申请日2017.02.21
公开(公告)日2017.06.27
IPC分类号C22B23/00; C22B7/00; C22B3/30
摘要
本发明公开了一种从氨性含镍废水中回收镍的方法，包括以下步骤：(1)以氨性含镍废水为水相，以萃取剂及其稀释剂为有机相，经液‑液萃取后将水相中的镍萃入有机相，得到含镍有机相和萃余液，所述萃取剂的主要化学成分为2‑羟基‑5‑壬基苯乙酮肟，所得萃余液为含氨废水;(2)将步骤(1)所得含镍有机相用硫酸溶液反萃，得到含硫酸镍的反萃液和再生的有机相，即完成对氨性含镍废水中镍的回收。该方法萃取效率高、操作方法简单、条件温和、萃取剂可循环使用、易于实现工业化应用。
权利要求书
1.一种从氨性含镍废水中回收镍的方法，包括以下步骤：
(1)以氨性含镍废水为水相，以萃取剂及其稀释剂为有机相，经液-液萃取后将水相中的镍萃入有机相，得到含镍有机相和萃余液，所述萃取剂的主要化学成分为2-羟基-5-壬基苯乙酮肟，所得萃余液为含氨废水;
(2)将步骤(1)所得含镍有机相用硫酸溶液反萃，得到含硫酸镍的反萃液和再生的有机相，即完成对氨性含镍废水中镍的回收。
2.根据权利要求1所述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，其特征在于：将步骤(1)所得萃余液再以萃取剂及其稀释剂为有机相进行液-液萃取，直至萃余液中的总金属含量低于5pmm。
3.根据权利要求1或2所述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，其特征在于：将步骤(2)所得再生的有机相返回至步骤(1)中液-液萃取过程重复利用，将步骤(2)所得反萃液返回至步骤(2)中反萃过程进行重复利用。
4.根据权利要求1所述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述稀释剂为磺化煤油，所述有机相中萃取剂的体积含量为10-20%。
5.根据权利要求1所述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述氨性含镍废水的总氨含量为8-12g/L，镍的含量为50-150ppm，氨性含镍废水的pH为10.5-13.0。
6.根据权利要求1所述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述液-液萃取过程中的有机相与水相的相比控制在1:(10-20)。
7.根据权利要求1所述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述液-液萃取过程中的萃取温度控制在15-30℃，萃取平衡时间控制在1-5min。
8.根据权利要求1所述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硫酸溶液的初始浓度为2-3mol/L;将所得反萃液代替硫酸溶液重复利用，直至反萃液中的硫酸浓度降低至0.1mol/L。
9.根据权利要求1所述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述反萃过程中含镍有机相与硫酸溶液的相比控制在(5-10):1。
10.根据权利要求1所述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述反萃过程的萃取温度控制在15-30℃，萃取平衡时间控制在1-5min。
说明书
一种从氨性含镍废水中回收镍的方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金、废水处理及资源循环技术领域，具体涉及一种从氨性含镍废水中回收镍的方法。
背景技术
2016年，我国新能源汽车年产量突破45万辆，是全球最大的新能源汽车产销国。新能源汽车的核心部件“动力电池”通常采用锂离子电池或镍氢电池。镍氢电池的正极材料为Ni(OH)2。动力锂离子电池正极材料的前驱体主要包括Ni8/10Co1/10Mn1/10(OH)2和Ni5/10Co3/10Mn2/10(OH)2，其市场需求量供不应求。2016年，我国上述三种材料的总产量达到20000吨以上。而该类材料的生产工艺主要采用氨性条件下的液相沉淀法合成，从而导致大量的氨性含镍废水的产生。据统计，每生产一吨上述产品，对应产生的氨性含镍废水约为25m3;故2016年该类废水的总量达到50万m3，不容小觑。但是，在高浓度的氨性环境中，低含量的镍与氨的络合非常紧密，极难分离。现有技术通常采用加入大量的碱进一步沉淀镍的传统方法，试剂耗量大，成本高，且收效甚微。因此，亟需针对该类氨性含镍废水的特点，开发绿色及高效的处理及回收方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种萃取效率高、操作方法简单、条件温和、萃取剂可循环使用、易于实现工业化应用的从氨性含镍废水中回收镍的方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种从氨性含镍废水中回收镍的方法，包括以下步骤：
