CN107746951A - 一种硫酸盐溶液中镍的分离方法 - Google Patents

一种硫酸盐溶液中镍的分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硫酸盐溶液中镍的分离方法，包括：采用络合中和剂将萃钴后溶液的pH值调整为7～10，再采用260号溶剂油作为稀释剂、采用镍萃取剂作为有机相萃取分离镍，得到负载镍有机相和硫酸盐萃余液；对所述负载镍有机相进行洗涤、反萃，从而得到含镍反萃液和有机相。本发明不仅能够有效分离高浓度硫酸盐溶液中的镍，而且能耗低、试剂消耗少、操作流程短、设备要求低、容易实现连续操作。

Description

一种硫酸盐溶液中镍的分离方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金技术领域，涉及一种硫酸盐溶液中镍的分离方法。所述硫酸盐溶液尤其是指钴中间产品在硫酸浸出、萃钴后得到的硫酸盐溶液，该溶液主要含有硫酸铵和硫酸钠中的一种或者两种。
背景技术
钴是一种重要的战略金属，是锂电池、硬质合金等材料的关键功能元素。长期以来，我国钴资源严重短缺，钴产量主要来自于镍、铜冶金工艺的副产品。我国每年约90％的钴资源需求依赖进口，但随着钴资源出口国家限制原矿出口，我国进口的钴原矿越来越少，因此大多是冶炼钴中间产品，湿法冶炼钴中间产品是其中的重要一种。
氨浸沉钴、硫化铵沉钴、碳铵沉钴等工艺得到的钴中间产品中，不可避免的含有少量的NH4 +，并且在随后的浸出过程中NH4 +会浸出进入溶液中。国内通常采用“硫酸浸出－P204除杂－P507(或Cyanex272)萃钴”工艺处理该钴中间产品，并采用NaOH或者氨水皂化有机相。由于原料中含有NH4 +，因此钴浸出液中含有NH4 +，此钴浸出液在萃取提钴时无论采用何种皂化方式，萃钴后溶液中都含有NH4 +，例如：采用NaOH皂化得到的萃钴后溶液是含有硫酸铵的高浓度硫酸钠溶液，采用氨水皂化得到的萃钴后溶液是高浓度硫酸铵溶液；这种高浓度硫酸铵溶液或含有硫酸铵的高浓度硫酸钠溶液中，生产过程会残留有1～3g/L的镍，而目前的萃取提钴过程中并不能将其有效除去，虽然采用硫化钠或碳铵沉淀方法可以除去镍，但这两种处理方法不易实现连续操作，而且需要增加搅拌、过滤等装置，所得镍中间产品需进一步溶解处理，操作过程繁琐。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种硫酸盐溶液中镍的分离方法，不仅能够有效分离高浓度硫酸盐溶液中的镍，而且能耗低、试剂消耗少、操作流程短、设备要求低、容易实现连续操作。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种硫酸盐溶液中镍的分离方法，包括以下步骤：
步骤A、采用络合中和剂将萃钴后溶液的pH值调整为7～10，再采用以镍萃取剂和260号溶剂油混合组成的有机相萃取分离镍，得到负载镍有机相和硫酸盐萃余液；
步骤B、对所述负载镍有机相进行洗涤、反萃，从而得到含镍反萃液和有机相。
优选地，步骤B得到的有机相返回到步骤A中作为萃取分离镍的有机相重复使用。
优选地，所述含镍反萃液直接用于镍电解***或者蒸发结晶，从而得到硫酸镍。
优选地，所述络合中和剂采用氨水或氨气中的至少一种。
优选地，在步骤A中，所述镍萃取剂的体积浓度为5～10％，萃取相比O/A＝0.5～1:1，萃取级数为2～3级，混合时间为2～5min。
优选地，镍萃取剂采用萃取剂LIX984、LIX984N、LIX973或LIX84中的至少一种。
优选地，在步骤B中，洗涤相比O/A＝10～20:1，洗涤级数为1～2级，反萃相比O/A＝1～5:1，反萃级数为2～3级，混合时间为5～10min。
优选地，当所述硫酸盐萃余液为硫酸铵与硫酸钠混合溶液时，向该硫酸铵与硫酸钠混合溶液中加入氢氧化钠，并进行加热，从而回收NH3，再进行蒸发，从而回收硫酸钠。
