CN116002815A - 一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，包括以下步骤：S1、预处理硫酸镍电解余液；S2、纳滤系统2反流浓液和预处理硫酸镍电解余液按比例混合，得到纳滤系统1综合进液；S3、控制进液压力、温度，使用纳滤系统1进行净化，得到净化硫酸镍浓液和纳滤系统1透析液；S4、调整进液压力、温度，将纳滤系统1透析液和稀硫酸经过反渗透浓缩系统得到反渗透浓液和反渗透透析水；S5、调整进液压力、温度，反渗透浓液进入纳滤系统2净化，得到硫酸镍硫酸混合液和净化硫酸浓液。解决了硫酸镍电解过程中硫酸镍溶液中硫酸含量升高对电解效率的影响，电解液中硫酸回收，电解液低浓度硫酸镍的浓缩等问题，部分物质循环使用有效节约资源。

Description

一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法

技术领域

本发明涉及电解硫酸镍生产镍技术领域，具体涉及一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法。

背景技术

膜分离技术可以将硫酸镍电解余液中硫酸镍和硫酸分离并浓缩硫酸镍，匹配的膜浓缩系统可以实现前述分离硫酸液的浓缩。

电解硫酸镍生产氢氧化镍和硫酸，在电解过程中为保证电解效率，要求电解室中镍含量≥90g/l，同时电解过程中，阳极室也会产生氢离子，会与硫酸根结合生成硫酸，当硫酸富集后会进入电极室，影响料液体系稳定性、进而影响电解效率，所以在本工艺中需要定时处理电解后的低浓度硫酸镍溶液，分离出硫酸、浓缩提升镍浓度到≥90g/l水平。如果没有该分离浓缩膜工艺，生产上只能将电解淡液导出系统更换新液继续电解，既影响电解工艺连续性，又需再投加氧化镍和导出淡液中的硫酸中和并配置成目标浓度的硫酸镍再会生产线；目标是生产氢氧化镍，但是有淡液处理又需消耗一部分电解镍，中和掉一部分酸，导致工艺反补，影响整体生产效率、增加生产过程的重复能耗；本工艺的提出，解决上述电解生产工艺不能稳定连续的问题、同时降低生产过程中的重复能耗、强有力补充完善了硫酸镍电解闭环清洁生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，解决了硫酸镍电解余液中硫酸含量高和镍浓度降低的问题，同时实现硫酸镍电解闭环清洁生产。该方法利用纳滤膜分离浓缩硫酸镍的同时，采用反渗透膜浓缩纳滤透析稀硫酸，同时得到净化硫酸镍浓液和净化硫酸浓液，过程反渗透膜滤液循环套用，形成了硫酸镍电解闭环清洁生产工艺。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，包括以下步骤：

S1、将电解后硫酸镍溶液进行预处理，使其滤液澄清，得到满足进入膜系统条件的电解镍余液；所述预处理为使用精密过滤器，滤芯拦截料液中的固形杂质，对膜系统起保护作用，所述精密过滤器选择过滤精度为1um～5um的精密滤芯；

S2、将电解镍余液和纳滤系统2浓缩液按照5：1的体积比混合，得到纳滤系统1综合进液和稀硫酸，所述纳滤系统1综合进液为含有少量硫酸的硫酸镍浓缩溶液；

S3、控制进液压力、温度，使纳滤系统1综合进液进入纳滤系统1进行净化，得到净化硫酸镍浓液和纳滤系统1透析液，硫酸镍浓液返回生产线继续作为电解液循环使用；

S4、根据系统预设浓缩浓度，调整进液压力、温度，将纳滤系统1透析液和S2中的稀硫酸经过反渗透浓缩系统后得到反渗透浓液和反渗透透析水，控制出水达到用水标准经过储水罐返回纳滤系统1透析工序中进行补水；

S5、调整进液压力、温度，使所述反渗透浓液进入纳滤系统2净化，得到硫酸镍硫酸混合液和净化硫酸浓液，硫酸镍硫酸混合液回到综合进液储液罐作为纳滤系统1综合进液进行循环继续分离硫酸回收硫酸镍。

进一步的，所述纳滤系统2浓缩液为3％-5％硫酸和2％-5％的硫酸镍混合溶液；所述纳滤系统1综合进液为硫酸镍、硫酸、水的混合液；所述纳滤系统1透析液为硫酸镍和硫酸的混合液；所述反渗透浓液为以微量硫酸镍和硫酸为主的溶液。

