硫酸镍溶液除油技术研究与实践

硫酸镍溶液除油技术研究与实践
吴川眉;郑军福
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2014(000)001
【总页数】2页(P70-71)
【作者】吴川眉;郑军福
【作者单位】金川集团股份有限公司;金川集团股份有限公司镍冶炼厂
【正文语种】中文
本文分析了硫酸镍溶液各种除油方法的优劣，确定了树脂+超声波气浮+纤维球(活性炭)组合除油工艺，实践证明，该组合除油工艺没有二次污染，有机回收利用高，硫酸镍产品中油份含量明显降低。

某硫酸镍生产厂的硫酸镍，采用了P204萃取除杂，由于溶液处理量大、澄清速率选值大等原因，萃取后的水相中不可避免的夹带油分，溶液经蒸发浓缩、结晶、离心分离后得到的硫酸镍产品中仍含有少量油分。

无论是电镀行业，还是电池行业，油分的存在都有不利影响。

随着电镀、电池行业的飞速发展，对硫酸镍产品的质量要求越来越高，因此，必须对溶液进行除油。

溶剂萃取过程中，水相中的油分一般以悬浮油、分散油、乳化油、溶解油的形式存在，悬浮油珠粒径一般大于100μm，易浮于液面而形成油膜或者油层，容易分离回收；分散油珠粒径一般在10～100μm，以微小油珠悬浮于溶液中，不稳定，静置一定时间后往往形成浮油；乳化油油珠粒径小于10μm，一般为0.1～0.2μm；溶解油油珠粒径一般比乳化油还小，有的可小到几nm，是溶于溶液的油微粒。

除油工艺分为化学除油和物理除油。

化学除油主要有臭氧除油、光催化氧化法、膜生物反应器等；物理除油主要有气浮除油、吸附除油和阻截除油等工艺。

化学法除油投入较高，容易产生二次污染，为了不对硫酸镍溶液造成影响，一般采用物理除油的方法。

1 原有除油工艺除油机理及存在问题原因分析
1.1 磺化煤油+纤维球（活性炭）组合除油工艺
纤维阻截法除油是利用油与水两项性质的差异和对聚结材料表面亲合力相差悬殊的特性实现油水分离。

当含油凝结水通过填充着高密度纤维的床层时，油粒被高密度纤维捕获而滞留于材料表面和孔隙内，随着捕获的油滴物增厚而形成油膜，当油膜达到某一厚度时将产生变形，聚结合并成较大的油珠。

活性炭吸附除油是利用天然或人工材质，如活性炭、纤维材料、树脂等将要去除的油转移到吸油材料上达到除油的目的。

磺化煤油+纤维球（活性炭）组合除油工艺流程为：萃取工艺产出的萃余液依次通过恒流室→磺化煤油室→除油柱（活性炭）→除油柱（纤维球）。

为保证除油效果，采用两级纤维除油柱。

经该除油工艺，除油前液含油83mg/L，除油后液含油25～35mg/L。

由斯托克斯公式可知，油粒在水中的浮升速度与其直径的平方成正比，聚结后的油粒则易于从水相中分离出来。

一般情况下高密度纤维每年更换一次，凝结水带油量越大，高密度纤维更换周期越短。

实际生产过程中除油柱内纤维充填物须频繁更换，影响了生产进度。

除油柱中的纤维球与活性炭吸油饱和后有机不易回收，且处理后再利用除油效果不佳。

1.2 超声波气浮+纤维球（活性炭）组合除油工艺
超声波气浮除油是利用超声波的空化效应，液体在沉降罐内为非流动状态，油滴通过气泡的上浮到达液体表面后被除去。

当超声波通过有微小油粒的流动介质时，其
中的油粒开始与介质一起振动，但由于大小不同的粒子具有不同的振动速度，油粒将相互碰撞、粘合，体积和重量均增大。

然后，由于粒子变大已不能随超声波振动，只能做无规则的运动，继续碰撞、粘合、变大，最后上浮，形成乳油。

经过超声波破乳的溶液在高效溶气释放器中进行气液充分混合，在溶液中产生足够数量的细微气泡，细微气泡与溶液中的悬浮粒子（悬浮油粒）相黏附，形成整体密度小于溶液的“气泡-颗粒”复合体，使悬浮粒子随气泡一起浮升到溶液面从而达到油水分离。

