fā)結(jié)晶
(2) 項目出水水質(zhì)
技術(shù)論證
技術(shù)方案的選擇要根據(jù)具體的工程進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)要求、場地條件、氣候條件等因素，合理選擇處理工藝。方案選擇遵循以下原則：
(1)本方案所選擇的是可靠的、并有實際運(yùn)行經(jīng)驗的技術(shù);
(2)在保證出水達(dá)標(biāo)的前提下，應(yīng)該選擇工程投資省、運(yùn)行成本低、運(yùn)行管理方便、建設(shè)周期短的工藝;
(3)在工藝技術(shù)上應(yīng)注重采用目前國內(nèi)外比較成熟、可靠、先進(jìn)的處理工藝;
(4)平面布置力求合理通暢，盡量節(jié)省占地;
(5)充分考慮當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)特點(diǎn)和氣候氣象特點(diǎn)以及場址條件，降低污水裝置的建設(shè)難度并保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn);
(6)充分考慮工業(yè)企業(yè)行業(yè)水質(zhì)、變化特征，選擇的工藝需具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，能夠在一定范圍內(nèi)適應(yīng)水質(zhì)、水量的變化;
工藝分析
現(xiàn)有硫酸鎂廢液的特點(diǎn)：
酸堿性強(qiáng)：pH值通常偏離中性較大，對環(huán)境生物及基礎(chǔ)設(shè)施有強(qiáng)烈腐蝕性。
金屬離子含量高：含有電池正負(fù)極材料中的重金屬離子，具有潛在環(huán)境風(fēng)險。
成分復(fù)雜：可能含有少量有機(jī)溶劑、表面活性劑等，增加了處理難度。
萃取工藝比選
利用物質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑中溶解度的不同而進(jìn)行分離的方法稱之為萃取.在近十幾年中,隨著生命科學(xué),生物工程,合成藥學(xué),環(huán)境科學(xué),食品工程的迅速發(fā)展,分析對象不斷增加,對復(fù)雜基體中的各組分的分離與檢驗成為突出問題.對樣品的預(yù)處理的要求也越來越高,如采用不正確的樣品預(yù)處理方法,將導(dǎo)致定性,定量的錯誤,儀器壽命的縮短等嚴(yán)重后果
鎂離子濃度為0.1 g/L,鎳鈷離子含量在300
mg/L以內(nèi)的溶液中,一種鎂水中回收鎳、鈷的方法，如果鎂水中含有鎳、鈷以外的其它金屬雜質(zhì)，則包括步驟如下：(1)用萃取劑1除去鎂水中的雜質(zhì)，得到含雜質(zhì)的萃取液1和成分為硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鎂的萃余液1;(2)加入萃取劑2萃取鎳、鈷，得到含鎳、鈷的萃取液2和成分為硫酸鎂的萃余液2;如果鎂水中不含有其它雜質(zhì)金屬離子，只有鎳、鈷，則不需要前述步驟(1)的除雜過程，只包括前述步驟(2)。此工藝提供的低成本回鎂水中收鎳、鈷的方法，分離回收鎂水中的鎳、鈷，鎂水中鎳、鈷萃取率達(dá)到99.9%以上，廢水含鎳、鈷含量均小于0.5ppm。
沉淀工藝比選
傳統(tǒng)的紅土鎳礦或氧化銅鈷礦處理過程中，鎳、鈷、錳和鎂往往會共存于酸性浸出液中。傳統(tǒng)的硫化沉淀法，如使用H2S、Na
HS等硫化劑，雖然能沉淀鎳和鈷，但需要嚴(yán)格控制pH值，過低的pH會釋放有害的H2S氣體，影響環(huán)境;過高的pH則會導(dǎo)致錳和鎂含量偏高，干擾后續(xù)有價值的金屬凈化。而中和沉淀法，如NaCo3或Na
OH，容易產(chǎn)生局部過硬現(xiàn)象，富集物中錳、鎂含量過多，且沉淀過程采用活性氧化鎂作為新型沉淀劑。
在硫酸鹽介質(zhì)中，這種策略有效地降低了錳和鎂的混雜，使得鎳和鈷的沉淀更加高效和選擇性。在添加0.2g絮凝劑AN905后，礦漿的平均靜態(tài)自由沉降速度提升至180mm/min，不僅提高了分離效率，也簡化了操作過程，為后續(xù)的鎳鈷提煉和錳鎂去除提供了理想的解決方案。
離子交換工藝比選
使用離子交換樹脂從濕法冶金硫酸鎂廢水中回收鎳鈷,達(dá)到鎳鈷與鎂分離效果的同時,使回收的有價貴金屬鎳鈷能生產(chǎn)成鎳鈷產(chǎn)品。
工藝確定
通過對上述各種工藝的分析，并結(jié)合本工程，硫酸鎂純化工藝，出水水質(zhì)要求高的特點(diǎn)，采用“原液+石英砂過濾器+活性炭過濾器+離子交換樹脂”的主體工藝流程。
工藝流程圖
離子交換樹脂選型推薦
為達(dá)到排水要求，增加設(shè)計石英砂過濾器+活性炭過濾器+Tulsimer? CH-90N除鎳鈷特種樹脂。
Tulsimer?
CH-90N除鎳鈷特種樹脂，適用于從一價金屬離子中選擇性的去除或回收二價金屬離子的應(yīng)用。二價金屬離子可以很容易的與單價金屬離子分離，如Cu2+、Ni2+等離子。此二價金屬離子的去除應(yīng)用，如電鍍及金屬酸洗、水解冶金、電池制造業(yè)的鉛去除、
電子業(yè)等應(yīng)用。
選擇性的順序如下：
Cu>Pb>Ni>Zn >Co>Cd>Fe+3 >Mn>Ca>>Na
再生藥劑的選擇可用鹽酸或硫酸，對于除鎳應(yīng)用建議用硫酸，建議用NaOH再生將樹脂轉(zhuǎn)換成 Na 型，并將 pH 變成原來的進(jìn)水條件。
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