CN107557578A - 一种p204萃取二价钴离子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种P204萃取二价钴离子的方法，涉及分离萃取领域。此方法包括：用碱性试剂调节二价钴离子原液的pH值，得到絮状悬浊液；将P204与稀释剂混合配制成萃取有机相；将絮状悬浊液与萃取有机相混合，经萃取反应得到负载有机相；对负载有机相进行反萃，得到富二价钴离子溶液。将二价钴离子原液转为具有碱性氢氧化钴沉淀的絮状悬浊液，氢氧化钴悬浊液具有很高比表面能和化学反应活性，能够与酸性的P204迅速发生萃取反应，单级萃取率高，萃取时间短，萃取反应彻底，P204用量少，具有广阔的应用前景。

Description

一种P204萃取二价钴离子的方法

技术领域

本发明涉及萃取分离领域，且特别涉及一种P204萃取二价钴离子的方法。

背景技术

钴是一种重要的战略元素，具有熔点高、耐磨性好、强度高、磁性强等优点，被广泛的应用于国防、原子能、航天、电子、化工、医疗等行业。但我国钴矿资源稀少，目前主要是采用浸出-萃取-电积的工艺流程回收含钴废料中的钴。在钴的萃取过程中目前主要是采用Cyanex 272、P507或N235作为萃取剂，但这些萃取剂在萃取回收钴的过程中存在萃取剂成本高、单级萃取率低、萃取级数多、萃取流程长等问题，专利CN101974687A公开了用含钴废料生产电子级硫酸钴的萃取工艺，以P507作为萃取剂对Co进行萃取，需进行6级萃取，且P507的价格较贵，使得萃取过程的成本较高。

P204是一种廉价且应用十分广泛的酸性含磷类萃取剂，主要成分为二(2-乙基已基)磷酸，目前主要应用于酸性环境下萃取分离钒、锌、铜、锰等金属离子。虽然P204能萃取多种金属离子且价格便宜，但在常规萃取条件下对二价钴离子的萃取率很低。《P204萃取分离溶液中的锌与钴》李强、王海玉、黄晖，有色金属(冶炼部分)[J].2016(6)，公开了以P204为萃取剂对锌钴混合溶液的锌与钴进行萃取分离，结果表明P204对钴的单级萃取率仅为2％，通过四级萃取，钴的萃取率仍不到4％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种P204萃取二价钴离子的方法，以P204为萃取剂，成本低廉，对钴离子的萃取效率高，萃取流程简单，时间短。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种P204萃取二价钴离子的方法，包括以下步骤：

S1，用碱性试剂调节二价钴离子原液的pH值，得到絮状悬浊液；

S2，将P204与稀释剂混合配制成萃取有机相；

S3，将絮状悬浊液与萃取有机相混合，经萃取反应得到负载有机相；

S4，对负载有机相进行反萃，得到富二价钴离子溶液。

本发明实施例的P204萃取二价钴离子的方法的有益效果是：

将二价钴离子原液的pH调节到原液变成絮状悬浊液时，二价钴离子转化为碱性的氢氧化钴沉淀，得到的氢氧化钴沉淀颗粒很小，在一段时间内会悬浮在溶液中，形成絮状悬浊液。该絮状悬浊液具有很高的比表面能和化学反应活性。以P204为萃取剂时，呈酸性的P204与呈碱性且化学反应活性很强的氢氧化钴会迅速发生萃取反应，有效提高了钴离子的单级萃取率，且极大缩短了萃取反应时间。

此外，由于P204与氢氧化钴的萃取反应活性很高，萃取反应很彻底，在该萃取反应过程中，仅需少量的萃取剂就能够保证较高的萃取效率。因此无需使用过量的P204，萃取过程中P204用量较少，节约资源，降低成本。

以廉价的P204为萃取剂，通过改变二价钴离子原液的pH值，实现二价钴离子的高效快速萃取，萃取流程简单、萃取成本低、单级萃取率高、萃取时间短，具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的P204萃取二价钴离子的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的P204萃取二价钴离子的方法进行具体说明。

本发明实施例提供的一种P204萃取二价钴离子的方法，包括以下步骤：

S1，用碱性试剂调节二价钴离子原液的pH值，得到絮状悬浊液；

S2，将P204与稀释剂混合配制成萃取有机相；

S3，将絮状悬浊液与萃取有机相混合，经萃取反应得到负载有机相；

S4，对负载有机相进行反萃，得到富二价钴离子溶液。

P204作为一种酸性含磷类萃取剂，主要成分为二(2-乙基已基)磷酸，目前对于使用P204作为萃取剂时，都是在酸性条件下完成对金属离子的萃取。在萃取过程中，会释放出氢离子导致溶液的酸度升高，最终使得萃取率不高，有机相负载金属量低。在本发明实施例中，采用将钴离子溶液转化为氢氧化钴沉淀的悬浊液，能够有效中和掉P204释放出来的氢离子，加速萃取反应进行。更为重要的是，氢氧化钴沉淀颗粒形成的悬浊液具有很高的比表面能和化学反应活性，在悬浮状态下能够与P204快速发生反应。

