【摘要】：氧化鎳礦硫酸浸出液中鈷鎳鎂常共存,通常采用皂化P507分離鈷鎳工藝,該工藝存在引入雜質(zhì)離子、工藝流程長、造成廢水排放等問題。本文先采用氧化鎂沉淀法從硫酸溶液中將鈷鎳與鎂分離,再采用P507-N235無皂化萃取體系分離鈷和鎳,研究鈷鎳與鎂沉淀分離和鈷鎳萃取分離的影響因素和工藝條件,以及鈷鎳沉淀機(jī)理、氧化鎂回收和萃取過程水相損失,并對比P507-N235體系和鈉皂化P507體系萃取分離鈷鎳效果。全文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)鈉皂化P507體系分離鈷和鎳,相比O/A=2:1時分相效果好,但鈷和鎳幾乎完全萃取,較難實(shí)現(xiàn)鈷和鎳的分離;O/A從2:1下降到1:30,鈷和鎳萃取率均降低,但鎳萃取率下降的幅度較大,故β(Co/Ni)逐漸升高;在O/A≤1:1條件下,萃取分相時間較長,均大于1h。相比O/A為1:30時,β(Co/Ni)為119.6,可以實(shí)現(xiàn)鈷和鎳的初步分離;負(fù)載有機(jī)相用0.05mol/L的硫酸在O/A為3:1的條件下經(jīng)三級洗滌,共萃的鎳可以完全洗下;洗滌后的負(fù)載有機(jī)相用0.25mol/L的硫酸在O/A為2:1的條件下經(jīng)兩級反萃,鈷可以反萃完全。鈷鎳萃取率均隨料液中Mg2+濃度的增大而降低。鈉皂化P507體系分離鈷鎳鎂,鈷、鎳和鎂萃取率隨O/A的減少而降低,但鎳和鎂萃取率下降的幅度較大,故β(Co/Ni)和β(Co/Mg)逐漸升高。(2)P507-N235體系萃取分離鈷和鎳,鈷萃取率隨料液pH值的升高而增大但增加幅度逐漸變小,而鎳增加幅度較小。增大相比O/A,鈷和鎳萃取率都逐漸增大,但鈷萃取率增加幅度比鎳萃取率增加幅度大;水相平衡pH值隨料液pH的增大先升高后幾乎保持不變,但不隨O/A的變化而變化。增大有機(jī)相P507用量(煤油用量相應(yīng)減少),鈷萃取率先逐漸增大后又減小,鎳萃取率緩慢升高;萃取分相時間隨P507用量和O/A的增大而延長,隨N235用量增大先延長后縮短。在硫酸介質(zhì)中,N235不參與Co和Ni的萃取反應(yīng),但可以萃取P507釋放的H+和硫酸介質(zhì)中原有的H+,因此可以用N235調(diào)節(jié)水相酸度。萃取過程水相損失隨料液初始pH值的降低、O/A和N235用量的增大而增多,但N235用量的影響相對較大。P507-N235體系分離鈷和鎳的適宜條件是:料液相初始pH為4.6,相比O/A為2:1,有機(jī)相組成P507 30%,N235 15%,磺化煤油為55%。一級萃取鈷萃取率為41.5%,鎳為1.6%,分離系數(shù)β(Co/Ni)為42.53。經(jīng)過五級錯流萃取,鈷萃取率達(dá)到97.1%,鎳為15.9%。采用水作為負(fù)載有機(jī)相的洗滌溶劑,O/A為4:1,洗滌時間為2min,經(jīng)兩級洗滌鎳可以洗滌完全,Co的損失率為2.45%;采用0.05mol/L硫酸作為負(fù)載有機(jī)相的反萃溶液,O/A為2:1,反萃時間為5min,經(jīng)兩級反萃后鈷反萃率接近100%。P507-N235體系的E-pH曲線不同于皂化P507體系,P507-N235體系在平衡pH 4-4.8范圍內(nèi)鈷萃取率較高,而平衡pH4.6后鈷萃取率不再增加反而下降,鎳萃取率較高的pH范圍在pH4.9以上。P507-N235體系鈷萃取率和鈷鎳分離系數(shù)β(Co/Ni)比皂化P507體系低,但萃取分相時間較短,且洗滌和反萃所需酸度較低。鎂對P507-N235體系分離鈷和鎳影響顯著,為避免Mg2+對鈷鎳分離的影響,需控制料液中Mg2+濃度不大于0.1g/L。(3)氧化鎂沉淀法從含鈷鎳鎂的硫酸溶液中回收鈷鎳,平衡pH、氧化鎂用量和溫度是主要影響因素。升高溫度和降低氧化鎂用量可以減少沉淀產(chǎn)物中鎂的含量。鈷鎳和鎂分離的適宜條件為:氧化鎂用量nMgO:(nNi+nCo)為2.0,反應(yīng)時間為2h,反應(yīng)溫度為60℃,攪拌速度為300rpm,在該條件下鈷沉淀率為99.5%,鎳沉淀率為97.2%,鎂沉淀率為0.2%,反應(yīng)后溶液平衡pH為8.9。(4)氧化鎂沉淀法回收鈷鎳過程可能涉及兩類反應(yīng),即氧化鎂與溶液中氫離子反應(yīng)和金屬離子的水解反應(yīng);平衡pH越高(氧化鎂用量越多),沉淀產(chǎn)物中氧化鎂的夾帶量也越多。鈷鎳沉淀物可用0.05mol/L硫酸進(jìn)行溶解,所得溶液pH值為4.7,金屬離子含量:Co0.11g/L,Ni0.99g/L,Mg5.2mg/L。鈷鎳沉淀產(chǎn)物的硫酸浸出溶液,可采用P507-N235體系(組成P507 30%,N235 15%,磺化煤油為55%)進(jìn)行萃取分離鈷和鎳,其分離效果與不含鎂的鈷鎳溶液分離效果相同。因此,可采用氧化鎂沉淀法和P507-N235體系從硫酸溶液中分離鈷鎳鎂,該過程無污染、鈷鎳損失少、無堿液消耗和無廢水排放。
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF803.21
【圖文】：