进一步的，所述膜系统包括综合进液储液罐、纳滤系统1、反渗透浓缩系统、纳滤系统2；所述综合进液储液罐与纳滤系统1连接，所述纳滤系统1包括通过管道连接的动力泵、调节阀a、传感器a、流量元器件a、纳滤系统1纳滤膜、硫酸镍浓液储液罐，纳滤系统1滤液储罐；所述反渗透浓缩系统与纳滤系统1滤液储罐连接，所述反渗透浓缩系统包括通过管道连接的动力泵、调节阀b、传感器b、流量元器件b、反渗透膜、反渗透浓缩液储罐、储水罐，所述储水罐还连接纳滤系统1；所述纳滤系统2与反渗透浓缩液储罐连接，所述纳滤系统2包括通过管道连接的动力泵、调节阀c、传感器c、流量元器件c、纳滤系统2纳滤膜、净化硫酸浓液储液罐，所述纳滤系统2还与综合进液储液罐通过管道连接。

进一步的，所述传感器a包括温度传感器a、压力传感器a，所述传感器b包括温度传感器b、压力传感器b，所述传感器c包括温度传感器c、压力传感器c，所述传感器a、传感器b、传感器c、调节阀a、调节阀b、调节阀c、流量元器件a、流量元器件b、流量元器件c与控制系统电性连接。

进一步的，所述膜系统所用的反渗透膜为耐酸的高压反渗透膜，所述纳滤系统1纳滤膜、纳滤系统2纳滤膜为耐酸高压纳滤膜。

进一步的，在用纳滤系统1进行硫酸镍溶液分离和透析提纯时，进液压力在3.5-7Mpa，温度25-40摄氏度。

进一步的，在用反渗透浓缩系统进行硫酸浓缩时，进液压力在3-8Mpa，温度15-35摄氏度。

进一步的，在用纳滤系统2进行硫酸净化时，进液压力在3.5-4.5Mpa，温度20-35摄氏度。

进一步的，所述S3步骤得到的硫酸镍溶液中硫酸镍含量达到250g/l以上。

进一步的，所述S5步骤得到的硫酸溶液，其浓度达到180g/l以上。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

(1)运用膜技术能够很好的浓缩并提高硫酸镍电解余液中硫酸镍含量，浓缩过程中硫酸会从透水侧分离出,浓液硫酸浓度上升较少,再采用加水透析的方式可以在不降低硫酸镍含量的情况下,进一步透析分离硫酸镍和硫酸,达到浓缩硫酸镍和分离硫酸的目的；

(2)本发明工艺中的膜处理系统，规模根据产线量身定制，可以匹配工业化生产连续进行，系统工艺简单，处理效率高，系统采用集成智能控制；集成控制方法：各系统为独立撬装单元，通过控制CPU的编程逻辑、借助监测压力、流量、温度、浓度、泵频率、阀门开度等反馈值，系统程序根据设定目标值自动控制调整实时运行值，实现生产目标；该系统控制自动化程度高、自动调节精准、实现无纸化办公和车间无人值守运行。

(3)纳滤系统1过程中的透水，采用反渗透系统浓缩硫酸，使硫酸含量达到180g/l，达到回收硫酸目的，浓缩透水可直接回用纳滤透析工艺段，提高水资源利用率，净化水资源回用，实现项目零排，综合产生良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例的工艺流程图；

图2是本发明所用分离提纯、浓缩装置示意图；

图中：1、综合进液储液罐；2、纳滤系统1纳滤膜；21、调节阀a；22、传感器a；23、流量元器件a；24、硫酸镍浓液储液罐；25、纳滤系统1滤液储罐；3、反渗透膜；31、调节阀b；32、传感器b；33、流量元器件b；34、储水罐；35、反渗透浓缩液储罐；4、纳滤系统2纳滤膜；41、调节阀c；42、传感器c；43、流量元器件；44、净化硫酸浓液储液罐；5、动力泵。

具体实施方式

如图1、2所示，膜系统包括综合进液储液罐1、纳滤系统1、反渗透浓缩系统、纳滤系统2；纳滤系统1综合进液经综合进液储液罐1后，通过传感器a22上压力传感器a、温度传感器a、流量元器件a23反映的数据，通过控制系统控制调节阀a21，使得纳滤系统1综合进液达到进入纳滤系统1的条件，得到净化硫酸镍浓液和纳滤系统1透析液，硫酸镍浓液进入硫酸镍浓液储液罐24；纳滤系统1透析液进入纳滤系统1滤液储罐25，通过传感器b32上压力传感器b、温度传感器b、流量元器件b33反映的数据，通过控制系统控制调节阀b31，使得纳滤系统1透析液达到进入反渗透浓缩系统的条件，得到反渗透浓液和反渗透透析水，反渗透透析水进入储水罐34回到纳滤系统1中使用，反渗透浓缩液进入反渗透浓缩液储罐35；通过传感器c42上压力传感器c、温度传感器c、流量元器件c43反映的数据，通过控制系统控制调节阀c41，使得反渗透浓液达到进入纳滤系统2的条件，净化后得到硫酸镍硫酸混合液和净化硫酸浓液，硫酸镍硫酸混合液回到综合进液储液罐1作为纳滤系统1综合进液进行循环，净化硫酸浓液进入净化硫酸浓液储液罐44。

