CN109881006A - 一种用于净化硫酸镍溶液的方法 - Google Patents

一种用于净化硫酸镍溶液的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于净化硫酸镍溶液的方法,首先调节从红土镍矿浸提液中利用树脂法回收的解析液的pH,然后利用双氧水氧化的方法除去铁和砷。再利用氟化钠沉淀体系中的钙镁离子。将滤液依次通过含有p204树脂和cyanex272树脂的树脂塔分别除去铜、铅、锌、锰和钴。最后用皂化过的p204树脂萃取溶液中的镍,然后用硫酸反萃。得到高纯度的硫酸镍溶液。这种提纯方法,能有效的利用大孔离子交换树脂,减少提纯过程中的操作步骤,降低提纯的成本。能有效的除去镍中的大部分杂质离子,得到高纯度硫酸镍溶液,为进一步提纯和结晶提供原料液。

Description

一种用于净化硫酸镍溶液的方法
技术领域
本发明涉及一种用于净化硫酸镍溶液的方法,属于化工领域。
背景技术
金属镍,广泛应用与制造合金、催化剂、陶瓷制品、化学器皿、电子线路、电池正极材料等。现今的锂电行业高速发展,对高纯度电池级硫酸镍的需求逐年增长,粗制硫酸镍含有的主要杂质为钴、铁、砷、铜、铅、锌、钙、镁、锰。工业生产的硫酸镍纯度远达不到锂电池使用的要求,电池级硫酸镍对纯度要求非常高,要求镍含量在22%以上,因此镍的提纯具有广阔的市场和前景。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种用于净化硫酸镍溶液的方法,首先利用双氧水氧化除去铁,再利用氟化钠除去钙镁,然后利用P204浸渍树脂和cyanex272树脂除去其他杂质金属离子,最后用硫酸反萃P204树脂得到较高纯度的硫酸镍溶液。该方法使用树脂较多,相比传统的液相萃取,成本更低,更省时省力,且萃取的纯度更高。
本发明采用技术方案如下:
一种用于净化硫酸镍溶液的方法,其特征在于:
步骤1:将从红土镍矿浸提液中利用树脂法回收的硫酸镍溶液升温至90℃。
步骤2:硫酸镍溶液加入双氧水氧化,pH调节至1.5-2,加入黄钠铁矾晶种。90℃反应2h。除去铁。浸出,得到浸出液1和滤渣1。
步骤3:浸出液1加入氟化钠除去钙镁。浸出,得到浸出液2和滤渣2。
步骤4:浸出液2流过p204树脂塔深度净化,除去铜、铅、锌、锰。得到流出液1。
步骤5:流出液1流过cyanex272树脂塔除去钴。得到高纯度的硫酸镍溶液。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤2中矿石酸洗浸出液pH可以调节在1-10之间。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤1中螯合树脂可以是氨基磷酸树脂,氨基羧酸树脂等其中的一种。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤1中硫酸洗脱时的浓度可以从0.1mol/L-5mol/L不等。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤2中双氧水浓度可以从5%-95%不等。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤2和步骤3中浸出可以是常压浸出,也可以是高压浸出,浸出压力可以在0.1MPa-40MPa之间。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤2和步骤3中浸出温度可以在0℃-100℃之间。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤2和步骤3中浸出时间可以在1h-10h之间。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤4、步骤5中p204树脂以及cyanex272树脂可以是由浸渍法,聚合法制备的大孔离子交换树脂。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤4中浸出液2进入树脂塔前调整pH值在1-3之间。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤5中流出液1进入树脂塔前调整pH值在5-6之间。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤1、步骤4、步骤5中螯合树脂、p204树脂以及cyanex272树脂含水量可以在5%-80%之间。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤1、步骤4、步骤5中螯合树脂、p204树脂以及cyanex272树脂基体可以是苯乙烯系、丙烯酸系列、丙烯腈系、酚醛系、环氧系、乙烯基吡啶系、脲醛系、氯乙烯系等其中的一种。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤1、步骤4、步骤5中螯合树脂、p204树脂以及cyanex272树脂粒径可以从0.1mm-1mm不等。
本发明所述的一种用于净化硫酸镍溶液的方法,步骤1、步骤4、步骤5中螯合树脂塔、p204树脂塔以及cyanex272树脂塔进液时的流速可以是1BV/h-20BV/h不等。
本发明提供的净化硫酸镍溶液的方法具有以下优点:
本发明的粗硫酸镍提纯的流程,通过6个步骤依次除去红土镍矿浸出液经树脂提取后的解析硫酸镍溶液中的各种杂质,使硫酸镍的纯度达到要求。流程中使用了大量的离子交换树脂,使提纯过程在程序上得到简化,降低了设备运行成本,同时在提纯效果上达到较高的水平。除杂效果比较理想,相比与传统的提纯过程,本发明更省时省力,使用本方法生产高纯度硫酸镍溶液更具经济效益。
具体实施方式
为了说明本发明的效果,列举实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明并不仅限于这些实施例。
实施例1