优选地，当所述硫酸盐萃余液为硫酸铵溶液时，直接对硫酸铵溶液进行蒸发，从而回收硫酸铵。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的硫酸盐溶液中镍的分离方法先向萃钴后溶液中加入既可以络合又可以调节pH值的络合中和剂，从而可以保证镍不沉淀，然后利用镍萃取剂萃取回收镍，从而可以实现镍与硫酸铵(硫酸钠)溶液相分离，再对负载镍有机相进行洗涤、反萃，从而可以得到纯净的镍盐溶液和有机相，而有机相可以返回继续使用。可见，本发明不仅能够有效分离高浓度硫酸盐溶液中的镍，而且能耗低、试剂消耗少、操作流程短、设备要求低、容易实现连续操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
图1为本发明实施例提供硫酸盐溶液中镍的分离方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的硫酸盐溶液中镍的分离方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
一种硫酸盐溶液中镍的分离方法，具体可以包括如下步骤：
步骤A、采用络合中和剂将萃钴后溶液的pH值调整为7～10，再采用以镍萃取剂和260号溶剂油混合组成的有机相萃取分离镍，得到负载镍有机相和硫酸盐萃余液。
具体地，所述萃钴后溶液主要是高浓度硫酸铵溶液或含有硫酸铵的高浓度硫酸钠溶液，并且硫酸盐浓度为150～250g/L，镍离子浓度为1～3g/L，因此最好采用氨水或氨气中的至少一种作为络合中和剂对萃钴后溶液的pH值进行调整；氨的加入使镍以[Ni(NH3)1～4]SO4形式存在，这保证了镍不水解沉淀。而萃钴后溶液的pH值在7～10内可以使镍萃取剂直接与萃钴后溶液中的镍结合，萃取反应的方程为：2R-H+[Ni(NH3)1～4]SO4＝R-Ni-R+H2SO4+(1～4)NH3。在实际应用中，镍萃取剂的体积浓度最好为5～10％，萃取相比O/A最好为0.5～1:1，萃取级数最好为2～3级，混合时间最好为2～5min。所述镍萃取剂可以采用萃取剂LIX984、LIX984N、LIX973或LIX84等，也可以采用现有技术中其他能够萃镍、铜、锌的萃取剂。当硫酸盐萃余液为硫酸铵溶液时，直接对硫酸铵溶液进行蒸发，从而回收硫酸铵。当硫酸盐萃余液为硫酸铵与硫酸钠混合溶液时，向该硫酸铵与硫酸钠混合溶液中加入氢氧化钠，并进行加热，从而回收NH3，再进行蒸发，从而回收硫酸钠。
步骤B、对所述负载镍有机相进行洗涤、反萃，从而得到含镍反萃液和有机相，这可以实现镍的分离。
具体地，洗涤相比O/A最好为10～20:1，洗涤级数最好为1～2级，反萃相比O/A最好为1～5:1，反萃级数最好为2～3级，硫酸浓度最好为150～250g/L，混合时间最好为5～10min。在实际应用中，含镍反萃液可以直接用于镍电解***或者蒸发结晶，从而得到硫酸镍；而步骤B得到的有机相可返回到步骤A中作为萃取分离镍的有机相重复使用。
进一步地，本发明实施例所提供的硫酸盐溶液中镍的分离方法至少具有以下优点：
(1)本发明实施例所提供的硫酸盐溶液中镍的分离方法不仅镍分离彻底，可直接得到高纯含镍溶液，而且可进一步回收利用。
(2)本发明实施例所提供的硫酸盐溶液中镍的分离方法只需再增加萃取槽设备，无需增加其他设备，对设备要求低，与现有工艺衔接性好，易于实现连续生产。
(3)本发明实施例所提供的硫酸盐溶液中镍的分离方法其镍萃取剂可以循环使用，试剂消耗少，运行成本低。
(4)本发明实施例所提供的硫酸盐溶液中镍的分离方法无废液外排，生产过程无环境二次污染，与现有方法相比易实现连续作业，适用于从萃钴后溶液中回收分离镍。
(5)本发明实施例所提供的硫酸盐溶液中镍的分离方法不仅适合从萃钴后溶液中回收分离镍，同时还适合从萃钴后溶液中回收分离锌、铜。
综上可见，本发明实施例不仅能够有效分离高浓度硫酸盐溶液中的镍，而且能耗低、试剂消耗少、操作流程短、设备要求低、容易实现连续操作。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的硫酸盐溶液中镍的分离方法进行详细描述。
实施例1
