一种从金属镍废料中回收硫酸镍的系统
技术领域
本发明涉及一种硫酸镍回收系统，尤其涉及一种以金属镍废料中回收硫酸镍的系统。
背景技术
硫酸镍是一种用途极为广泛的重要工业原料，可用于制造镍氢电池、镍镉电池，三元锂电池正极材料，用于电镀镀镍或镍合金，用于制取镍触媒，用作催化剂、媒染剂、金属着色剂和颜料等。
2018年我国硫酸镍产量42万吨，其中电池行业用量19.67万吨。随着生态文明建设不断推进，新能源汽车行业短时间内取得巨大发展，新能源电池趋向高镍化，三元正极材料出货量增幅迅速，促进硫酸镍产能增长。但因环保要求提高与政策补贴审批更加严格，硫酸镍产能增长存在瓶颈。近年全球范围内硫酸镍需求增速超过产能，供应开始存在结构性缺口。降低成本，清洁高效快速生产高纯度硫酸镍，成为亟待解决的问题。硫酸镍生产原料主要有废料、原生物料和镍豆。我国镍储备量约290万吨，在世界上仅占比3.93％，且多为加工处理复杂的硫化镍矿。纯镍废料常用于生产印花镍网或不锈钢等含镍合金，但施以合适工艺，纯镍废料用于制备高纯度硫酸镍能取得更高经济效益。充分利用镍废料制备高纯度硫酸镍，可降低能源消耗，保护生态环境，并存在一定经济利益。
传统废镍资源化制备硫酸镍的工艺中，溶解镍废料的方法主要包括(1)专利CN101695625A中公开的“一种金属镍法制备硫酸镍溶液的尾气处理方法”中将硫酸与硝酸以一定比例混合加速溶解，此法后续除杂繁复，不利于节约成本； (2)专利CN104229906B中公开的“利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法和设备”以浓硫酸溶解镍废料，此法硫酸利用率低，产生酸性废气；(3)专利CN103922428A公开的“一种利用失活镍催化剂制备高纯度硫酸镍的方法”将硫酸加热至沸腾30min促进溶解，此法能耗较大；(4)专利 CN208218426U中公开的“一种用于NCM三元正极材料的硫酸镍制备装置”采用多次加入稀硫酸与镍废料反应的方法，此法硫酸消耗量大，不利于控制成本。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于为了解决上述问题而提供一种从金属镍废料中回收硫酸镍的系统，将双氧水与稀硫酸以适当比例混合，加快镍废料的溶解速率，不引入新的杂质离子，无需后续除杂环节，节能高效，生产的硫酸镍晶体可用于电池和电镀行业，尤其是新能源汽车电池材料制造，提高了镍废料再生利用的附加值，具有较高的经济效益。
技术方案：本发明提供一种以金属镍废料回收高纯度硫酸镍的系统，包括：剪切破碎装置、超声波清洗装置、反应釜、结晶装置和离心脱水装置，所述剪切破碎装置、超声波清洗装置、反应釜、结晶装置以及离心脱水装置依次连接。
优选地，所述超声波清洗装置的超声波频率为20～30kHz，设置清洗时间为 5～30min。
进一步地，所述反应釜中还装有硫酸和双氧水的混合溶液，其体积比为2: (1～3)。
优选地，所述反应釜中，硫酸与双氧水的总体积占反应釜容积的70～80％。
进一步地，设置所述反应釜内的反应温度为20～50℃，反应时长为2～8h。
优选地，所述反应釜内还设置有搅拌器，所述搅拌器的转速为45～55r/min。
优选地，所述结晶装置还设置有蒸发室、结晶室和冷却水进水阀门，所述蒸发室的温度为100～110℃。
优选地，所述结晶室的温度为40～65℃。
进一步地，所述结晶装置还设置有螺带式搅拌器，所述螺带式搅拌器转速为 45～50r/min。
附图说明
图1为本申请具体实施方式中所述系统的示意图。
具体实施方式
实施例1