步骤一:将硫酸镍解析液用硫酸和氢氧化钠调节pH至7,解析液加入用于沉淀铁和砷理论用量1.2倍的60%的双氧水,然后加入8mol/L的氨水和浓度为10%的氢氧化钙,反应温度为85℃,至溶液pH保持在3.5左右。常压浸出。
步骤二:浸出液加入用于沉淀钙镁理论用量1.2倍的氟化钠,60℃反应2h。常压浸出。
步骤三:浸出液以2BV/h的速度依次流过两套p204树脂塔,cyanex272树脂塔。两种树脂塔均采用双塔串联,单塔解析的方式。同时两套p204树脂塔进液前分别调节溶液pH为1.5和3。p204树脂和cyanex272树脂使用苯乙烯骨架浸渍的大孔树脂。流出液测得镍含量为57.91g/L,其他金属总含量为0.59g/L。
实施例2:一种用于净化硫酸镍溶液的方法
步骤一:将硫酸镍解析液用硫酸和氢氧化钠调节pH至6.5,解析液加入用于沉淀铁和砷理论用量1.2倍的60%的双氧水,然后加入8mol/L的氨水和浓度为10%的氢氧化钙,反应温度为85℃,至溶液pH保持在3.5左右。常压浸出。
步骤二:浸出液加入用于沉淀钙镁理论用量1.2倍的氟化钠,60℃反应2h。常压浸出。
步骤三:浸出液以2BV/h的速度依次流过两套p204树脂塔,cyanex272树脂塔。两种树脂塔均采用双塔串联,单塔解析的方式。同时两套p204树脂塔进液前分别调节溶液pH为1.5和3。p204树脂和cyanex272树脂使用苯乙烯骨架浸渍的大孔树脂。流出液测得镍含量为59.23g/L,其他金属总含量为0.88g/L。
实施例3:一种用于净化硫酸镍溶液的方法
步骤一:将硫酸镍解析液用硫酸和氢氧化钠调节pH至6.5,解析液加入用于沉淀铁和砷理论用量1.2倍的60%的双氧水,然后加入8mol/L的氨水和浓度为10%的氢氧化钙,反应温度为80℃,至溶液pH保持在3.5左右。常压浸出。
步骤二:浸出液加入用于沉淀钙镁理论用量1.2倍的氟化钠,60℃反应2h。常压浸出。
步骤三:浸出液以2BV/h的速度依次流过两套p204树脂塔,cyanex272树脂塔。两种树脂塔均采用双塔串联,单塔解析的方式。同时两套p204树脂塔进液前分别调节溶液pH为1.5和3。p204树脂和cyanex272树脂使用苯乙烯骨架浸渍的大孔树脂。流出液测得镍含量为55.79g/L,其他金属总含量为0.62g/L。
实施例4:一种用于净化硫酸镍溶液的方法
步骤一:将硫酸镍解析液用硫酸和氢氧化钠调节pH至2,然后加入黄铁钠矾晶种,调节反应温度为90℃,保持2h,常压浸出。
步骤二:浸出液加入用于沉淀钙镁理论用量1.2倍的氟化钠,60℃反应2h。常压浸出。
步骤三:浸出液以2BV/h的速度依次流过两套p204树脂塔,cyanex272树脂塔。两种树脂塔均采用双塔串联,单塔解析的方式。同时两套p204树脂塔进液前分别调节溶液pH为1.5和3。p204树脂和cyanex272树脂使用苯乙烯骨架浸渍的大孔树脂。流出液测得镍含量为51.95g/L,其他金属总含量为0.38g/L。
实施例5:一种用于净化硫酸镍溶液的方法
步骤一:将硫酸镍解析液用硫酸和氢氧化钠调节pH至7,解析液加入用于沉淀铁和砷理论用量1.2倍的60%的双氧水,然后加入8mol/L的氨水和浓度为5%的氢氧化钠,反应温度为85℃,至溶液pH保持在3.5左右。常压浸出。
步骤二:浸出液加入用于沉淀钙镁理论用量1.2倍的氟化钠,60℃反应2h。常压浸出。
步骤三:浸出液以2BV/h的速度依次流过两套p204树脂塔,cyanex272树脂塔。两种树脂塔均采用双塔串联,单塔解析的方式。同时两套p204树脂塔进液前分别调节溶液pH为1.5和3。p204树脂和cyanex272树脂使用苯乙烯骨架浸渍的大孔树脂。流出液测得镍含量为61.26g/L,其他金属总含量为0.76g/L。
实施例6:一种用于净化硫酸镍溶液的方法
步骤一:将硫酸镍解析液用硫酸和氢氧化钠调节pH至7,解析液加入用于沉淀铁和砷理论用量1.2倍的60%的双氧水,然后加入8mol/L的氨水和浓度为10%的氢氧化钙,反应温度为85℃,至溶液pH保持在3.5左右。常压浸出。
步骤二:浸出液加入用于沉淀钙镁理论用量1.2倍的氟化钠,60℃反应2h。常压浸出。
步骤三:浸出液以2BV/h的速度依次流过两套p204树脂塔,cyanex272树脂塔。两种树脂塔均采用双塔串联,单塔解析的方式。同时两套p204树脂塔进液前分别调节溶液pH为1.5和3。p204树脂和cyanex272树脂使用苯乙烯骨架浸渍的大孔树脂。流出液测得镍含量为57.90g/L,其他金属总含量为0.37g/L。
实施例7:一种用于净化硫酸镍溶液的方法
步骤一:将硫酸镍解析液用硫酸和氢氧化钠调节pH至7,解析液加入用于沉淀铁和砷理论用量1.2倍的60%的双氧水,然后加入8mol/L的氨水和浓度为10%的氢氧化钙,反应温度为85℃,至溶液pH保持在3.5左右。常压浸出。
步骤二:浸出液加入用于沉淀钙镁理论用量1.2倍的氟化钠,65℃反应2h。常压浸出。
步骤三:浸出液以2BV/h的速度依次流过两套p204树脂塔,cyanex272树脂塔。两种树脂塔均采用双塔串联,单塔解析的方式。同时两套p204树脂塔进液前分别调节溶液pH为1.5和3。p204树脂和cyanex272树脂使用苯乙烯骨架浸渍的大孔树脂。流出液测得镍含量为56.39g/L,其他金属总含量为0.47g/L。
实施例8:一种用于净化硫酸镍溶液的方法
步骤一:将硫酸镍解析液用硫酸和氢氧化钠调节pH至6.5,解析液加入用于沉淀铁和砷理论用量1.2倍的60%的双氧水,然后加入8mol/L的氨水和浓度为10%的氢氧化钙,反应温度为80℃,至溶液pH保持在3.5左右。常压浸出。
步骤二:浸出液加入用于沉淀钙镁理论用量1.2倍的氟化钠,60℃反应2h。常压浸出。
步骤三:浸出液以2BV/h的速度依次流过两套p204树脂塔,cyanex272树脂塔。两种树脂塔均采用双塔串联,单塔解析的方式。同时两套p204树脂塔进液前分别调节溶液pH为1.5和3。p204树脂和cyanex272树脂使用丙烯酸骨架浸渍的大孔树脂。流出液测得镍含量为51.46g/L,其他金属总含量为0.52g/L。

