CN102643990A - 一种螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，其步骤包括：将硫化镍电解的阳极电解液预处理去除铁、钴、锌和铅等其他杂质后得到的含微量杂质铜的3N镍电解液，泵入装填有螯合树脂的吸附塔，得到纯度为5N和4N以上的镍溶液；吸附塔达泄漏点后，停止进水，用再生剂进行再生处理，再生率近100%。采用本发明方法从高纯镍中去除微量铜，能高效低耗地将镍纯度提高一个数量级以上，且不带入其他杂质、不产生二次污染，经济效益显著，应用前景广阔。

Description

一种螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法

技术领域

本发明涉及含有微量杂质铜的3N镍电解液去除微量铜的方法，具体涉及一种螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法。

背景技术

高纯镍具有极强的抗腐蚀性和机械强度，而且塑性优良并能与多种金属形成合金；更为重要的是，高纯镍的磨光性能极好，可用于大规模集成电路与配线材料、磁性薄膜材料与特殊封装材料、雷达与核工业以及远程控制等现代高新技术中，还可作为高温结构材料用于火箭技术中。因此，高纯镍是国防科技的重要战略资源。

高纯镍对其他重金属元素，特别是铜的含量要求非常严格。如何从高浓度的镍中除去微量铜，成为提升高纯镍品质的关键环节。目前高纯镍中除铜有沉淀法、溶剂萃取法、电化学法以及离子交换树脂法等几种方法。沉淀法处理后会有铜渣产生，尽管铜渣可以作为铜精矿冶炼铜，但是其中的铜镍质量比要求很高（Cu/Ni≥15），因此处理比较麻烦。溶剂萃取法、电化学法以及离子交换树脂法均可以解决这个问题，实现无渣化。但是，溶剂萃取法的萃取剂水中溶解性有限，所以萃取时常存在乳化现象，会将有机物质带入溶液中，需要加上有机物去处后工序才能保证产出高纯镍的纯度，增加了处理成本。而电化学法一般适用于溶液中铜离子含量较高的情况，无法做到深度除铜，限制了制得的高纯镍纯度。离子交换树脂法克服了以上缺点，具有去除率高，再生后可重复使用等优点而备受关注。这其中，螯合树脂因其与金属的结合能力更强，选择性更好而在高纯镍制备中应用前景广阔。

中国申请号为CN200910242127.3的专利文件公开了一种采用螯合型树脂协同处理去除重金属离子的方法，文件提到可以采用化学修饰后的螯合型树脂选择性除铜/镍二价金属离子，但其效果在于协同去除两种金属（镍和铜）离子，无法做到在高浓度镍溶液中选择性去除微量铜，不适合用在高纯镍制备中。同时中国专利申请号为CN00812095.1的专利也存在同样的问题，对液体中金属阳离子的去除效果很好，但是对于金属阳离子的选择性差异（如镍和铜）并不能很好的体现，因此同样不适合从高纯镍中去除微量铜。

发明内容

1.本发明要解决的技术问题

针对上述高纯镍中除铜方法的不足，尤其螯合树脂去除铜的工艺缺陷，即选择性不佳等问题，本发明提供了一种螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，具体而言，是指利用高选择性螯合树脂

除去镍电解液中微量铜，从而得到杂质含量很低的高纯镍溶液。

2.技术方案

发明原理：树脂的选择性可以用选择性系数

来表示，具体计算公式如下：

${\mathrm{\α}}_2^1=\frac{Q_{e1}*C_{e2}}{C_{e1}*Q_{e2}}$ (式1-1)

其中，C_e表示金属离子在溶液中的平衡浓度，Q_e表示金属离子在树脂中的平衡浓度。

值越大，树脂对金属离子1的选择性就越好。通常

值超过1000说明树脂对金属离子1的选择性非常好。

本发明的技术方案如下：

一种螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，其步骤为：

(1)将硫化镍电解的阳极电解液预处理去除铁、钴、锌和铅等杂质后得到的含有微量杂质铜的纯度为3N(99.9%)镍电解液泵入装填螯合树脂的吸附塔，调节控制吸附温度和吸附流速，收集获得纯度为5N(99.999%)以上和4N(99.99%)以上的镍溶液；

(2)吸附塔达泄漏点后，停止进水，用再生剂对步骤(1)中的螯合树脂进行再生处理，再生后的树脂用清水洗至中性，再重复使用。

步骤(1)中所述的螯合树脂为美国Rohm&Haas公司生产的Amberlite IRC-747、美国Rohm&Haas公司生产的Amberlite IRC-748、英国Purolite公司生产的Purolite S950、英国Purolite公司生产的Purolite S910树脂或上海华申树脂厂生产的D403树脂，其优选的是在高浓度镍溶液中对有很高选择性

