CN109487080A - 一种红土镍矿浸出液中铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法 - Google Patents

一种红土镍矿浸出液中铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的萃取分离方法，将萃取剂P204、Cyanex272、TBP与稀释剂磺化煤油以一定比例混合得到协同萃取体系，并调整萃取剂比例、皂化率、混合时间等萃取工艺参数，可以获得良好的萃取分离效果；通过调整反萃实现硫酸镍初级液中铁、钴、锰的有效去除，使初级硫酸镍溶液中的铁、钴、锰含量降低至0.0001g/L以下；并获得较高的金属回收率，具备工业化应用的潜力。

Description

一种红土镍矿浸出液中铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法
技术领域
本发明涉及一种红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的萃取分离方法，属于湿法冶金技术领域。
背景技术
中国镍金属储量不足世界4%，其中高品位硫化镍矿几近枯竭，低品位红土镍矿的镍提纯技术受到了广泛的关注。采用红土镍矿为原料经过一系列浸出和净化操作后得到硫酸镍初级液，由于其中含有微量的铁、钴、锰杂质，三种杂质的含量分别为铁0.035g/L，钴0.050g/L，锰0.035g/L。如直接进行电解则杂质元素会在阴极析出。为保证电镍产品质量，需要对硫酸镍初级液进行深度净化处理，将铁、钴、锰含量降至0.0001g/L以下。
硫酸镍溶液中铁、钴、锰离子的净化方法主要包括沉淀法、树脂法、萃取法。其中沉淀法往往存在着过滤分离困难，容易向体系引入杂质的缺陷。采用树脂法处理高浓度镍溶液中微量的杂质元素则具有选择性差的缺点。萃取法不仅具有高选择性可以减少有价金属的损失，而且能耗低、污染小、操作简便。Cyanex272是一种酸性次磷酸类萃取剂，具有优异的Ni/Co、Ni/Mn分离效率，但由于硫酸镍初级液中含有一定量的铁离子，如直接使用Cyanex272进行萃取，其与铁离子的结合能力较强易导致萃取剂中毒。因此需要使用一种协同萃取方法消除铁离子对Cyanex272萃取剂的影响。
发明内容
本发明的目的是针对红土镍矿浸出初级液中杂质含量高的问题，提供一种红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案步骤如下：
（1）萃取体系的配制：将P204、Cyanex272、磷酸三丁酯、磺化煤油按5~10:10~20:3~5:65~80的体积比混合均匀，得萃取体系；
（2）萃取体系的均相皂化：将浓度为1.0~3.0mol/L的氢氧化钠溶液与上述萃取体系混合，控制皂化率在40~60%；以50~80r/min的速度搅拌5~15min，静置分离；
（3）协同萃取：在温度 20~40℃、初始 pH 值在1.0~3.0，皂化后的萃取体系与硫酸镍初级液按照体积比1:1~1:1.5混合，以100~200r/min的速度搅拌5~10min，静置分离。在低pH值的水溶液中使用P204，其对Ni/Fe有良好的分离效率，而使用Cyanex272则萃取效率较低。因此在低pH条件下P204充分萃取铁元素后使水相pH值升高，此时Cyanex272即可实现对钴、锰的萃取；
（4）反萃镍：将浓度0.05~0.5 mol/L的硫酸溶液与协同萃取后的萃取体系按照体积比1:1~1:1.5混合，以100~200r/min的速度搅拌5~10min，静置分离；
（5）反萃钴、锰：将浓度0.5~3 mol/L的硫酸溶液与反萃镍后的萃取体系按照体积比1:1~1:1.5混合，以100~200r/min的速度搅拌5~10min，静置分离；
（6）反萃铁：将浓度浓度为4~8 mol/L的盐酸溶液与反萃钴、锰后的萃取体系按照体积比1:1~1:1.5混合，以100~200r/min的速度搅拌5~10min，静置分离。
本发明相对现有技术具有以下优点：
1、将萃取剂P204、Cyanex272、协萃剂磷酸三丁酯（TBP）与稀释剂磺化煤油以一定比例混合得到协同萃取剂，并调整萃取剂比例、皂化率、混合时间等萃取工艺参数，可以获得良好的萃取分离效果，实现硫酸镍初级液中铁、钴、锰的有效去除，使初级硫酸镍溶液中的铁、钴、锰含量降低至0.0001g/L以下；
2、通过调整反萃用酸浓度可获得较高的金属回收率，具备工业化应用的潜力。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法和分离效果作进一步说明。
实施例1
（1）配制萃取体系：将P204、Cyanex272、磷酸三丁酯、磺化煤油按5:15:3:77的体积比混合；
（2）均相皂化：配制浓度1.0 mol/L氢氧化钠溶液，并与萃取体系混合，皂化率为40%。以50r/min的速度搅拌5 min，静置分离；
（3）协同萃取：在温度20℃、初始 pH=3.0，将皂化后的萃取体系与硫酸镍初级液按照体积比1:1混合，以100r/min的速度搅拌5 min，静置分离，取水相检测镍、钴、锰、铁含量；
（4）反萃镍：配制浓度0.05mol/L的硫酸溶液，并与协同萃取后的萃取体系按照体积比1:1混合，以100r/min的速度搅拌5 min，静置分离，取水相检测镍含量；
（5）反萃钴、锰：配制浓度0.5 mol/L的硫酸溶液，并与反萃镍后的萃取习题按照体积比1:1混合，以100r/min的速度搅拌5 min，静置分离，取水相检测钴、锰含量；
（6）反萃铁：配制浓度4 mol/L的盐酸溶液，并与反萃钴、锰后的萃取体系按照体积比1:1混合，以100r/min的速度搅拌5 min，静置分离，取水相检测铁含量。
萃取后硫酸镍初级液中杂质元素含量为：铁：0.00008g/L，钴：0.0177g/L，锰：0.0092g/L。各级反萃液中相应元素的回收率为：镍：75.4 %，钴：81.5 %，锰：76.5 %，铁：65%。
实施例2
（1）配制萃取体系：将P204、Cyanex272、磷酸三丁酯、磺化煤油按8:15:5:72的体积份混合；
（2）均相皂化：配制浓度2.0 mol/L的氢氧化钠溶液，并与萃取体系混合，皂化率为50%。以60r/min的速度搅拌10 min，静置分离；
（3）协同萃取：在温度30℃、初始 pH 值在1.0，皂化后的萃取剂与硫酸镍初级液按照体积比1:1混合，以100r/min的速度搅拌10 min后，静置分离，取水相检测镍、钴、锰、铁含量；
（4）反萃镍：配制浓度0.3 mol/L的硫酸溶液，并与协同萃取后的萃取体系按照体积比1:1混合，以100r/min的速度搅拌10 min，静置分离，取水相检测镍含量；
（5）反萃钴、锰：配制浓度1.5 mol/L的硫酸溶液，并与反萃镍后的萃取体系按照体积比1:1混合，以100r/min的速度搅拌10 min，静置分离，取水相检测钴、锰含量；
（6）反萃铁：配制浓度6 mol/L的盐酸溶液，并与反萃钴、锰后的萃取体系按照体积比1:1混合，以100r/min的速度搅拌10 min，静置分离，取水相检测铁含量。
萃取后硫酸镍初级液中杂质元素含量为：铁：0.00004g/L，钴：0.00009g/L，锰：0.00001g/L。各级反萃液中相应元素的回收率为：镍：88.4 %，钴：89 %，锰：82.5%，铁：83.4%。
实施例3
（1）配制萃取体系：将P204、Cyanex272、磷酸三丁酯、磺化煤油按10:18:5:67的体积比例混合；
（2）均相皂化：配制浓度1.0 mol/L的氢氧化钠溶液，并与萃取体系混合，皂化率为60%；以80r/min的速度搅拌5 min，静置分离；
（3）协同萃取：在温度40℃、初始 pH 值在2.0，皂化后的萃取体系与硫酸镍初级液按照体积比1:1混合，以200r/min的速度搅拌5 min，静置分离，取水相检测镍、钴、锰、铁含量；
（4）反萃镍：配制浓度0.4 mol/L的硫酸溶液，并与协同萃取后的萃取体系按照体积比1:1混合，以200r/min的速度搅拌5 min，静置分离，取水相检测镍含量；
（5）反萃钴、锰：配制浓度3 mol/L的硫酸溶液，并与反萃镍后的萃取体系按照体积比1:1混合，以200r/min的速度搅拌5 min，静置分离，取水相检测钴、锰含量；
（6）反萃铁：配制浓度8 mol/L的盐酸溶液，并与反萃钴、锰后的萃取体系按照体积比1:1混合，以200r/min的速度搅拌5 min，静置分离，取水相检测铁含量。
萃取后硫酸镍初级液中杂质元素含量为：铁：0.00006g/L，钴：0.0009g/L，锰：0.00055g/L。各级反萃液中相应元素的回收率为：镍：93.2%，钴：81.5 %，锰：72.5 %，铁：95%。