S1:将一定量的金属镍废料从顶部进料口投入剪切破碎装置1，破碎完成后在底部出料口得到合适大小的废镍块料；
S2:将步骤S1所得废镍块料投加入频率为20kHz的超声波清洗装置2，物料全部进入装置后结束进料，室温条件下清洗10min，后取出晾干；
S3:将洗净的镍废料加入反应釜3镍废料进料口，并向顶部液体进料口中加入硫酸与双氧水2:3体积混合的溶液A，溶液A达反应釜3体积70％后停止进料。反应釜3在50℃，搅拌器10转速45r/min条件下反应2h得到溶液B，打开出液管阀门，溶液B流入结晶装置4的蒸发室6中；
S4:溶液B全部进入蒸发室6后，在100℃条件下蒸发浓缩至溶液体积为加入时一半得到溶液C，打开出液管阀门，溶液C进入结晶装置4的结晶室7。
S5:溶液C全部进入结晶室7，静置15min后打开冷却水进水阀门8，缓慢降温至55℃，降温时间2h，降温期间螺带式搅拌器9转速为50r/min，使溶液温度均匀下降。加入晶种，搅拌器10转速调至45r/min，搅拌5h，至温度下降至40℃，观察到结晶颗粒饱满均匀，从底部出料口取出。
S6:将所得晶体加入离心脱水装置5，快速淋洗后脱水得到较高纯度的硫酸镍晶体。
实施例2
S1:将一定量的金属镍废料从顶部进料口投入剪切破碎装置1，破碎完成后在底部出料口得到合适大小的废镍块料；
S2:将步骤S1所得废镍块料投加入频率为30kHz的超声波清洗装置2，物料全部进入装置后结束进料，室温条件下清洗30min，后取出晾干；
S3:将洗净的镍废料加入反应釜3镍废料进料口，并向顶部液体进料口中加入硫酸与双氧水2：1体积混合的溶液A，溶液A达反应釜3体积75％后停止进料。反应釜3在50℃，搅拌器10转速55r/min条件下反应6h得到溶液B，打开出液管阀门，溶液B流入结晶装置4的蒸发室6中；
S4:溶液B全部进入蒸发室6后，在110℃条件下蒸发浓缩至溶液体积为加入时一半得到溶液C，打开出液管阀门，溶液C进入结晶装置4的结晶室7。
S5:溶液C全部进入结晶室7，静置15min后打开冷却水进水阀门8，缓慢降温至65℃，降温时间2h，降温期间螺带式搅拌器9转速为50r/min，使溶液温度均匀下降。加入晶种，搅拌器10转速调至45r/min，搅拌5h，至温度下降至40℃，观察到结晶颗粒饱满均匀，从底部出料口取出。
S6:将所得晶体加入离心脱水装置5，快速淋洗后脱水得到较高纯度的硫酸镍晶体。
实施例3
S1:将一定量的金属镍废料从顶部进料口投入剪切破碎装置1，破碎完成后在底部出料口得到合适大小的废镍块料；
S2:将步骤S1所得废镍块料投加入频率为25kHz的超声波清洗装置2，物料全部进入装置后结束进料，室温条件下清洗15min，后取出晾干；
S3:将洗净的镍废料加入反应釜3镍废料进料口，并向顶部液体进料口中加入硫酸与双氧水1：1体积混合的溶液A，溶液A达反应釜3体积80％后停止进料。反应釜3在30℃，搅拌器10转速50r/min条件下反应8h得到溶液B，打开出液管阀门，溶液B流入结晶装置4的蒸发室6中；
S4:溶液B全部进入蒸发室6后，在105℃条件下蒸发浓缩至溶液体积为加入时一半得到溶液C，打开出液管阀门，溶液C进入结晶装置4的结晶室7。
S5:溶液C全部进入结晶室7，静置15min后打开冷却水进水阀门8，缓慢降温至65℃，降温时间2h，降温期间螺带式搅拌器9转速为50r/min，使溶液温度均匀下降。加入晶种，搅拌器10转速调至45r/min，搅拌5h，至温度下降至40℃，观察到结晶颗粒饱满均匀，从底部出料口取出。
S6:将所得晶体加入离心脱水装置5，快速淋洗后脱水得到较高纯度的硫酸镍晶体。
