專利名稱：一種含鎳煙道灰的常壓羰基化方法
技術領域：
本發明屬于粉末冶金技術領域，特別是涉及一種含鎳煙道灰的常壓羰基化方法，特別適用于含氧化鎳的粉末原料中金屬鎳的分離純化。
背景技術：
1889年，Mond等通過金屬鎳與一氧化碳反應首先制備了 Ni (CO)4，從而開創了羰基法精煉鎳技術。目前，羰基法精煉鎳工藝已成為生產鎳粉末的重要工業方法之一。已有報道表明(滕榮厚，柳學全等，粉末冶金工業，Voll6, No. 3，2006年)，目前主要的羰基法精煉鎳工藝為以加拿大INCO公司Clydach Nickel Ref inery工廠為代表的常壓法和中壓法，其中中壓法更具代表性，具體為在120 - 180°C，6 — IOMPa壓力下采用氧化鎳、銅鎳合金、鎳的硫化物等經活化處·理的活性鎳與CO反應生成Ni (CO)4，然后通過Ni (CO)4的熱分解制備生產微米、亞微米或納米級鎳粉。專利ZL200410069685.1介紹了由一氧化碳和選自單質鎳、鎳化合物或它們的混合物的鎳源常壓生產Ni (CO)4的方法，其中的鎳化合物中包含氯化鎳，羰基化后的鎳收率可達90%以上。從生產成本和設備的復雜程度考慮，無疑鎳的常壓或低壓法羰基化工藝在金屬鎳粉的生產中將具有更加廣闊的應用前景。
發明內容
本發明的目的在于提供一種含鎳煙道灰的常壓羰基化方法，實現了由含鎳的復雜原料中分離純化得到高純鎳，使常規鎳原料的附加值得到極大提高，產生更好的經濟效益。含鎳煙道灰是在鎳由鎳精礦到鎳合金冶煉過程中由煙道系統產生的回收料，粒度細(微米級)，鎳含量范圍寬(Ni的質量百分比在20 - 60%)，鎳的存在形式為氧化鎳、氧化亞鎳、金屬鎳或其合金，主要以氧化鎳形式為主，雜質有Cu、Co、Fe、Ca、Mg、S、P、Si等。為實現含鎳煙道灰中鎳的羰基化，通常需要進行活化處理。本發明為提高含鎳煙道灰中鎳的羰基化效率，采用了先焙燒氧化再還原活化，同時結合了羰基化過程中通入硫化氫的二次催化活化工藝，大大提高了鎳生成Ni (CO)4的效果。本發明的具體工藝步驟為(I)將含鎳煙道灰采用機械方式制成l_5mm的顆粒，然后在空氣氣氛下于400-500°C將其焙燒30-60分鐘；(2)，將步驟(I)制成的顆粒置于回轉密閉系統中，通入H2于350-500°C溫度下還原1-4小時，H2流量控制在100-300L/ h Kg物料；(3)將完成步驟(2)反應的回轉密封系統控溫在40_80°C，然后通入CO和H2S氣體的混合氣，CO流量控制在100-400L/ h Kg物料，H2S流量控制在5-50L/ h Kg物料，保持反應時間3-24h。上述常壓羰基化方法中，含鎳煙道灰是氧化鎳與少量氧化亞鎳、金屬鎳及其它雜質的超細粉體混合物，混合物中鎳含量不低于20% (質量百分比)。上述常壓羰基化方法的步驟(3)反應過程，也可以通過先通入H2S氣體，再通入CO氣體的過程實現。其中H2S流量控制在5-50L/ h -Kg物料，保持反應時間l_6h ；C0流量控制在100-400L/ h Kg物料，保持反應時間3-24h。本發明的優點主要體現在結合已有工藝裝備特點，通過常壓羰基化方法，很好實現了鎳的純化分離，不僅成本低、效率高，而且在此基礎上可生產一系列高附加值金屬鎳制品。
具體實施例方式實施例1將含鎳26% (W/W)的煙道灰采用機械制粒機制成l-5mm的顆粒，取IOOg含鎳煙道灰顆粒在空氣氣氛下于400°C將其焙燒60分鐘，然后將該顆粒物料置于回轉密閉系統中，通入H2于3501溫度下還原4小時，H2流量控制在10L/h ;接下將完成第二步反應的回轉密封系統控溫在40°C，然后通入CO和H2S氣體的混合氣，CO流量控制在10L/h，H2S流量控制在0. 5L/h，保持反應時間24h。最終得到鎳的羰基化率為58%。實施例2將含鎳42% (W/W)的煙道灰采用機械制粒機制成l-5mm的顆粒，取IOOg含鎳煙道灰顆粒在空氣氣氛下于500°C將其焙燒30分鐘，然后將該顆粒物料置于回轉密閉系統中，通入&于5001溫度下還原I小時，H2流量控制在30L/h ;接下將完成第二步反應的回轉密封系統控溫在80°C，然后通入CO和H2S氣體的混合氣，CO流量控制在40L/h，H2S流量控制在5L/h，保持反應時間3h。最終得到鎳的羰基化率為62%。實施例3將含鎳51% (W/W)的煙道灰采用機械制粒機制成l-5mm的顆粒，取IOOg含鎳煙道灰顆粒在空氣氣氛下于400°C將其焙燒60分鐘，然后將該顆粒物料置于回轉密閉系統中，通入H2于400°C溫度下還原2小時，`H2流量控制在20L/h ;接下將完成第二步反應的回轉密封系統控溫在50°C，然后通入CO和H2S氣體的混合氣，CO流量控制在30L/h，H2S流量控制在lL/h，保持反應時間8h。