如图1所示，一种硫酸盐溶液中镍的分离方法，用于对某萃钴后溶液进行处理，该萃钴后溶液中硫酸铵浓度为200g/L、镍离子浓度为2.5g/L，该分离方法可以包括如下步骤：
步骤a1、采用氨水将萃钴后溶液的pH值调整为9～10，再采用260号溶剂油作为稀释剂、采用镍萃取剂LIX984作为有机相萃取分离镍，镍萃取剂LIX984的体积浓度为10％，萃取相比O/A＝1:1，萃取级数为3级，混合时间为3min，从而得到负载镍有机相和含镍0.9mg/L的硫酸铵萃余液。
步骤b1、对所述负载镍有机相进行洗涤、反萃，洗涤相比O/A＝15:1，洗涤级数为2级，反萃相比O/A＝3:1，反萃级数为3级，硫酸浓度为200g/L，混合时间为5～10min，从而得到含镍反萃液和有机相，这可以实现镍的分离，镍反萃率达97.6％。
实施例2
如图1所示，一种硫酸盐溶液中镍的分离方法，用于对某萃钴后溶液进行处理，该萃钴后溶液中硫酸铵浓度为20g/L、硫酸钠浓度150g/L、镍离子浓度为1.5g/L，该分离方法可以包括如下步骤：
步骤a2、采用氨水将萃钴后溶液的pH值调整为9～10，再采用260号溶剂油作为稀释剂、采用镍萃取剂LIX984作为有机相萃取分离镍，镍萃取剂LIX984的体积浓度为10％，萃取相比O/A＝2:1，萃取级数为3级，混合时间为3min，从而得到负载镍有机相和含镍0.7mg/L的硫酸铵萃余液。
步骤b2、对所述负载镍有机相进行洗涤、反萃，洗涤相比O/A＝15:1，洗涤级数为2级，反萃相比O/A＝3:1，反萃级数为3级，硫酸浓度为200g/L，混合时间为5～10min，从而得到含镍反萃液和有机相，这可以实现镍的分离，镍反萃率达97.1％。
综上可见，本发明实施例不仅能够有效分离高浓度硫酸盐溶液中的镍，而且能耗低、试剂消耗少、操作流程短、设备要求低、容易实现连续操作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种硫酸盐溶液中镍的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、采用络合中和剂将萃钴后溶液的pH值调整为7～10，再采用以镍萃取剂和260号溶剂油混合组成的有机相萃取分离镍，得到负载镍有机相和硫酸盐萃余液；
步骤B、对所述负载镍有机相进行洗涤、反萃，从而得到含镍反萃液和有机相。
2.根据权利要求1所述的硫酸盐溶液中镍的分离方法，其特征在于，步骤B得到的有机相返回到步骤A中作为萃取分离镍的有机相重复使用。
3.根据权利要求1或2所述的硫酸盐溶液中镍的分离方法，其特征在于，所述含镍反萃液直接用于镍电解***或者蒸发结晶，从而得到硫酸镍。
4.根据权利要求1或2所述的硫酸盐溶液中镍的分离方法，其特征在于，所述络合中和剂采用氨水或氨气中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的硫酸盐溶液中镍的分离方法，其特征在于，在步骤A中，所述镍萃取剂的体积浓度为5～10％，萃取相比O/A＝0.5～1:1，萃取级数为2～3级，混合时间为2～5min。
6.根据权利要求1或2所述的硫酸盐溶液中镍的分离方法，其特征在于，所述镍萃取剂采用萃取剂LIX984、LIX984N、LIX973或LIX84中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的硫酸盐溶液中镍的分离方法，其特征在于，在步骤B中，洗涤相比O/A＝10～20:1，洗涤级数为1～2级，反萃相比O/A＝1～5:1，反萃级数为2～3级，混合时间为5～10min。
8.根据权利要求1或2所述的硫酸盐溶液中镍的分离方法，其特征在于，当所述硫酸盐萃余液为硫酸铵与硫酸钠混合溶液时，向该硫酸铵与硫酸钠混合溶液中加入氢氧化钠，并进行加热，从而回收NH3，再进行蒸发，从而回收硫酸钠。
9.根据权利要求1或2所述的硫酸盐溶液中镍的分离方法，其特征在于，当所述硫酸盐萃余液为硫酸铵溶液时，直接对硫酸铵溶液进行蒸发，从而回收硫酸铵。
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