公布日：2024.06.21
申请日：2024.04.22
分类号：C22B23/00(2006.01)I;C22B3/06(2006.01)I;C22B3/42(2006.01)I;C22B3/38(2006.01)I
摘要
本发明涉及一种混合矿浸出液萃取除杂的方法，首先采用高氯酸对硫化镍与红土镍的混合矿浸出得到浸出液，高氯酸本身具备强氧化性，因此浸出时无需加压或者添加氧化剂；通过采取协同萃取剂，杂质离子的选择性好且萃取率高，协同萃取剂还可以循环使用；在不引入新的杂质离子的情况下，将有机相皂化由钠皂转为镍皂，对混合矿浸出液进行萃取，最终可以得到高纯度的硫酸镍溶液；所述方法操作简单、除杂效果好，适用于工业规模化生产。
权利要求书
1.一种混合矿浸出液萃取除杂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将硫化镍与红土镍的混合矿采用高氯酸浸出，所得浸出液经过浓缩处理，得到混合矿浸出液；(2)将第一有机相与步骤(1)所得混合矿浸出液混合进行第一萃取，分相后得到含镍镁的萃余液；(3)将第二有机相与步骤(2)所得含镍镁的萃余液混合进行第二萃取，分相后得到硫酸镍溶液；步骤(2)所述第一有机相为第一协同萃取剂与稀释剂组成的有机相经过钠皂转为镍皂后得到的第一有机相；步骤(3)所述第二有机相为第二协同萃取剂与稀释剂组成的有机相经过钠皂转为镍皂后得到的第二有机相。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述高氯酸的浓度为1-8mol/L；优选地，步骤(1)所述浓缩处理采用离子交换树脂进行；优选地，步骤(1)所述浓缩处理中控制离子交换树脂床的流速为1-8BV/h。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以总质量百分含量为100wt％计，所述第一协同萃取剂与稀释剂组成的有机相中，第一协同萃取剂为10-60wt％，余量为稀释剂；优选地，所述第一协同萃取剂包括P204与P507；优选地，以总质量百分含量为100wt％计，所述第一协同萃取剂中，P204为10-90wt％，余量为P507。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以总质量百分含量为100wt％计，所述第二协同萃取剂与稀释剂组成的有机相中，第二协同萃取剂为10-60wt％，余量为稀释剂；优选地，所述第二协同萃取剂包括P507与C272；优选地，以总质量百分含量为100wt％计，所述第二协同萃取剂中，P507为10-90wt％，余量为C272；优选地，所述稀释剂包括磺化煤油。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述钠皂的皂化度为10％-70％；优选地，所述镍皂的皂化度为10％-80％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合矿浸出液中，镍离子浓度为80-120g/L，钴离子浓度为5-15g/L，杂质金属离子总浓度为20-30g/L；优选地，所述杂质金属离子包括锰离子、镁离子、铜离子以及锌离子；优选地，所述杂质金属离子还包括钙离子。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述第一萃取的萃取相比O/A为(0.2-5):1；优选地，步骤(2)所述第一萃取的温度为20-70℃；优选地，步骤(2)所述第一萃取的混合转速为150-450rpm；优选地，步骤(2)所述第一萃取的时间为0.05-0.5h；优选地，步骤(2)所述第一萃取为2-8级逆流萃取。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述分相后得到含杂质的有机相，所述含杂质的有机相经过第一反萃与再生，得到第一协同萃取剂并循环利用；优选地，所述第一反萃所用酸剂的浓度为0.1-6mol/L。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述第二萃取的萃取相比O/A、温度、混合转速以及时间与步骤(2)所述第一萃取的萃取相比O/A、温度、混合转速以及时间相同；优选地，步骤(3)所述第二萃取为2-8级逆流萃取。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述分相后得到含杂质的有机相，所述含杂质的有机相经过第二反萃与再生，得到第二协同萃取剂并循环利用；优选地，所述第二反萃所用酸剂的浓度与所述第一反萃所用酸剂的浓度相同。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合矿浸出液萃取除杂的方法，采用高氯酸从硫化镍与红土镍的混合矿中浸出金属离子，并从浸出液中萃取除去杂质离子，并且不引入新的杂质，具有除杂质效果好、操作简单的优点。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种混合矿浸出液萃取除杂的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将硫化镍与红土镍的混合矿采用高氯酸浸出，所得浸出液经过浓缩处理，得到混合矿浸出液；
