CN103060555A - 一种含镉的镍钴溶液净化除镉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含镉的镍钴溶液净化除镉的方法。传统萃取法除镉虽然效果好，除镉彻底，但萃取级数多，萃取线长；单一的树脂除镉虽然流程短、操作简便，运行成本低，金属收率高，但只适合于氯盐体系。本发明的特征在于，选用镉浓度小于0.1g/L的镍钴溶液，先将镍钴溶液中的镉通过溶剂萃取富集到钴溶液或洗液中去，使镉的浓度达到0.1-1.0g/L；然后采用阴离子树脂将钴溶液或洗液中的镉除去，使Cd<0.001g/L，Ni/Cd和Co/Cd均达到50000-100000：1。本发明不但流程短、操作简便、镍钴收率高、产品质量好，而且具有适应范围广、综合利用好等优点。

Description

一种含镉的镍钴溶液净化除镉的方法
技术领域
本发明涉及溶液除镉领域，具体地说是一种含镉的镍钴溶液净化除镉的方法。
背景技术
镉是一种较稀有的元素，是电池和釉料发色的重要原料；但镉是一种有毒物质，被其污染的空气和水，对人体的危害非常严重。含Cd空气的极限浓度值为200ug/m3，含Cd大于0.5×10-4g/L的废水不能外排。
传统含镉的钴镍溶液除镉方法通常有硫化物除镉法、置换除镉法和水解沉淀除镉法。这些方法的缺点是试剂消耗大，镉渣含钴、镍高，镍钴收率低，一般在90-95%，同时也不利于镉的回收利用。
近年来，许多科技工作者和研发人员对含镉的镍钴溶液进行了萃取除镉、电积除镉、离子交换除镉等试验工作，虽然这些方法较传统方法有较大改进，但仍然未能较理想地解决传统方法存在的问题。萃取法除镉虽然效果好，除Cd彻底，金属收率高，但萃取级数多，萃取线长，设备投资大，酸碱、电耗也较高。单一的树脂除镉虽然流程短、操作简便，运行成本低，金属收率高，但只适合于氯盐体系。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有除镉工艺的不足，提供一种具有工艺流程短、除镉彻底、操作简便、运行成本低、金属收率高的镍钴溶液净化除镉方法，同时其适用于氯盐体系和硫酸盐体系除镉。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种含镉的镍钴溶液净化除镉的方法，其特征在于，选用镉浓度小于0.1g/L的镍钴溶液，先将镍钴溶液中的镉通过溶剂萃取富集到钴溶液或洗液中，使镉的浓度达到0.1-1.0g/L；然后采用阴离子树脂将钴溶液或洗液中的镉除去，使Cd<0.001g/L，Ni/Cd和Co/Cd均达到50000-100000：1。
本发明净化除镉的具体步骤为：
1）采用镉浓度小于0.1g/L的镍钴溶液作为P204料液，先经P204萃取剂萃取除Ca、Cu、Mn和Zn杂质，P204负载有机相采用0.7-1.2mol/L的HCl洗涤，P204萃余液经P507萃取剂萃Co和Cd，使Co和Cd萃入P507有机相中，而镍留在P507萃余液中，P507萃余液即为含Cd达标的镍溶液；
2）生产CoCl2溶液：P507负载有机相用0.4-0.6mol/L的稀硫酸洗涤，再用3.0-3.5mol/L的盐酸反萃，得到的pH值为3.0-3.5的含Cd氯化钴溶液进行D201或717树脂交换，采用的温度为常温，流速为                                                
Figure 104016DEST_PATH_IMAGE001
，交换方式采用上进下出，交换后液CoCl2溶液中的Co/Cd达到（50000-100000）：1；
或生产CoSO4溶液：P507负载有机相用1.2-1.5mol/L的盐酸洗涤，洗涤后的P507负载有机相再用1.5-1.75mol/L的稀硫酸反萃得到CoSO4溶液，CoSO4溶液中的Co/Cd达到（50000-100000）：1，得到的洗液pH值为4.0-4.5，温度为35-45℃，以流速
Figure 21156DEST_PATH_IMAGE002
进行D201或717树脂交换，交换后液作为P204料液回收钴；
所述流速公式中的Bv为树脂体积倍数，单位为m3，h为小时；
3）所得的饱和树脂用清水解析，所得的解析液Cd<0.001g/L停止解析，然后用盐酸转型备用；
4）解析液采用碱液沉镉，或用锌粉置换制取海绵镉来回收镉。
本发明适用于氯盐系统和硫酸盐系统除镉。
本发明的原理是利用P507萃Co、Cd效果好，使钴、镉萃入有机相，镍留在萃余液中，通过P507萃取实现了镍与钴镉的分离。生产CoCl2溶液时，有机相采用硫酸洗涤，镉和钴仍保留在有机相中，经盐酸反萃后，只含镉的氯化钴溶液经树脂交换便可达到电钴或电池级钴化合物的要求。生产CoSO4溶液时，因镉在氯浓度35-50g/L的条件下就能生成CdCl4 2-络阴离子，钴生成CoCl4 2-需在Cl-浓度大于180g/L甚至200g/L以上才能形成；利用钴、镉离子形成阴络离子的差异，采用1.2-1.5 mol/L的盐酸洗涤，将有机相中的镉全部洗下。
