專利名稱：一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解液，尤其是涉及一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法。
背景技術(shù)：
雖然我國銅資源貧乏，但是卻是世界主要的精煉銅生產(chǎn)國之一。由于高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)︽嚨男枨髮⒗^續(xù)增加，因此鎳工業(yè)將有非常廣闊的發(fā)展前景。同時，鎳的生產(chǎn)工藝的發(fā)展受越來越嚴格的環(huán)境保護的要求。因此，發(fā)展一種從電解液廢液中萃取分離銅、鎳、鐵的工藝，不僅可以有效利用資源，同時也有益于環(huán)境保護。溶劑萃取是近代分析化學(xué)中常用的分離方法之一，其優(yōu)點是簡單、快速、易于操作和自動化。由于有機合成化學(xué)的發(fā)展和取得的成果，可供選擇的萃取劑類型不斷增加，因此可供選擇的萃取體系亦多，容易達到高的萃取效率和選擇性，同時溶劑萃取可與原子吸收法、X射線熒光光譜法、發(fā)射光譜法等結(jié)合，對分離結(jié)果做準(zhǔn)確的測定。李全民等(分析實驗室，1998，17⑵30-32.)研究發(fā)現(xiàn)在(NH4) 2S04存在下，丁二酮肟與鎳生成鰲合物沉淀可以被萃取浮選在乙醇與水兩相之間，鈷與丁二酮肟生成的鰲合物被乙醇萃取，F(xiàn)e3+留在水相中，實現(xiàn)了同一體系中分離m2+、Co2+、i^3+，結(jié)果良好。蔣雄訓(xùn)等(浙江科技學(xué)院學(xué)報.2007， 19(3))用LIX84的煤油溶液做萃取劑從大洋多金屬結(jié)核的催化還原氨浸出液中選擇性共萃銅鎳，而鈷留在萃余液中。為了對含多種雜質(zhì)元素的復(fù)雜鎳電解液進行金屬離子分離，需要進行相應(yīng)的工藝的研究，并對不同工藝處理鎳原料后相應(yīng)的溶液體系中雜質(zhì)元素的行為、分離技術(shù)、反應(yīng)機理進行系統(tǒng)研究尋找最佳分離條件。LIX984N是酮-醛肟混合類萃取劑，是1 1的LIX860 (5-壬烷基水楊醛肟)和 LIX84(2-羥基-5-壬基苯乙酮肟)以高閃點煤油作為稀釋劑的混合物。外觀為琥珀色液體，密度(25°C )0. 90 0. 92g/cm3,閃點大于160°C。由于酮肟可以改善醛肟與銅、氫離子之間的平衡，協(xié)萃作用較好，因此LIX984N兼有醛肟的萃取能力和動力學(xué)特性及酮肟的優(yōu)良反萃性能和物理性能。LIX984N對銅的萃取飽和容量為0. 556g/L。萃取過程中，結(jié)構(gòu)式中的萃取反應(yīng)官能團為羥基(-0 H)和肟基(=N-O H)，即通過羥基氧原子和肟基氮原子分別與被萃取金屬離子形成共價鍵和配位鍵，從而形成具有螯環(huán)結(jié)構(gòu)的能溶于有機溶劑的萃合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法。所述電解液為主要成分是銅、鎳、鐵離子，含有少量鈷離子，溶液初始pH為0. 5左右的電解液。本發(fā)明包括以下步驟1)在電解液中加入雙氧水，對電解液進行預(yù)先氧化處理；在步驟1)中，所述電解液與雙氧水的體積比可為電解液雙氧水=(1 3) 10。2)在經(jīng)過預(yù)先氧化處理的電解液中加入氟化銨掩蔽鐵離子；在步驟2)中，所述氟化銨的加入量與電解液的配比可為(5 10)g (10 30) ml，其中氟化銨按質(zhì)量計算，電解液按體積計算。3)采用氨水調(diào)節(jié)電解液的pH值至4 5，使用萃取劑與煤油混合溶液第1次萃取銅離子，再采用氨水調(diào)節(jié)電解液的PH值至4 5，使用萃取劑與煤油混合溶液第2次萃取銅離子，然后將萃余液用氨水調(diào)節(jié)PH值至10 11，并沉淀過濾除鐵，再用萃取劑與煤油混合溶液第1次萃取鎳，銅、鎳被萃取而鈷離子等則留在水相中；在步驟3)中，所述第1次萃取銅離子的萃取劑可采用濃度為5% 15%的 LIX984N ；所述第1次萃取鎳的萃取劑可采用濃度為5% 15%的LIX984N ；所述第2次萃取銅離子的萃取劑可采用濃度為5% 15%的LIX984N ；所述第2次萃取鎳的萃取劑可采用濃度為5% 15%的LIX984N ；所述萃取液與煤油混合溶液的相比(0 A)可為1 ；所述第1次萃取鎳的時間可為:3min ；所述第2次萃取鎳的時間可為:3min。