Claims (7)

1.一种红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法，包括以下工艺步骤 ：
（1）萃取体系的配制：将P204、Cyanex272、磷酸三丁酯、磺化煤油混合均匀即得；
（2）萃取体系的均相皂化：将氢氧化钠溶液与上述萃取体系混合，控制皂化率在40~60%；搅拌，静置分离；
（3）协同萃取：在温度 20~40℃、初始 pH 值在1.0~3.0，皂化后的萃取体系与硫酸镍初级液按照体积比1:1~1:1.5混合，搅拌，静置分离；
（4）反萃镍：将硫酸溶液与协同萃取后的萃取体系按照体积比1:1~1:1.5混合，搅拌，静置分离；
（5）反萃钴、锰：将硫酸溶液与反萃镍后的萃取体系按照体积比1:1~1:1.5混合，搅拌，静置分离；
（6）反萃铁：将盐酸溶液与反萃钴、锰后的萃取体系按照体积比1:1~1:1.5混合，搅拌，静置分离。
2.如权利要求1所述一种红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法，其特征在于：步骤（1）中，P204、Cyanex272、磷酸三丁酯、磺化煤油按5~10:10~20:3~5:65~80的体积比例混合。
3.如权利要求1所述一种红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法，其特征在于：步骤（2）中，氢氧化钠溶液的浓度为1.0~3.0mol/L；搅拌速度为50~80r/min，搅拌时间为5~15min。
4.如权利要求1所述一种红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法，其特征在于：步骤（3）中，搅拌速度为100~200r/min，搅拌时间为5~10min。
5.如权利要求1所述一种红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法，其特征在于：步骤（4）中，硫酸溶液的浓度为0.05~0.5 mol/L；搅拌速度为100~200r/min，搅拌时间为5~10min。
6.如权利要求1所述一种红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法，其特征在于：步骤（5）中，硫酸溶液的浓度为0.5~3 mol/L；搅拌速度为100~200r/min，搅拌时间为5~10min。
7.如权利要求1所述一种红土镍矿浸出液中杂质铁、钴、锰离子的协同萃取分离方法，其特征在于：步骤（6）中，盐酸溶液的浓度为4~8 mol/L；搅拌速度为100~200r/min，搅拌时间为5~10min。
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