最終得到鎳的羰基化率為68%。實施例4將含鎳57% (W/W)的煙道灰采用機械制粒機制成l_5mm的顆粒，取IOOg含鎳煙道灰顆粒在空氣氣氛下于450°C將其焙燒45分鐘，然后將該顆粒物料置于回轉密閉系統中，通入H2于450°C溫度下還原2小時，H2流量控制在25L/h ;接下將完成第二步反應的回轉密封系統控溫在60°C，然后通入CO和H2S氣體的混合氣，CO流量控制在25L/h，H2S流量控制在2L/h，保持反應時間15h。最終得到鎳的羰基化率為77%。實施例5將含鎳48% (W/W)的煙道灰采用機械制粒機制成l_5mm的顆粒，取IOOg含鎳煙道灰顆粒在空氣氣氛下于450°C將其焙燒60分鐘，然后將該顆粒物料置于回轉密閉系統中，通入H2于400°C溫度下還原3小時，H2流量控制在25L/h ;接下將完成第二步反應的回轉密封系統控溫在55°C，然后通入CO和H2S氣體的混合氣，CO流量控制在30L/h，H2S流量控制在2. 5L/h，保持反應時間12h。最終得到鎳的羰基化率為73%。實施例6將含鎳48% (W/W)的煙道灰采用機械制粒機制成l_5mm的顆粒，取IOOg含鎳煙道灰顆粒在空氣氣氛下于450°C將其焙燒60分鐘，然后將該顆粒物料置于回轉密閉系統中，通入H2于400°C溫度下還原3小時，H2流量控制在25L/h ;接下將完成第二步反應的回轉密封系統控溫在55°C，然后通入H2S氣體流量在lL/h，保持反應時間6h，接下通入CO氣體流量在40L/h，保持反應時間6h。最終得到鎳的羰基化率為52%。實施例7將含鎳48% (W/W)的煙道灰采用機械制粒機制成l_5mm的顆粒，取IOOg含鎳煙道灰顆粒在空氣氣氛下于450°C將其焙燒60分鐘，然后將該顆粒物料置于回轉密閉系統中，通入H2于400°C溫度下還原3小時，H2流量控制在25L/h ;接下將完成第二步反應的回轉密封系統控溫在55°C，然后通入H2S氣體流量在5L/h，保持反應時間lh，接下通入CO氣體流量在10L/h，保持反應時間24h。最終得到鎳的羰基化率為55%。雖然本發明已經描述和舉例說明了某些優選實施方案，但本發明并不限于這些特定實施方案，相反，本發明包括了屬于已經描述和舉例說明的特定實施方案和特征的功能或機理等同物的所用實施方案。
權利要求
1.一種含鎳煙道灰的常壓羰基化方法，其特征在于，工藝步驟為 (1)將含鎳煙道灰采用機械方式制成l_5mm的顆粒，然后在空氣氣氛下于400-500°C將其焙燒30-60分鐘； (2)，將步驟(I)制成的顆粒置于回轉密閉系統中，通入H2于350-5001溫度下還原1-4小時，H2流量控制在100-300L/ h Kg物料； (3)將完成步驟(2)反應的回轉密封系統控溫在40-80°C，然后通入CO和H2S氣體的混合氣，CO流量控制在100-400L/ h Kg物料，H2S流量控制在5-50L/ h Kg物料，保持反應時間3-24h。
2.根據權利要求1所述的方法，含鎳煙道灰是氧化鎳與少量氧化亞鎳、金屬鎳及其它雜質的超細粉體混合物，混合物中鎳含量不低于20質量％。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)反應過程，通過先通入H2S氣體，再通入CO氣體的過程實現。
4.根據權利要求1和權利要求3所述的含鎳煙道灰的常壓羰基化方法，H2S流量控制在5-50L/ h Kg物料，保持反應時間l_6h ；CO流量控制在100-400L/ h Kg物料，保持反應時間3-24h。
全文摘要
一種含鎳煙道灰的常壓羰基化方法，屬于粉末冶金技術領域。工藝步驟為第一步，將含鎳煙道灰采用機械方式制成1-5mm的顆粒，然后在空氣氣氛下于400-500℃將其焙燒30-60分鐘；第二步，將第一步制成的顆粒置于回轉密閉系統中，通入H2于350-500℃溫度下還原1-4小時，H2流量控制在100-300L/ h·Kg物料；第三步，將完成第二步反應的回轉密封系統控溫在40-80℃，然后通入CO和H2S氣體的混合氣，CO流量控制在100-400L/ h·Kg物料，H2S流量控制在5-50L/ h·Kg物料，保持反應時間3-24h。通過以上步驟可以很好實現鎳的分離純化，并用于生產制備各種鎳制品。
文檔編號B22F9/30GK103056390SQ20121056346
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者李 一, 孟慶偉, 李楠, 楊春芳, 柳學全, 劉金山, 霍靜, 鄭難忘, 李金普 申請人:中國鋼研科技集團有限公司, 吉林吉恩鎳業股份有限公司