进一步地，在本发明较佳实施例中，S1步骤中，将二价钴离子原液的pH值调节至10～12。在该pH值条件下，能够形成在一定时间内较为稳定的絮状悬浊液，萃取效率更佳。

进一步地，在本发明较佳实施例中，碱性试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾的一种或混合物。更为优选地，碱性试剂选用氢氧化钠，碱性强，使用较少的量就能够达到较好的调节效果。

进一步地，在本发明较佳实施例中，S3步骤中，经过单级萃取或多级萃取得到负载有机相。当二价钴离子原液中的钴含量较高时，可以进行二级、三级、四级萃取等，最大限度将钴离子溶液中的钴离子萃取出来。

进一步地，在本发明较佳实施例中，稀释剂选自磺化煤油或无水煤油的一种或混合物。稀释剂能够减少有机质的粘度，以便萃取反应后的分离，有利于提高萃取效果。磺化煤油或无水煤油的蒸发速度均匀而缓慢，芳香烃含量较少，安全性较高，气味小，使用安全。

进一步地，在本发明较佳实施例中，S2步骤中，在萃取有机相中，P204的体积浓度为1～10％。进一步地，P204的体积浓度为5～8％。在该体积浓度下，能够在保证萃取效果的前提下，得到良好的分离效果。

进一步地，在本发明较佳实施例中，S3步骤中，萃取有机相与絮状悬浊液体积比为1:0.8～1.2。更为优选地，萃取有机相与絮状悬浊液的体积比为1:0.9～1.1。在该比例下，能够保证萃取有机相和絮状悬浊液充分接触反应。

进一步地，在本发明较佳实施例中，S3步骤中，萃取反应的时间为1～5min。更为优选地，萃取反应的时间为2～3min。由于絮状悬浊液和萃取有机相的反应活性很高，在很短的时间内就能够达到良好的萃取效果。

进一步地，在本发明较佳实施例中，S4步骤中，使用硫酸溶液或盐酸溶液对负载有机相进行反萃。优选地，反萃条件为：相比(O/A)为5～10，使用浓度为0.2～2mol/L的硫酸进行反萃，反萃时间为5～15min。反萃后得到反萃液和有机相，反萃液即为富二价钴离子溶液，用于制备钴产品。有机相返回继续作为萃取有机相循环使用。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供的一种P204萃取二价钴离子的方法，其包括以下步骤：