(2)将第一有机相与步骤(1)所得混合矿浸出液混合进行第一萃取，分相后得到含镍镁的萃余液；
(3)将第二有机相与步骤(2)所得含镍镁的萃余液混合进行第二萃取，分相后得到硫酸镍溶液；
步骤(2)所述第一有机相为第一协同萃取剂与稀释剂组成的有机相经过钠皂转为镍皂后得到的第一有机相；步骤(3)所述第二有机相为第二协同萃取剂与稀释剂组成的有机相经过钠皂转为镍皂后得到的第二有机相。
本发明提供的混合矿浸出液萃取除杂的方法，首先采用高氯酸对硫化镍与红土镍的混合矿浸出得到浸出液，高氯酸本身具备强氧化性，因此浸出时无需加压或者添加氧化剂；通过采取协同萃取剂，与单一萃取剂相比，杂质离子的选择性好且萃取率高；在不引入新的杂质离子的情况下，将有机相皂化由钠皂转为镍皂，对混合矿浸出液进行两段萃取，最终可以得到高纯度的硫酸镍溶液。
本发明中将有机相皂化由钠皂转为镍皂，具体地说，是首先采用钠皂将钠离子引入有机相，有机相与水相接触发生离子交换，水相中的杂质离子进入有机相，有机相中的钠离子进入水相，最终得到的水相为含镍、钠溶液，钠皂后先用镍离子与钠离子进行交换使有机相中的阳离子变成镍离子，然后再与水相接触发生离子交换，镍离子进入水相，杂质离子进入有机相，这时溶液中仅有镍离子，从而能够得到高纯度的硫酸镍溶液。
优选地，步骤(1)所述高氯酸的浓度为1-8mol/L，例如可以是1mol/L、3mol/L、5mol/L、6mol/L或8mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述浓缩处理采用离子交换树脂进行。
本发明中采用离子交换树脂进行浓缩处理，离子交换树脂本身具有阴、阳离子，阳离子交换树脂是由磺酸基、羧基以及苯酚基构成，其中的氢离子会与溶液中的金属离子进行交换，把有用金属离子交换到树脂上，交换下来氢离子到溶液中，而溶液中留下杂质离子，再把树脂上有用的金属离子采用解析剂硫酸进行解析、浓缩，从而实现了初步除杂浓缩的效果；
另外，需要说明的是，本发明所得硫酸镍溶液中的硫酸根离子一方面来自硫化镍矿中的硫经氧化得到的硫酸盐，另一方面来自浓缩处理中的解析剂硫酸，而步骤(1)所述浸出液经过浓缩处理，其中的氯离子在树脂解析时已转为硫酸根离子。
优选地，步骤(1)所述浓缩处理在常温下进行。
优选地，步骤(1)所述浓缩处理中控制离子交换树脂床的流速为1-8BV/h，例如可以是1BV/h、3BV/h、5BV/h、6BV/h或8BV/h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，以总质量百分含量为100wt％计，所述第一协同萃取剂与稀释剂组成的有机相中，第一协同萃取剂为10-60wt％，余量为稀释剂。
所述第一协同萃取剂的质量百分含量为10-60wt％，例如可以是10wt％、20wt％、30wt％、40wt％或60wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一协同萃取剂包括P204与P507。
优选地，以总质量百分含量为100wt％计，所述第一协同萃取剂中，P204为10-90wt％，余量为P507。
所述第一协同萃取剂中P204的质量百分含量为10-90wt％，例如可以是10wt％、30wt％、50wt％、70wt％或90wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，以总质量百分含量为100wt％计，所述第二协同萃取剂与稀释剂组成的有机相中，第二协同萃取剂为10-60wt％，余量为稀释剂。
所述第二协同萃取剂的质量百分含量为10-60wt％，例如可以是10wt％、20wt％、30wt％、40wt％或60wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二协同萃取剂包括P507与C272。
优选地，以总质量百分含量为100wt％计，所述第二协同萃取剂中，P507为10-90wt％，余量为C272。
所述第二协同萃取剂中，P507的质量百分含量为10-90wt％，例如可以是10wt％、30wt％、50wt％、70wt％或90wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述稀释剂包括磺化煤油。