(1)以氨性含镍废水为水相，以萃取剂及其稀释剂为有机相，经液-液萃取后将水相中的镍萃入有机相，得到含镍有机相和萃余液，所述萃取剂的主要化学成分为2-羟基-5-壬基苯乙酮肟，所得萃余液为含氨废水;
(2)将步骤(1)所得含镍有机相用硫酸溶液反萃，得到含硫酸镍的反萃液和再生的有机相，即完成对氨性含镍废水中镍的回收。
萃取技术由于选择性好、金属回收率高等优点被广泛应用于湿法冶金、分析化学及环保等领域。本发明使用的萃取剂的主要化学成分为2-羟基-5-壬基苯乙酮肟，其化学结构式如下：
本发明采用上述萃取剂在高氨低镍的条件下对镍金属进行萃取。实践发现，该萃取剂对镍金属的萃取能力极强，将其应用于氨性含镍废水的处理上可实现高效萃取，并且操作方法简单、条件温和、萃取剂可循环使用，具有良好的工业化应用前景。
上述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，优选的，将步骤(1)所得萃余液再以萃取剂及其稀释剂为有机相进行液-液萃取，直至萃余液中的总金属含量低于5pmm。
上述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，优选的，将步骤(2)所得再生的有机相返回至步骤(1)中液-液萃取过程重复利用，将步骤(2)所得反萃液返回至步骤(2)中反萃过程进行重复利用。
上述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，优选的，步骤(1)中，所述稀释剂为磺化煤油，所述有机相中萃取剂的体积含量为10-20%(v/v)。萃取剂的浓度不宜过高也不宜过低，若浓度太高，有机相太粘稠，分相时间较长;若萃取剂浓度太低，萃取能力较弱，易饱和。
上述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，优选的，步骤(1)中，所述氨性含镍废水的总氨含量为8-12g/L，镍的含量为50-150ppm，氨性含镍废水的pH为10.5-13.0。如果氨的浓度过高，萃取剂在液-液萃取镍的过程中会共萃氨，从而降低镍与氨的分离效果。而镍的含量若高于150ppm，则需要采取多级萃取的方式，相对复杂。
上述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，优选的，步骤(1)中，所述液-液萃取过程中的有机相与水相的相比控制在1:(10-20)。
上述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，优选的，步骤(1)中，所述液-液萃取过程中的萃取温度控制在15-30℃，萃取平衡时间控制在1-5min。由于本发明使用的萃取剂对镍的萃取能力较强，只需在室温范围左右即可完成萃取，不需额外加热或升温;同时，由于水相中镍含量较低，两相达到萃取平衡所用时间相对较短，无需较长时间震荡、混匀及静置。
上述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，优选的，步骤(2)中，所述硫酸溶液的初始浓度为2-3mol/L，硫酸浓度过高易引起萃取剂老化，降低萃取剂的循环使用寿命;该硫酸溶液可循环使用，不停的反萃含镍有机相，直至反萃液中的硫酸浓度降低至0.1mol/L，从而既富集了镍的浓度，又降低了酸的消耗量。
上述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，优选的，步骤(2)中，所述反萃过程中含镍有机相与硫酸溶液的相比(O/A)控制在(5-10):1，由于含镍有机相中镍含量不高，而酸浓度相对较高，故水相使用量相对较小。
上述的从氨性含镍废水中回收镍的方法，优选的，步骤(2)中，所述反萃过程的萃取温度控制在15-30℃，萃取平衡时间控制在1-5min。为降低能耗便于工业应用，不需额外加热或升温，只需在室温范围左右即可完成反萃;由于两相达到萃取平衡所用时间相对较短，故无需较长时间震荡、混匀及静置。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明通过使用主要化学成分为2-羟基-5-壬基苯乙酮肟的萃取剂萃取氨性含镍废水中镍元素，绿色环保，可将废水中镍含量降低至5ppm以下，便于后续脱氨处理，并实现达标排放。
(2)本发明中的萃取剂可循环使用，反萃后的镍可高度富集并纯化，实现了镍金属的高效回收。
(3)本发明的处理方法简单，条件温和，成本较低，易于实现工业化。