的Amberlite IRC-748或Amberlite IRC-747树脂。

步骤(1)中，吸附温度为5-50℃，吸附流速为5-30 BV/h。

步骤(1)中，通过收集前200-3500 BV(BV为树脂床层体积)范围内的出水，得到纯度为5N(99.999%)以上的镍溶液；后收集1100-4600 BV范围内的出水，得到纯度为4N(99.99%)以上的镍溶液。

步骤（2）中，所用再生剂为重量百分比为5-25%的HCl溶液，再生温度为5-50℃，再生流速为5-30 BV/h。

3.有益效果

本发明公开了一种螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，通过选择在高浓度镍溶液中对铜很高选择性的螯合树脂无需调节镍电解液初始pH值，同时通过本方法工艺处理含微量铜的镍电解液后，可高效低耗地得到纯度为4N(99.99%)以上和5N(99.999%)以上级别的高纯镍溶液，并且处理后无铜渣产生，实现深度除铜，同时不带入其他杂质，不产生二次污染，经济效益显著，环境友好，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明。

实施例1

分别称取0.5 g 5种螯合树脂（Amberlite IRC-747、Amberlite IRC-748、Purolite S950、Purolite S910和D403）于1.0 L锥形瓶中，加入0.5 L混合溶液，混合溶液中Cu(II)和Ni(II)初始浓度分别为0.04 mmol/L和5 mmol/L。置于恒温振荡器中，以120 r/min的转速振荡24 h使吸附达到平衡，计算5种树脂的选择性系数。

表1树脂选择性系数

实施例2

将含有微量铜的3N（99.9%）含铜的镍电解液在30 BV/h的吸附流速下通过装有1 mLAmberlite IRC-748树脂的玻璃吸附柱（吸附塔），吸附温度控制在20℃，通过收集前200-3500BV范围内的出水，得到纯度为5N（99.999%）以上的镍溶液；后收集1100-4600 BV范围内的出水，得到纯度为4N（99.99%）以上的镍溶液。用重量百分比为15%的HCl溶液对吸附后的Amberlite IRC-748进行再生，再生温度为20℃，再生流速为10 BV/h。再生后的树脂用清水洗至中性，可重复使用。

实施例3

吸附温度控制在5℃，吸附流速为10 BV/h，再生温度为50℃，其他参数同实施例2。

实施例4

吸附流速为5 BV/h，吸附温度控制在20℃，再生温度为20℃，其他参数同实施例2。

实施例5

吸附温度控制在50℃，再生液为重量百分比为25%的HCl溶液，再生流速为5 BV/h再生温度为5℃，。其他参数同实施例4。

实施例6

再生液为重量百分比为5%的HCl溶液，再生流速为30 BV/h。其他参数同实施例4。

实施例7

采用Amberlite IRC-747树脂。其他参数同实施例4。

实施例8

采用国产D403树脂。其他参数同实施例4。

实施例9

采用Purolite S950树脂，其他参数同实施例4。

实施例10

采用Purolite S910树脂，其他参数同实施例4。

通过实施例2-10中，各实施例高纯镍制备结果如表2所示。

表2高纯镍制备结果

Claims (7)

1.一种螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，其步骤包括：

（1）将硫化镍电解的阳极电解液预处理去除铁、钴、锌和铅杂质后得到的含有杂质铜的纯度为3N镍电解液泵入装填螯合树脂的吸附塔，调节控制吸附温度和吸附流速，收集获得纯度为5N和4N以上的镍溶液，所述的螯合树脂为Amberlite IRC-747、Amberlite IRC-748、Purolite S950、Purolite S910或D403树脂；

（2）吸附塔达泄漏点后，停止进水，用再生剂对步骤1中的螯合树脂进行再生处理，再生后的螯合树脂用清水洗至中性，再重复使用。

2.根据权利要求1所述的螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，其特征在于步骤1中所述的螯合树脂为Amberlite IRC-747或Amberlite IRC-748树脂。

3.根据权利要求1所述的螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，其特征在于步骤1中，所述吸附温度为5-50℃，吸附流速为5-30 BV/h。

4.根据权利要求1所述的螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，其特征在于步骤1中，通过收集前200-3500BV的出水，得到纯度为5N以上的镍溶液；后收集1100-4600 BV范围内的出水，得到纯度为4N以上的镍溶液。

5.根据权利要求1所述的螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，其特征在于步骤2中，所述再生剂为重量百分比为5-25%的HCl溶液，再生温度为5-50℃，再生流速为5-30 BV/h。

6.根据权利要求3所述的螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，其特征在于所述步骤（1）中，所述吸附温度为20℃，吸附流速为5 BV/h。

7.根据权利要求5所述的螯合树脂去除高纯镍中微量铜的方法，其特征在于步骤2中，所述再生剂为重量百分比为15%的HCl溶液，再生流速为10 BV/h。