本发明提供了一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，包括以下步骤：

S1、将电解后硫酸镍和硫酸混合溶液进行预处理，使其滤液澄清，得到满足进入膜系统条件的电解镍余液，浊度＜0.1NTU；

S2、将电解镍余液和纳滤系统2浓缩液按照5：1的体积比混合，得到纳滤系统1综合进液和稀硫酸，所述纳滤系统1综合进液为含有少量硫酸的硫酸镍浓缩溶液；

S3、控制进液压力、温度，使纳滤系统1综合进液进入纳滤系统1进行净化，得到净化硫酸镍浓液和纳滤系统1透析液；

S4、根据系统预设浓缩浓度，调整进液压力、温度，将纳滤系统1透析液和S2中的稀硫酸经过反渗透浓缩系统后得到反渗透浓缩浓液和反渗透透析水，控制出水达到用水标准经过储水罐返回纳滤系统1透析工序中进行补水；

S5、调整进液压力、温度，使反渗透浓液进入纳滤系统2净化，得到硫酸镍硫酸混合液和净化硫酸浓液，硫酸镍硫酸混合液可回到纳滤系统1综合进液进行循环。

本工艺涉及膜系统所用的工艺方法为四川绿沃创新环保工程有限公司的发明专利(专利号CN111530293B)“一种连续过流式膜过滤装置及方法”；

本工艺涉及膜浓缩、膜净化系统选用耐酸高压纳滤膜和反渗透膜元件(该工艺膜元件均由成都连接流体提供)。

实施例1

S1、将硫酸镍电解余液进行预处理，得到满足进入膜系统条件的电解镍余液，清液浊度检测值显示＜0.1NTU；

S2、将电解镍余液和纳滤系统2浓缩液按照5：1的体积比混合，得到纳滤系统1综合进液和稀硫酸，所述纳滤系统1综合进液为含有少量硫酸的硫酸镍浓缩溶液；

S3、控制进液温度为25-30℃、压力等级在3.5-7MPa，使纳滤系统1综合进液进入纳滤系统1进行净化，得到净化硫酸镍浓液和纳滤系统1透析液，净化硫酸镍浓液中硫酸镍含量达到253.22g/l；

S4、根据系统预设浓缩浓度，将纳滤系统1透析液经过反渗透浓缩系统，控制进液温度为15-35℃、压力等级在3-8MPa，得到硫酸为主的反渗透浓液和反渗透透析水；

S5、使反渗透浓液进入纳滤系统2净化，控制进液温度为25-30℃、压力等级在3.5-4.5MPa，分离得到硫酸镍硫酸混合液和净化硫酸浓液，硫酸含量达到210.49g/l，硫酸镍硫酸混合液可回到纳滤系统1综合进液进行循环。

表1

表2

表3

实施例2

S1、将电解镍余液进行预处理，，得到满足进入膜系统条件的电解镍余液，清液浊度检测值显示＜0.1NTU；

S2、将电解镍余液和纳滤系统2浓缩液按照5：1的体积比混合，得到纳滤系统1综合进液和稀硫酸，所述纳滤系统1综合进液为含有少量硫酸的硫酸镍浓缩溶液；

S3、控制进液温度为25-30℃、压力等级在4.5-7MPa，使纳滤系统1综合进液进入纳滤系统1进行净化，得到净化硫酸镍浓液和纳滤系统1透析液，净化硫酸镍浓液中硫酸镍含量达到254.25g/l；

S4、根据系统预设浓缩浓度，将纳滤系统1透析液经过反渗透浓缩系统，控制进液温度为15-35℃、压力等级在3-8MPa，得到硫酸为主的反渗透浓液和反渗透透析水；

S5、反渗透浓液进入纳滤系统2净化，控制进液温度为25-30℃、压力等级在3.5-4.5MPa，分离得到硫酸镍硫酸混合液和净化硫酸浓液，硫酸含量达到203.22g/l，硫酸镍硫酸混合液可回到纳滤系统1综合进液进行循环。