优选地，所述钠皂的皂化度为10％-70％，例如可以是10％、20％、50％、60％或70％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述镍皂的皂化度为10％-80％，例如可以是10％、30％、60％、70％或80％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，对所述镍皂后得到的硫酸钠溶液进行回收处理。
优选地，步骤(1)所述混合矿浸出液中，镍离子浓度为80-120g/L，钴离子浓度为5-15g/L，杂质金属离子总浓度为20-30g/L。
所述混合矿浸出液中镍离子浓度为80-120g/L，例如可以是80g/L、90g/L、100g/L、110g/L或120g/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述混合矿浸出液中钴离子浓度为5-15g/L，例如可以是5g/L、8g/L、10g/L、12g/L或15g/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述混合矿浸出液中杂质金属离子总浓度为20-30g/L，例如可以是20g/L、22g/L、25g/L、28g/L或30g/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述杂质金属离子包括锰离子、镁离子、铜离子以及锌离子。
优选地，所述杂质金属离子还包括钙离子。
优选地，步骤(2)所述第一萃取的萃取相比O/A为(0.2-5):1，例如可以是0.2:1、0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1或5:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第一萃取的温度为20-70℃，例如可以是20℃、30℃、50℃、60℃或70℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第一萃取的混合转速为150-450rpm，例如可以是150rpm、200rpm、250rpm、350rpm或450rpm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第一萃取的时间为0.05-0.5h，例如可以是0.05h、0.1h、0.2h、0.3h或0.5h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第一萃取为2-8级逆流萃取，例如可以是2级、4级、6级或8级，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述分相后得到含杂质的有机相，所述含杂质的有机相经过第一反萃与再生，得到第一协同萃取剂并循环利用。
本发明所用萃取体系的萃取剂可以循环利用，且反萃操作简单。
优选地，所述第一反萃所用酸剂的浓度为0.1-6mol/L，例如可以是0.1mol/L、1mol/L、3mol/L、5mol/L或6mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一协同萃取剂采用纯水进行洗涤。
优选地，步骤(3)所述第二萃取的萃取相比O/A、温度、混合转速以及时间与步骤(2)所述第一萃取的萃取相比O/A、温度、混合转速以及时间相同。
优选地，步骤(3)所述第二萃取为2-8级逆流萃取，例如可以是2级、4级、6级或8级，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述分相后得到含杂质的有机相，所述含杂质的有机相经过第二反萃与再生，得到第二协同萃取剂并循环利用。
优选地，所述第二反萃所用酸剂的浓度与所述第一反萃所用酸剂的浓度相同。
优选地，所述第二协同萃取剂采用纯水进行洗涤。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的混合矿浸出液萃取除杂的方法，首先采用高氯酸对硫化镍与红土镍的混合矿浸出得到浸出液，高氯酸本身具备强氧化性，因此浸出时无需加压或者添加氧化剂；通过采取协同萃取剂，与单一萃取剂相比，杂质离子的选择性好且萃取率高，协同萃取剂还可以循环使用；在不引入新的杂质离子的情况下，将有机相皂化由钠皂转为镍皂，对混合矿浸出液进行萃取，最终可以得到高纯度的硫酸镍溶液；所述方法操作简单、除杂效果好，适用于工业规模化生产。
（发明人：周竹林;阮丁山;李长东;陈若葵;饶金山;廖宇龙）