本发明与传统方法及单一树脂交换法相比，不但工艺流程短、操作简便，镍钴收率高（收率均大于99.5%），产品质量好，而且具有适应范围广（氯盐和硫酸盐系统），综合利用好等优点。
附图说明
图1为本发明制取高Co/Cd、高Ni/Cd的氯化钴溶液、硫酸镍溶液的工艺流程图。
图2为本发明制取高Co/Cd、高Ni/Cd的硫酸钴、硫酸镍溶液的工艺流程图。
具体实施方式
如图1-2所示，镍钴溶液萃取，树脂交换净化除镉其工艺条件为：
（1）萃取富集镉，使钴镉与镍分离及钴与镉分离
P204萃余液：pH 3.5-4.0
P507萃取分离钴、镉与镍(或钴与镉)
有机相组成：P507:(20-25)%(V/V)，油：（80-75）%(V/V)
级数安排：
级名 萃取 洗涤 反萃 沉清 皂化
级数 7-10 7-12 5-6 6-8 2
洗涤液
0.4-0.6 mol/L H2SO4---制取CoCl2，NiSO4溶液；
1.2-1.5 mol/L HCl -----制取CoSO4,NiSO4溶液；
反萃液CoCl2溶液镉富集倍数6-10倍；
洗液CoCl2、NiCl2、CdCl4混合液镉富集倍数5-10倍。
(2) 树脂交换除镉
树脂选择:D201或717；
树脂预处理：常规阴离子树脂处理方法；
交换流速：（1/2～1/4）Bv/h；
饱和树脂用清水解析，解析液含Cd<0.001g/L，停止解析；
解析后树脂转型：2mol 盐酸再生解析好的树脂，转型结束后备用；
钴镍产品质量：Co/Cd ：（50000-1000000）:1；
Ni/Cd：（50000-1000000）:1。
实施例1：生产氯化钴溶液
Figure 738576DEST_PATH_IMAGE004
Figure 133785DEST_PATH_IMAGE006
Figure 948158DEST_PATH_IMAGE008
Figure 708303DEST_PATH_IMAGE010
实施例2：生产硫酸钴溶液
Figure 975337DEST_PATH_IMAGE012
Figure 174237DEST_PATH_IMAGE014
Figure 780799DEST_PATH_IMAGE016
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种含镉的镍钴溶液净化除镉的方法，其特征在于，选用镉浓度小于0.1g/L的镍钴溶液，先将镍钴溶液中的镉通过溶剂萃取富集到钴溶液或洗液中，使镉的浓度达到0.1-1.0g/L；然后采用阴离子树脂将钴溶液或洗液中的镉除去，使Cd<0.001g/L，Ni/Cd和Co/Cd均达到50000-100000：1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，净化除镉的具体步骤为：
1）采用镉浓度小于0.1g/L的镍钴溶液作为P204料液，先经P204萃取剂萃取除Ca、Cu、Mn和Zn杂质，P204负载有机相采用0.7-1.2mol/L的HCl洗涤，P204萃余液经P507萃取剂萃Co和Cd，使Co和Cd萃入P507有机相中，而镍留在P507萃余液中，P507萃余液即为含Cd达标的镍溶液；
2）生产CoCl2溶液：P507负载有机相用0.4-0.6mol/L的稀硫酸洗涤，再用1.5-1.75mol/L的盐酸反萃，得到的pH值为3.0-3.5的含Cd氯化钴溶液进行D201或717树脂交换，采用的温度为常温，流速为                                                
Figure 2012105528626100001DEST_PATH_IMAGE001
，交换方式采用上进下出，交换后液CoCl2溶液中的Co/Cd达到（50000-100000）：1；
或生产CoSO4溶液：P507负载有机相用1.2-1.5mol/L的盐酸洗涤，洗涤后的P507负载有机相再用1.5-1.75mol/L的稀硫酸反萃得到CoSO4溶液，CoSO4溶液中的Co/Cd达到（50000-100000）：1，得到的洗液pH值为4.0-4.5，温度为35-45℃，以流速
Figure 861645DEST_PATH_IMAGE002
进行D201或717树脂交换，交换后液作为P204料液回收钴； 
所述流速公式中的Bv为树脂体积倍数，单位为m3，h为小时；
3）所得的饱和树脂用清水解析，所得的解析液Cd<0.001g/L停止解析，然后用盐酸转型备用；
4）解析液采用碱液沉镉，或用锌粉置换制取海绵镉来回收镉。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，它适用于氯盐系统和硫酸盐系统除镉。
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