表4

表5

表6

Claims (10)

1.一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将电解后硫酸镍溶液进行预处理，使其滤液澄清，得到满足进入膜系统条件的电解镍余液；所述预处理为使用精密过滤器加滤芯拦截料液中的固形杂质，对膜系统起保护作用，所述精密过滤器选择过滤精度为1um~5um的精密滤芯；

S2、将电解镍余液和纳滤系统2浓缩液按照5：1的体积比混合，得到纳滤系统1综合进液和稀硫酸，所述纳滤系统1综合进液为含有少量硫酸的硫酸镍浓缩溶液；

S3、控制进液压力、温度，使纳滤系统1综合进液进入纳滤系统1进行净化，得到净化硫酸镍浓液和纳滤系统1透析液，硫酸镍浓液返回生产线继续作为电解液循环使用；

S4、根据系统预设浓缩浓度，调整进液压力、温度，将纳滤系统1透析液和S2中的稀硫酸经过反渗透浓缩系统后得到反渗透浓液和反渗透透析水，控制出水达到用水标准经过储水罐返回纳滤系统1透析工序中进行补水；

S5、调整进液压力、温度，使所述反渗透浓液进入纳滤系统2净化，得到硫酸镍硫酸混合液和净化硫酸浓液，硫酸镍硫酸混合液回到综合进液储液罐作为纳滤系统1综合进液进行循环继续分离硫酸回收硫酸镍。

2.根据权利要求1所述的一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，其特征在于，所述纳滤系统2浓缩液为3%-5%硫酸和2%-5%的硫酸镍混合溶液；所述纳滤系统1综合进液为硫酸镍、硫酸、水的混合液；所述纳滤系统1透析液为硫酸镍和硫酸的混合液；所述反渗透浓液为以微量硫酸镍和硫酸为主的溶液。

3.根据权利要求1所述的一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，其特征在于，所述膜系统包括综合进液储液罐（1）、纳滤系统1、反渗透浓缩系统、纳滤系统2；所述综合进液储液罐（1）与纳滤系统1连接，所述纳滤系统1包括通过管道连接的动力泵（5）、调节阀a（21）、传感器a（22）、流量元器件a（23）、纳滤系统1纳滤膜（2）、硫酸镍浓液储液罐（24），纳滤系统1滤液储罐（25）；所述反渗透浓缩系统与纳滤系统1滤液储罐（25）连接，所述反渗透浓缩系统包括通过管道连接的动力泵（5）、调节阀b（31）、传感器b（32）、流量元器件b（33）、反渗透膜（3）、反渗透浓缩液储罐（35）、储水罐（34），所述储水罐（34）还连接纳滤系统1；所述纳滤系统2与反渗透浓缩液储罐（35）连接，所述纳滤系统2包括通过管道连接的动力泵（5）、调节阀c（41）、传感器c（42）、流量元器件c（43）、纳滤系统2纳滤膜（4）、净化硫酸浓液储液罐（44），所述纳滤系统2还与综合进液储液罐（1）通过管道连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，其特征在于，所述传感器a（22）包括温度传感器a、压力传感器a，所述传感器b（32）包括温度传感器b、压力传感器b，所述传感器c（42）包括温度传感器c、压力传感器c，所述传感器a（22）、传感器b（32）、传感器c（42）、调节阀a（21）、调节阀b（31）、调节阀c（41）、流量元器件a（23）、流量元器件b（33）、流量元器件c（43）与控制系统电性连接。

5.根据权利要求3所述的一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，其特征在于，所述膜系统所用的反渗透膜（3）为耐酸的高压反渗透膜，所述纳滤系统1纳滤膜（2）、纳滤系统2纳滤膜（4）为耐酸高压纳滤膜。

6.根据权利要求1所述的一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，其特征在于，在用纳滤系统1进行硫酸镍溶液分离和透析提纯时，进液压力在3.5-7Mpa，温度25-40摄氏度。

7.根据权利要求1所述的一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，其特征在于，在用反渗透浓缩系统进行硫酸浓缩时，进液压力在3-8Mpa，温度15-35摄氏度。

8.根据权利要求1所述的一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，其特征在于，在用纳滤系统2进行硫酸净化时，进液压力在3.5-4.5Mpa，温度20-35摄氏度。

9.根据权利要求1所述的一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，其特征在于，所述S3步骤得到的硫酸镍溶液中硫酸镍含量达到250g/l以上。

10.根据权利要求1所述的一种用于硫酸镍电解余液分离提纯及硫酸浓缩的方法，其特征在于，所述S5步骤得到的硫酸溶液，其浓度达到180 g /l以上。

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