4)用H2SO4溶液反萃銅；在步驟4)中，所述吐304溶液的濃度可為1 2mol/ml ；所述反萃銅最好采用3次反萃銅，所述反萃銅的時間可為1 5min ；所述用硫酸的相比(0 A)可為1. 5，所述3次反萃銅獲得單一的銅離子溶液。5)用H2SO4溶液反萃鎳；在步驟5)中，所述溶液的濃度可為0. 5 1. 5mol/ml ；所述反萃鎳可采用2 次反萃鎳，所述反萃鎳的時間可為1 5min。6)經(jīng)過反萃取操作后，萃取劑中的金屬離子完全被洗脫，完成電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離。獲得的澄清萃取劑可以重復(fù)利用。在本發(fā)明的氨性體系中萃取金屬反應(yīng)為
HR (ο) +Me (NH3) n2+ = MeR (org) +nNH3 (a) +H+由上式可推導(dǎo)如下關(guān)系式=IgD= lgK-lg(l+ Σ ^i[NH3]n)+21g[HR] (o)+2pH(a)式中D為萃取分配比，K為萃取平衡常數(shù)，β i為金屬絡(luò)離子穩(wěn)定常數(shù)，N為配位數(shù)?？梢娪绊懡饘匐x子萃取分配比的主要因素是萃取劑濃度、水相pH、氨濃度和溫度、相比等(參見文獻礦冶工程.1995，15(4)；礦冶.2003,12(3)；有色金屬(冶煉部分)· 2002. 2. 1 !Transactions ofNonferrous Metals Society ofChina[J]· 2003，13)。本發(fā)明采用LIX984N(可購自科寧公司)作為萃取劑，采用煤油作為稀釋劑，在酸性條件下用氟化氨掩蔽鐵，使其不影響銅的萃取，在酸性范圍內(nèi)調(diào)節(jié)PH值不發(fā)生沉淀。只要銅被萃取，金屬品位會大大降低，沉淀鐵時不易發(fā)生吸附。這時就可通過濃氨水調(diào)高PH 值，使鐵沉淀，并過慮除去。萃取劑經(jīng)酸洗反萃后的有機相清晰、純凈，與原萃取劑色澤基本一致，可以反復(fù)利用，進行再萃取。對含多種雜質(zhì)元素的復(fù)雜鎳電解液進行金屬離子分離領(lǐng)域，具體涉及當(dāng)電解液銅濃度大，鐵與鎳的濃度接近時，若直接沉淀除鐵必然會造成銅被吸附損失，所以如何處理鐵成為了關(guān)鍵。為了解決這個問題，本實驗不僅采用了萃取分離的方法，而且還運用了不需分離而簡單快速的掩蔽方法來消除反應(yīng)中的干擾，從而達到提高反應(yīng)選擇性的目的。


圖1為銅萃取相比曲線。在圖1中，橫坐標(biāo)為相比(0 A)，縱坐標(biāo)為銅萃取率 (% )；相比即油相和水相的體積比，銅萃取率即銅離子的萃取效率。圖2為鎳萃取劑濃度曲線。在圖2中，橫坐標(biāo)為LIX984N濃度(％)，縱坐標(biāo)為鎳萃取率(％)。圖3為鎳萃取相比曲線。在圖3中，橫坐標(biāo)為相比(0 A)，縱坐標(biāo)為鎳萃取率 (% )。圖4為銅反萃時間曲線。在圖4中，橫坐標(biāo)為時間(min)，縱坐標(biāo)為銅反萃率(％)。圖5為銅反萃效率的相比曲線。在圖5中，橫坐標(biāo)為相比(0 A)，縱坐標(biāo)為銅反萃率(% )o圖6為銅反萃的硫酸濃度曲線。在圖6中，橫坐標(biāo)為硫酸溶液濃度(mol/L)，縱坐標(biāo)為銅反萃率(％ )。圖7為鎳反萃時間曲線。在圖7中，橫坐標(biāo)為時間(min)，縱坐標(biāo)為鎳反萃率(％)。圖8為鎳反萃的硫酸濃度曲線。在圖8中，橫坐標(biāo)為硫酸溶液濃度(mol/L)，縱坐標(biāo)為鎳反萃率(％ )。圖9為反萃鎳的相比曲線。在圖9中，橫坐標(biāo)為相比(0 A)，縱坐標(biāo)為鎳反萃率 (% )。
具體實施例方式實施例1先用雙氧水對電解液進行氧化處理；在酸性條件下用氟化銨掩蔽鐵；將原電解液用氨水調(diào)節(jié)PH值至4。用感耦等離子體原子發(fā)射光譜測量其中各金屬離子的含量。用濃氨水調(diào)節(jié)pH值后的電解液成分可見表1。表 權(quán)利要求