1)将含二价钴离子质量浓度为1g/L的二价钴离子原液用氢氧化钠调节pH值至11.5，使二价钴离子原液成为絮状悬浊液；

2)以P204为萃取剂，加入磺化煤油后配制出P204体积浓度为8％的萃取有机相；

3)将絮状悬浊液与萃取有机相混合后进行萃取反应，萃取反应时间为2min、萃取有机相体积与絮状悬浊液体积之比为1:1.05；

4)对萃取所得负载有机相进行反萃，反萃条件为：相比(O/A)为7，使用浓度为1.5mol/L的硫酸进行反萃，反萃时间为7min；

5)反萃所得富二价钴离子溶液用于制备钴产品；反萃所得的有机相返回萃取过程作为萃取有机相循环使用。

本实施例中萃取反应的单级萃取率达到96.33％。

其中，单级萃取率的计算公式为：单级萃取率＝负载有机相中的二价钴离子质量/二价钴离子原液中的二价钴离子质量×100％。

实施例2

本实施例提供的一种P204萃取二价钴离子的方法，其包括以下步骤：

1)将含二价钴离子质量浓度为2g/L的二价钴离子原液用氢氧化钠调节pH值至11，使二价钴离子原液成为絮状悬浊液；

2)以P204为萃取剂，加入磺化煤油后配制出P204体积浓度为6％的萃取有机相；

3)将絮状悬浊液与萃取有机相混合后进行萃取反应，萃取反应时间为2min、萃取有机相体积与絮状悬浊液体积之比为1:1；

4)对萃取所得负载有机相进行反萃，反萃条件为：相比(O/A)为5，使用浓度为0.2mol/L的硫酸进行反萃，反萃时间为15min；

5)反萃所得放入富二价钴离子溶液用于制备钴产品；反萃所得的有机相返回萃取过程作为萃取有机相循环使用。

本实施例中萃取反应的单级萃取率达到95.73％。

实施例3

本实施例提供的一种P204萃取二价钴离子的方法，其包括以下步骤：

1)将含二价钴离子质量浓度为4g/L的二价钴离子原液用氢氧化钠调节pH值至12，使二价钴离子原液成为絮状悬浊液；

2)以P204为萃取剂，加入磺化煤油后配制出P204体积浓度为5％的萃取有机相；

3)将絮状悬浊液与萃取有机相混合后进行萃取反应，萃取反应时间为5min、萃取有机相体积与絮状悬浊液体积之比为1:0.9；

4)对萃取所得负载有机相进行反萃，反萃条件为：相比(O/A)为10，使用浓度为2mol/L的硫酸进行反萃，反萃时间为5min；

5)反萃所得放入富二价钴离子溶液用于制备钴产品；反萃所得的有机相返回萃取过程作为萃取有机相循环使用。

本实施例中萃取反应的单级萃取率达到93.27％。

实施例4

本实施例提供的一种P204萃取二价钴离子的方法，其包括以下步骤：

1)将含二价钴离子质量浓度为3g/L的二价钴离子原液用氢氧化钠调节pH值至10，使二价钴离子原液成为絮状悬浊液；

2)以P204为萃取剂，加入磺化煤油后配制出P204体积浓度为10％的萃取有机相；

3)将絮状悬浊液与萃取有机相混合后进行萃取反应，萃取反应时间为3min、萃取有机相体积与絮状悬浊液体积之比为1:1；

4)对萃取所得负载有机相进行反萃，反萃条件为：相比(O/A)为6，使用浓度为1mol/L的硫酸进行反萃，反萃时间为12min；

5)反萃所得放入富二价钴离子溶液用于制备钴产品；反萃所得的有机相返回萃取过程作为萃取有机相循环使用。

本实施例中萃取反应的单级萃取率达到94.69％。

对比例1

本对比例提供的一种P204萃取二价钴离子的方法，其包括以下步骤：

1)以P204为萃取剂，然后加入磺化煤油后配制出P204体积浓度为8％的萃取有机相，用氢氧化钠对萃取有机相进行预先中和，其中，P204的用量和氢氧化钠的用量均与实施例1的用量相同；

2)将二价钴离子质量浓度为1g/L的二价钴离子原液与预先中和后的萃取有机相混合后进行萃取反应，萃取反应时间为2min、萃取有机相体积与二价钴离子原液之比为1:1.05；

4)对萃取所得负载有机相进行反萃，反萃条件为：相比(O/A)为7，使用浓度为1.5mol/L的硫酸进行反萃，反萃时间为7min；

5)反萃得到反萃液和有机相。

本对比例中萃取反应的单级萃取率为7.42％。

对比例2

本对比例提供的一种P204萃取二价钴离子的方法，其包括以下步骤：

1)以P204为萃取剂，然后加入磺化煤油后配制出P204体积浓度为8％的萃取有机相。

2)将二价钴离子质量浓度为1g/L的二价钴离子原液与萃取有机相混合后进行萃取反应，萃取反应时间为2min、萃取有机相体积与二价钴离子原液体积之比为1:1.05；

4)对萃取所得负载有机相进行反萃，反萃条件为：相比(O/A)为7，使用浓度为1.5mol/L的硫酸进行反萃，反萃时间为7min；

5)反萃得到反萃液和有机相。

本对比例中萃取反应的单级萃取率为3.82％。

综上所述，本发明实施例的P204萃取二价钴离子的方法，通过对二价钴离子原液的pH值进行调节得到氢氧化钴悬浊液，比表面能和化学反应活性高，能够与P204迅速反应，萃取率高。相比于未进行pH调整的常规萃取条件(对比例2)，单级萃取率得到显著提高。且相比于对比例1的先对P204进行皂化处理，再进行萃取，单级萃取率更高，萃取流程更简便，且反萃后得到的有机相能够直接进行循环循环利用，而对比例1中反萃后的有机相仍需要进行皂化后才能进行使用，碱用量大。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种P204萃取二价钴离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，用碱性试剂调节二价钴离子原液的pH值，得到絮状悬浊液；

S2，将P204与稀释剂混合配制成萃取有机相；

S3，将所述絮状悬浊液与所述萃取有机相混合，经萃取反应得到负载有机相；

S4，对所述负载有机相进行反萃，得到富二价钴离子溶液。

2.根据权利要求1所述的P204萃取二价钴离子的方法，其特征在于，

S1步骤中，将所述二价钴离子原液的pH值调节至10～12。

3.根据权利要求1所述的P204萃取二价钴离子的方法，其特征在于，

S3步骤中，经过单级萃取或多级萃取得到所述负载有机相。

4.根据权利要求1所述的P204萃取二价钴离子的方法，其特征在于，

所述稀释剂选自磺化煤油或无水煤油的一种或混合物。

5.根据权利要求1所述的P204萃取二价钴离子的方法，其特征在于，

在所述萃取有机相中，所述P204的体积浓度为1～10％。

6.根据权利要求1所述的P204萃取二价钴离子的方法，其特征在于，

S3步骤中，萃取反应的时间为1～5min。

7.根据权利要求1所述的P204萃取二价钴离子的方法，其特征在于，

所述萃取有机相与所述絮状悬浊液体积比为1:0.8～1.2。

8.根据权利要求1所述的P204萃取二价钴离子的方法，其特征在于，

所述碱性试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾的一种或混合物。

9.根据权利要求1所述的P204萃取二价钴离子的方法，其特征在于，S4步骤中，使用硫酸溶液或盐酸溶液对所述负载有机相进行反萃。

10.根据权利要求1所述的P204萃取二价钴离子的方法，其特征在于，S4步骤中，所述负载有机相反萃后还得到有机相，返回继续作为所述萃取有机相循环使用。