氧化镍矿硫酸浸出液中钴镍镁分离研究

发布时间：2020-07-31 19:02

【摘要】：氧化镍矿硫酸浸出液中钴镍镁常共存,通常采用皂化P507分离钴镍工艺,该工艺存在引入杂质离子、工艺流程长、造成废水排放等问题。本文先采用氧化镁沉淀法从硫酸溶液中将钴镍与镁分离,再采用P507-N235无皂化萃取体系分离钴和镍,研究钴镍与镁沉淀分离和钴镍萃取分离的影响因素和工艺条件,以及钴镍沉淀机理、氧化镁回收和萃取过程水相损失,并对比P507-N235体系和钠皂化P507体系萃取分离钴镍效果。全文的主要研究内容和结果如下:(1)钠皂化P507体系分离钴和镍,相比O/A=2:1时分相效果好,但钴和镍几乎完全萃取,较难实现钴和镍的分离;O/A从2:1下降到1:30,钴和镍萃取率均降低,但镍萃取率下降的幅度较大,故β(Co/Ni)逐渐升高;在O/A≤1:1条件下,萃取分相时间较长,均大于1h。相比O/A为1:30时,β(Co/Ni)为119.6,可以实现钴和镍的初步分离;负载有机相用0.05mol/L的硫酸在O/A为3:1的条件下经三级洗涤,共萃的镍可以完全洗下;洗涤后的负载有机相用0.25mol/L的硫酸在O/A为2:1的条件下经两级反萃,钴可以反萃完全。钴镍萃取率均随料液中Mg2+浓度的增大而降低。钠皂化P507体系分离钴镍镁,钴、镍和镁萃取率随O/A的减少而降低,但镍和镁萃取率下降的幅度较大,故β(Co/Ni)和β(Co/Mg)逐渐升高。(2)P507-N235体系萃取分离钴和镍,钴萃取率随料液pH值的升高而增大但增加幅度逐渐变小,而镍增加幅度较小。增大相比O/A,钴和镍萃取率都逐渐增大,但钴萃取率增加幅度比镍萃取率增加幅度大;水相平衡pH值随料液pH的增大先升高后几乎保持不变,但不随O/A的变化而变化。增大有机相P507用量(煤油用量相应减少),钴萃取率先逐渐增大后又减小,镍萃取率缓慢升高;萃取分相时间随P507用量和O/A的增大而延长,随N235用量增大先延长后缩短。在硫酸介质中,N235不参与Co和Ni的萃取反应,但可以萃取P507释放的H+和硫酸介质中原有的H+,因此可以用N235调节水相酸度。萃取过程水相损失随料液初始pH值的降低、O/A和N235用量的增大而增多,但N235用量的影响相对较大。P507-N235体系分离钴和镍的适宜条件是:料液相初始pH为4.6,相比O/A为2:1,有机相组成P507 30%,N235 15%,磺化煤油为55%。一级萃取钴萃取率为41.5%,镍为1.6%,分离系数β(Co/Ni)为42.53。经过五级错流萃取,钴萃取率达到97.1%,镍为15.9%。采用水作为负载有机相的洗涤溶剂,O/A为4:1,洗涤时间为2min,经两级洗涤镍可以洗涤完全,Co的损失率为2.45%;采用0.05mol/L硫酸作为负载有机相的反萃溶液,O/A为2:1,反萃时间为5min,经两级反萃后钴反萃率接近100%。P507-N235体系的E-pH曲线不同于皂化P507体系,P507-N235体系在平衡pH 4-4.8范围内钴萃取率较高,而平衡pH4.6后钴萃取率不再增加反而下降,镍萃取率较高的pH范围在pH4.9以上。P507-N235体系钴萃取率和钴镍分离系数β(Co/Ni)比皂化P507体系低,但萃取分相时间较短,且洗涤和反萃所需酸度较低。镁对P507-N235体系分离钴和镍影响显著,为避免Mg2+对钴镍分离的影响,需控制料液中Mg2+浓度不大于0.1g/L。(3)氧化镁沉淀法从含钴镍镁的硫酸溶液中回收钴镍,平衡pH、氧化镁用量和温度是主要影响因素。升高温度和降低氧化镁用量可以减少沉淀产物中镁的含量。钴镍和镁分离的适宜条件为:氧化镁用量nMgO:(nNi+nCo)为2.0,反应时间为2h,反应温度为60℃,搅拌速度为300rpm,在该条件下钴沉淀率为99.5%,镍沉淀率为97.2%,镁沉淀率为0.2%,反应后溶液平衡pH为8.9。(4)氧化镁沉淀法回收钴镍过程可能涉及两类反应,即氧化镁与溶液中氢离子反应和金属离子的水解反应;平衡pH越高(氧化镁用量越多),沉淀产物中氧化镁的夹带量也越多。钴镍沉淀物可用0.05mol/L硫酸进行溶解,所得溶液pH值为4.7,金属离子含量:Co0.11g/L,Ni0.99g/L,Mg5.2mg/L。钴镍沉淀产物的硫酸浸出溶液,可采用P507-N235体系(组成P507 30%,N235 15%,磺化煤油为55%)进行萃取分离钴和镍,其分离效果与不含镁的钴镍溶液分离效果相同。因此,可采用氧化镁沉淀法和P507-N235体系从硫酸溶液中分离钴镍镁,该过程无污染、钴镍损失少、无碱液消耗和无废水排放。
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF803.21
【图文】：