Claims (15)

1.一种用于净化硫酸镍溶液的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,从红土镍矿浸提液中利用树脂法回收硫酸镍溶液,并升温至90℃;
步骤2,硫酸镍溶液加入双氧水氧化,pH调节至1.5-2,加入黄钠铁矾晶种;90℃反应2h;除去铁;浸出,得到浸出液1和滤渣1;
步骤3,浸出液1加入氟化钠除去钙镁;浸出,得到浸出液2和滤渣2;
步骤4,浸出液2流过p204树脂塔深度净化;除去铜、铅、锌、锰;得到流出液1;
步骤5,流出液1流过cyanex272树脂塔除去钴,得到高纯度的硫酸镍溶液。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2中所述浸出液1的pH可以调节在1-10之间。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1中所述树脂法中使用的树脂选自:氨基磷酸树脂或氨基羧酸树脂。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1中所述树脂法回收硫酸镍溶液过程中,硫酸洗脱时的浓度为0.1mol/L-5mol/L。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2中所述双氧水浓度为5%-95%。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2或步骤3中所述浸出可以是常压浸出,也可以是高压浸出,浸出压力在0.1MPa-40MPa之间。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2或步骤3中所述浸出的温度为0℃-100℃。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2或步骤3中所述浸出的时间为1-10小时。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤4、步骤5中所述的p204树脂或cyanex272树脂可以是由浸渍法或聚合法制备的大孔离子交换树脂。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤4中所述浸出液2进入树脂塔前调整pH值为1-3。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤5中所述流出液1进入树脂塔前调整pH值为5-6。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1中所述的树脂、步骤4中所述的p204树脂或者步骤5中所述的cyanex272树脂的含水量为5%-80%。
13.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1中所述的树脂、步骤4中所述的p204树脂或者步骤5中所述的cyanex272树脂的基体选自:苯乙烯系、丙烯酸系列、丙烯腈系、酚醛系、环氧系、乙烯基吡啶系、脲醛系、氯乙烯系中的任意一种。
14.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1中所述的树脂、步骤4中所述的p204树脂或者步骤5中所述的cyanex272树脂的粒径为0.1mm-1mm。
15.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1中所述的树脂、步骤4中所述的p204树脂或者步骤5中所述的cyanex272树脂进液时的流速为1BV/h-20BV/h。
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