超声波气浮+纤维球（活性炭）组合除油工艺流程为：萃取工序产出的萃余液依次通过恒流室→超声波气浮→溶气→自动调节池→除油柱（活性炭、纤维球）。

为确保除油效果，除油工序采用两级除油。

经该工艺除油后，油分可由除油前的
80mg/L左右降至20mg/L。

生产实践中发现，利用该工艺除油时，萃余液中有时夹带第三相如絮状物的铁渣进入除油工序，使除油气浮机的曝气器经常发生堵塞，清理过程较为繁琐。

同时发现，纤维球与活性炭处理含油低于15mg/L的溶液效果较好，可达到深度除油。

2 树脂+超声波气浮+纤维球(活性炭)组合除油工艺
2.1 树脂除油机理及特点
树脂由于其大比表面积、高饱和容量和强的油分吸附性能，越来越多的应用到工业生产中。

树脂除油的基本原理是：该树脂同时具有亲水和亲油两个官能团，其中亲水基团对油脂具有破乳功能，而亲油基团对油脂具有吸附功能，吸附的油珠聚集在树脂表面，当油积聚一定量时树脂内部的亲水基团将吸油饱和的亲油基团顶起并使部分油珠破乳从而使油珠脱离树脂上浮，完成除油过程，从而达到油水分离的效果。

通过试验发现，乙烯基-丙烯氰共聚物的凝胶型树脂能适用于纯硫酸盐体系下的油
水深度分离，该树脂可将含油80mg/L萃余液油分降至10mg/L以下，树脂除油
后溶液清亮透彻。

尤其是树脂吸油逐渐达到饱和后可不借外力自我完成树脂再生，并同时完成油水分离；萃余液中夹带的铁渣等第三相物质，随着过液量的增大，铁
渣等物质穿过树脂的拦截，随着浮油的上升进入油层；经过连续5个月的工业试验，未发现树脂物化性能和除油效果发生变化。

2.2 树脂+超声波气浮+纤维球(活性炭)组合除油工艺流程
萃余液除油具体工艺流程如图1所示。

为了保证除油效果，创造性地采用了两级
除油箱及两级纤维球（活性炭）除油。

除油箱箱体采用PVC板材，整体分成9个隔室（见图2），进入一级除油箱的溶液油分含量一般在80mg/ L左右，经树脂
除油后，油分一般在10mg/L以下。

树脂除油柱由两部分组成，下部为树脂吸附区，上部为油水分离区。

除油前液由泵输送至除油柱底部经过树脂吸附后，料液通过位于分离区下部的排液管返回生产系统，分离富集的油分由分离区顶部排油管外排进行回收。

树脂吸附区底部设有排污口。

萃余液除油前后油分含量见表2。

硫酸镍产品除油前后油分含量见表3。

硫酸镍产品经过除油工艺后，油分含量≤1ppm，满足了电镀及电池行业的需求。

2.3 有机的回收利用
树脂除油器分离产出的有机自流进入与除油器配套的废油储槽，再经泵进入负载有机槽，完成有机的回收。

有机经简单处理后可以继续使用。

该硫酸镍生产厂采用的树脂+超声波气浮+纤维球（活性炭）组合除油工艺无污染、能耗低、除油效率高、有机回收利用高。

使用该工艺除油后，硫酸镍产品中油份含量明显降低，极大满足了电镀及电池行业的需求。

活性炭和纤维球吸附除油法是深度除去水相中有机相的有效方法，可以除去
15mg/L左右的油分。

活性炭和纤维球吸附饱和后要进行更换，难以再生。

该组合工艺树脂更换操作简单、回收的有机可以直接返回萃取工序使用，单位产品萃取剂消耗降低15%，降低了生产成本及劳动强度。

有机回收方便易行，经简单
处理后可以继续使用。

该组合工艺同样适合于电积镍生产中的除油，且效果良好。