关系图,萃取率,体系,关系图

时萃余液的ｐＨ升至４．８以上。当Ｎ２３５用量在５％￣２５％范围之内，镍萃取率始终随Ｎ２３５逡逑用量的增大而缓慢增加，这说明Ｐ５０７萃取钴、镍的适宜ｐＨ值范围不同。萃取钴的适宜平逡逑衡ｐＨ值为４．０￣４．８范围内，而镍萃取率较高的ｐＨ范围应在ｐＨ＞４．９以上（见图４－１），这逡逑正是采用Ｐ５０７－Ｎ２３５体系可以分离钴和镍的原因。逡逑本文研宄的Ｐ５０７－Ｎ２３５体系的五－ｐＨ曲线（见图４－１）与Ｐ５０７体系￡－ｐＨ曲线有所不逡逑同。按照文献报道的Ｐ５０７体系五－ｐＨ曲线［５１’１（）５—１（）６］，当平衡ｐＨ增大到４．６或超过４．６，钴逡逑的萃取率随平衡ｐＨ的增大而增加，而镍萃取率较高的平衡ｐＨ在ｐＨ＞５．５以上。在Ｐ５０７－Ｎ２３５逡逑体系中，Ｎ２３５并不参与萃取反应，似乎不应该影响钴的五－ｐＨ曲线。需要指出的是，表４－４逡逑中平衡ｐＨ值的变化是由Ｎ２３５调节酸度的结果，而不是Ｐ５０７体系中加入碱性物质通过中逡逑和作用控制平衡ｐＨ值。此外，Ｎ２３５与Ｐ５０７之间可能存在相互作用，Ｎ２３５用量越多，这逡逑种相互作用越显著。当Ｎ２３５用量增加到大于２５％邋（对应平衡ｐＨ＞４．６），钴的萃取率呈下逡逑降趋势，平衡ｐＨ值增加幅度也变慢（见图４－１和表４－４），这说明Ｎ２３５与Ｐ５０７之间的相逡逑互作用己经影响到Ｐ５０７对钴的萃取。Ｓｕｚｕｋｉ等采用ＰＣ邋８８Ａ和ＴＯＡ（三辛胺

红外光谱图,有机相,磺化煤油,料液

逦２．７５逡逑表４－１１为不同Ｎ２３５用量时的水相损失率，水相损失率随Ｎ２３５用量增多逐渐增多，逡逑从图４－３不同Ｎ２３５用量条件下负载有机相红外光谱图可以看出，有机相中无Ｎ２３５时，负逡逑载有机相红外图谱中显示几乎无水峰，这说明该条件下进入有机相的水含量极少；随Ｎ２３５逡逑用量增大水峰强度逐渐增强，这说明Ｎ２３５能够促使水相进入有机相，从而造成水相损失，逡逑３７逡逑

红外光谱图,有机相,料液,用量

逦５００逡逑Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ邋（ｃｍ＇）逡逑图４－２不同Ｏ／Ａ时负载有机相红外光谱图逡逑（料液邋ｐＨ邋值邋４．６，邋Ｐ５０７邋３０％，Ｎ２３５邋１５％，磺化煤油邋５５％）逡逑１：邋Ｏ／Ａ＝０．８：ｌ；邋２：邋０／Ａ＝ｌ：ｌ；邋３：邋０／Ａ＝２：ｌ逡逑表４－１０是不同Ｐ５０７用量时的水相损失率，随Ｐ５０７用量增多，水相损失率变化不大，逡逑为２％左右，这说明Ｐ５０７用量对水相损失率影响不大；结合表４－３可知，Ｐ５０７用量越多，逡逑分相时间延长，可能是因为钴萃取率增加以及有机相煤油用量相对减少使得有机相黏度增逡逑大，从而造成萃取分相时间延长。逡逑表４－１０不同Ｐ５０７用量时的水相损失率逡逑逦（料液邋ｐＨ邋值邋４．６，邋０／Ａ＝２：ｌ，Ｎ２３５邋１５％）逦逡逑ｖｏｌ．％Ｐ５０７逦ｖｏｌ．％磺化煤油逦水相损失率（％）逡逑１０逦７５逦１．５０逡逑２０逦６５逦１．８２逡逑３０逦５５逦２．０９逡逑４０逦４５逦１．６７逡逑５０逦３５逦２．７５逡逑表４－１１为不同Ｎ２３５用量时的水相损失率，水相损失率随Ｎ２３５用量增多逐渐增多，逡逑从图４－３不同Ｎ２３５用量条件下负载有机相红外光谱图可以看出

【参考文献】