時萃余液的ｐＨ升至４．８以上。當(dāng)Ｎ２３５用量在５％￣２５％范圍之內(nèi)，鎳萃取率始終隨Ｎ２３５逡逑用量的增大而緩慢增加，這說明Ｐ５０７萃取鈷、鎳的適宜ｐＨ值范圍不同。萃取鈷的適宜平逡逑衡ｐＨ值為４．０￣４．８范圍內(nèi)，而鎳萃取率較高的ｐＨ范圍應(yīng)在ｐＨ＞４．９以上（見圖４－１），這逡逑正是采用Ｐ５０７－Ｎ２３５體系可以分離鈷和鎳的原因。逡逑本文研宄的Ｐ５０７－Ｎ２３５體系的五－ｐＨ曲線（見圖４－１）與Ｐ５０７體系￡－ｐＨ曲線有所不逡逑同。按照文獻(xiàn)報道的Ｐ５０７體系五－ｐＨ曲線［５１’１（）５—１（）６］，當(dāng)平衡ｐＨ增大到４．６或超過４．６，鈷逡逑的萃取率隨平衡ｐＨ的增大而增加，而鎳萃取率較高的平衡ｐＨ在ｐＨ＞５．５以上。在Ｐ５０７－Ｎ２３５逡逑體系中，Ｎ２３５并不參與萃取反應(yīng)，似乎不應(yīng)該影響鈷的五－ｐＨ曲線。需要指出的是，表４－４逡逑中平衡ｐＨ值的變化是由Ｎ２３５調(diào)節(jié)酸度的結(jié)果，而不是Ｐ５０７體系中加入堿性物質(zhì)通過中逡逑和作用控制平衡ｐＨ值。此外，Ｎ２３５與Ｐ５０７之間可能存在相互作用，Ｎ２３５用量越多，這逡逑種相互作用越顯著。當(dāng)Ｎ２３５用量增加到大于２５％邋（對應(yīng)平衡ｐＨ＞４．６），鈷的萃取率呈下逡逑降趨勢，平衡ｐＨ值增加幅度也變慢（見圖４－１和表４－４），這說明Ｎ２３５與Ｐ５０７之間的相逡逑互作用己經(jīng)影響到Ｐ５０７對鈷的萃取。Ｓｕｚｕｋｉ等采用ＰＣ邋８８Ａ和ＴＯＡ（三辛胺

邐２．７５逡逑表４－１１為不同Ｎ２３５用量時的水相損失率，水相損失率隨Ｎ２３５用量增多逐漸增多，逡逑從圖４－３不同Ｎ２３５用量條件下負(fù)載有機(jī)相紅外光譜圖可以看出，有機(jī)相中無Ｎ２３５時，負(fù)逡逑載有機(jī)相紅外圖譜中顯示幾乎無水峰，這說明該條件下進(jìn)入有機(jī)相的水含量極少；隨Ｎ２３５逡逑用量增大水峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，這說明Ｎ２３５能夠促使水相進(jìn)入有機(jī)相，從而造成水相損失，逡逑３７逡逑

邐５００逡逑Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ邋（ｃｍ＇）逡逑圖４－２不同Ｏ／Ａ?xí)r負(fù)載有機(jī)相紅外光譜圖逡逑（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用量時的水相損失率，隨Ｐ５０７用量增多，水相損失率變化不大，逡逑為２％左右，這說明Ｐ５０７用量對水相損失率影響不大；結(jié)合表４－３可知，Ｐ５０７用量越多，逡逑分相時間延長，可能是因?yàn)殁捿腿÷试黾右约坝袡C(jī)相煤油用量相對減少使得有機(jī)相黏度增逡逑大，從而造成萃取分相時間延長。逡逑表４－１０不同Ｐ５０７用量時的水相損失率逡逑邐（料液邋ｐＨ邋值邋４．６，邋０／Ａ＝２：ｌ，Ｎ２３５邋１５％）邐逡逑ｖｏｌ．％Ｐ５０７邐ｖｏｌ．％磺化煤油邐水相損失率（％）逡逑１０邐７５邐１．５０逡逑２０邐６５邐１．８２逡逑３０邐５５邐２．０９逡逑４０邐４５邐１．６７逡逑５０邐３５邐２．７５逡逑表４－１１為不同Ｎ２３５用量時的水相損失率，水相損失率隨Ｎ２３５用量增多逐漸增多，逡逑從圖４－３不同Ｎ２３５用量條件下負(fù)載有機(jī)相紅外光譜圖可以看出

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2776878