1.一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，其特征在于包括以下步驟1)在電解液中加入雙氧水，對電解液進行預(yù)先氧化處理；2)在經(jīng)過預(yù)先氧化處理的電解液中加入氟化銨掩蔽鐵離子；3)采用氨水調(diào)節(jié)電解液的pH值至4 5，使用萃取劑與煤油混合溶液第1次萃取銅離子，再采用氨水調(diào)節(jié)電解液的PH值至4 5，使用萃取劑與煤油混合溶液第2次萃取銅離子，然后將萃余液用氨水調(diào)節(jié)PH值至10 11，并沉淀過濾除鐵，再用萃取劑與煤油混合溶液第1次萃取鎳，銅、鎳被萃取而鈷離子等則留在水相中；4)用H2SO4溶液反萃銅；5)用H2SO4溶液反萃鎳；6)經(jīng)過反萃取操作后，萃取劑中的金屬離子完全被洗脫，完成電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，其特征在于在步驟1) 中，所述電解液與雙氧水的體積比為電解液雙氧水=1 3 10;在步驟幻中，所述氟化銨的加入量與電解液的配比為(5 10)g (10 30)ml，其中氟化銨按質(zhì)量計算，電解液按體積計算。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，其特征在于在步驟3) 中，所述第1次萃取銅離子的萃取劑采用濃度為5% 15%的LIX984N ；所述第1次萃取鎳的萃取劑采用濃度為5% 15%的LIX984N ；所述第2次萃取銅離子的萃取劑采用濃度為 5% 15%的LIX984N，所述第2次萃取鎳的萃取劑采用濃度為5% 15%的LIX984N。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，其特征在于在步驟3) 中，所述萃取液與煤油混合溶液的相比(0 A)為1。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，其特征在于在步驟3) 中，所述第1次萃取鎳的時間為:3min ；所述第2次萃取鎳的時間為:3min。
6.如權(quán)利要求1所述的一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，其特征在于在步驟4) 中，所述溶液的濃度為1 2mol/ml。
7.如權(quán)利要求1所述的一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，其特征在于在步驟4) 中，所述反萃銅采用3次反萃銅，所述反萃銅的時間為1 5min。
8.如權(quán)利要求1所述的一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，其特征在于在步驟4) 中，所述用硫酸的相比(0 A)為1.5。
9.如權(quán)利要求1所述的一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，其特征在于在步驟5) 中，所述溶液的濃度為0. 5 1. 5mol/ml。
10.如權(quán)利要求1所述的一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，其特征在于在步驟 5)中，所述反萃鎳采用2次反萃鎳，所述反萃鎳的時間為1 5min。
全文摘要
一種電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離方法，涉及一種電解液。在電解液中加入雙氧水，對電解液進行預(yù)先氧化處理；在經(jīng)過預(yù)先氧化處理的電解液中加入氟化銨掩蔽鐵離子；采用氨水調(diào)節(jié)電解液的pH值至4～5，使用萃取劑與煤油混合溶液第1次萃取銅離子，再采用氨水調(diào)節(jié)電解液的pH值至4～5，使用萃取劑與煤油混合溶液第2次萃取銅離子，然后將萃余液用氨水調(diào)節(jié)pH值至10～11，并沉淀過濾除鐵，再用萃取劑與煤油混合溶液第1次萃取鎳，銅、鎳被萃取而鈷離子等則留在水相中；用H2SO4溶液反萃銅；用H2SO4溶液反萃鎳；經(jīng)過反萃取操作后，萃取劑中的金屬離子完全被洗脫，完成電解液中鎳、鐵、銅的萃取分離。
文檔編號C22B15/00GK102251253SQ20111017399
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者彭棟梁, 王來森, 郭惠章 申請人:廈門大學(xué)