一種鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法
2023-07-21 20:20:31 1
一種鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法
【專利摘要】本發明公開一種鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法，屬於溼法冶金【技術領域】。本發明採用針鐵礦法除去鎳鈷礦生物浸出液中的鐵，除鐵率在99.9%以上；針對除鐵後溶液中高濃度的鎂離子，採用氟化鈉沉澱法進行脫鎂，除鎂率達99.9%以上。經過針鐵礦法除鐵和NaF沉澱法除鎂後，浸出液中鐵離子含量低於0.01g·L-1，鎂含量低於0.07g·L-1；對除鎂後溶液中的鎳鈷離子採用P507萃取的方法進行分離；然後對P507負載有機相採用6g·L-1硫酸的水溶液進行反萃分離；本發明成功的實現了對鎳鈷礦生物浸出液的除雜和鈷鎳的分離提取；本發明工藝流程簡單，設備簡單，成本較低，除雜率高，鎳鈷分離比較完全，並且在整個工藝過程中鎳鈷的損失很小。
【專利說明】一種鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法，屬於溼法冶金【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鎳、鈷是重要的有色金屬，具有抗腐蝕、抗氧化、高強度、延展性好等特點，廣泛應用於製造高強度合金，硬度合金，抗腐蝕合金，精密儀器合金等合金材料。
[0003]鈷、鎳是化學性質非常相近的過渡金屬，在礦中常共生、伴生。在鎳鈷礦中含有大量的戰略金屬鈷和鎳，採用生物冶金技術從鎳鈷礦中回收鈷和鎳具有重要的經濟價值和環保意義。在鎳鈷礦的生物浸出過程中鎂和鐵等金屬元素將被浸出而進入生物浸出液。由於浸出液中存在鐵鎂等雜質，導致鎳鈷的分離困難，所以要有效的分離提取鎳鈷，首先必須先將浸出液中的鐵鎂等雜質除去或者使其低於一定的濃度。
[0004]由於生物浸出過程需要鐵而且礦物浸出過程產鐵，導致鐵離子在生物浸出液中不斷累積，嚴重影響鎳鈷礦生物浸出液中鎳鈷的分離提取，因此需要研究生物浸出液的除鐵技術。目前工業上主要應用的主要除鐵方法有鐵礬法、赤鐵礦法。鐵礬除鐵法是一種常壓除鐵的方法。在溼法冶金工業中，鐵礬沉鐵法具有沉澱速率快、除鐵效果好、渣比較穩定優點。而正是由於鐵礬的穩定，不易被降解，且其含鐵量較低無法被再利用，因此鐵礬法存在的最大缺陷是環境壓力大，汙染嚴重。赤鐵礦法除鐵的操作溫度較高，一般在200°C左右，在高溫及控制較高的溶液PH條件下，溶液中的Fe3+便水解形成赤鐵礦渣，鐵渣的過濾性能良好。赤鐵礦法沉澱除鐵工業應用較少，目前只在鋅冶煉中有應用。
[0005]鎳、鈷元素具有很多相似的物理化學性質，常出現在一起，使得兩者的分離極為困難。因此鎳、鈷分離與回收技術的研究特別值得關注。多年來，許多冶金研究者進行了大量的研究工作。目前，冶金工業上主要的鎳鈷分離方法有:化學沉澱法、離子交換法和溶劑萃取法。化學沉澱法操作簡單、工藝成熟，在鎳、鈷分離中得到廣泛應用，但沉澱法對鈷、鎳的選擇性低，得不到較純的產品，需要後續處理，生產成本高。離子交換法雖分離速度快、回收率高、分離效果好，但還未大規模應用，仍處在實驗室研究階段。相對而言，溶劑萃取法由於具有分離效果好、金屬回收率高、易於實現自動化、有機試劑可以循環利用等特點，而被廣泛應用於鎳、鈷的提取和分離。
[0006]申請專利號為:CN103184337A，名稱為:低品位硫化礦生物浸出液鎳鈷協萃分離提取，申請專利權人為:北京有色金屬研究總院，該申請所述方法首先採用生物成礬沉澱法除鐵，然後採用P204萃取法除鐵浸出液中的鈣鎂等雜質，最後採用協萃與反萃相結合實現鎳鈷分離分離提取。
[0007]從上述文獻了解到:採用生物成礬沉澱法除鐵雖然除鐵率相對較高，在95%以上，但是對於含鐵量較高的浸出液，即使除鐵後浸出液然後含有較多鐵離子，影響後續分離提取；在用P204萃取除去鈣鎂雜質的同時也會存在不足之處，如一部分鎳鈷離子會被一起萃到有機相中，造成鎳鈷離子的分離困難以及回收率低。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於提供一種鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法，所述方法通過針鐵礦法除鐵、氟化鈉沉澱法除鐵和萃取法來實現，具體包括以下步驟:
(O首先製備針鐵礦晶種，然後在PH值為2?5、反應溫度為5(T90°C、氧化劑濃度為4?10%的H2O2，沉澱時間為2(T80min條件下除鐵；
(2)在pH值為3飛、反應時間為2(T80min、NaF用量為理論用量的廣2倍和反應溫度為5(T90°C條件下採用氟化鈉沉澱除鎂；
(3)採用P507為萃取劑，其濃度為2?8%，在pH為2?5、相比0/A為1:3?2:1，溫度為25?40°C和時間為4?10min條件下萃取鎳鈷；
(4)採用r8g/L的硫酸進行反萃。
[0009]本發明的有益效果在於:
(1)傳統除鐵一般使用成礬法除鐵，雖然除鐵率相對較高，在95%以上，但針對本發明研究對象為低濃度高雜質鎳鈷礦生物浸出液，採用針鐵礦法除鐵，除鐵率比使用成礬法高，在99.9%以上；
(2)對於低濃度鎳鈷礦生物浸出液，傳統大多使用萃取法除鎂，本發明針對MgF2的濃度積為6.4 X 1-9,而NiF2和CoF2為可溶物，採用化學沉澱法就實現含鎂鈷鎳溶液除鎂，除鎂率高，在99.9%以上，比使用其他試劑時除鎂率高，浸出液中鎂的殘留量少，並且氟化鈉成本低，比大多數的萃取劑便宜，降低了試驗成本；
(3)雖然經過除鐵、除鎂，但浸出液中鎳鈷的損失小，最終鎳鈷直收率大於98%
(4)本發明在除雜以後，對於鎳鈷生物浸出液，採用萃取與反萃相結合，總的分離係數相當高，為4523.06，分離效果良好；
(5)本發明流程簡單，設備簡單，成本較低，對環境不會造成汙染，為溼法冶金中鎳鈷溶液的分離除雜提供了一種新途徑。
[0010]
【專利附圖】
【附圖說明】
圖1為本發明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護範圍並不限於所述內容。
[0012]實施例1
本實施例以某礦山的鎳鈷礦生物浸出液為處理對象，所述浸出液的成分及含量為=C0為 1.79 g.L-1、Ni 為 7.73 g.L-1，Fe 為 19.99 g.L-1，Mg 為 20.01 g.L'
[0013]本實施例所述鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法(如圖1所示)，具體包括以下步驟:
(1)取鎳鈷礦生物浸出液200ml於燒杯，製備針鐵礦晶種，然後在pH值為2、反應溫度為50°C、氧化劑濃度為6%的H2O2，沉澱時間為Ih條件下除鐵；
(2)在pH值為3、反應時間為20min、NaF用量為理論用量的1.5倍和反應溫度為80°C條件下採用氟化鈉沉澱除鎂； (3)採用P507為萃取劑，其濃度為2%，即2%P507+10%TBP+88%磺化煤油，在pH為2、相比Ο/A為1:2，溫度為25°C和時間為6min條件下萃取鎳鈷；
(4)為了回收油相中的鈷，使用硫酸溶液對浸出液進行反萃取，反萃過程中的硫酸濃度為 4g/L。
[0014]經過以上工藝步驟對鎳鈷礦生物浸出液進行除雜與鎳鈷分離，除雜率和鎳鈷回收率不太理想，最終除鐵率只有65%，除鎂率在84%左右，鈷的回收率為80.8%，鎳的回收率為75.0%，總的分離係數為500.08。
[0015]實施例2
本實施例以某礦山的鎳鈷礦生物浸出液為處理對象，所述浸出液的成分及含量為=Co為 1.85 g.L-1、Ni 為 7.87 g.L-1，Fe 為 20.20 g.L-1，Mg 為 21.02 g.L'
[0016]本實施例所述鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法(如圖1所示)，具體包括以下步驟:
(1)取鎳鈷礦生物浸出液200ml於燒杯，製備針鐵礦晶種，然後在pH值為5、反應溫度為90°C、氧化劑濃度為6%的H2O2，沉澱時間為Ih條件下除鐵；
(2)在pH值為6、反應時間為80min、NaF用量為理論用量的1.5倍和反應溫度為80°C條件下採用氟化鈉沉澱除鎂；
(3)採用P507為萃取劑，其濃度為8%，即8%P507+10%TBP+82%磺化煤油，在pH為5、相比0/A為1:2，溫度為40°C和時間為6min條件下萃取鎳鈷；
(4)為了回收油相中的鈷，使用硫酸溶液對浸出液進行反萃取，反萃過程中的硫酸濃度為 5g/L。
[0017]經過以上工藝步驟對鎳鈷礦生物浸出液進行除雜與鎳鈷分離，雖然除鎂率和除鐵都很理想，在99.9%以上，但是鎳鈷回收率很不理想，鈷的回收率只有為60.8%，鎳的回收率為55.0%,總的分離係數為109.08。
[0018]實施例3
本實施例以某礦山的鎳鈷礦生物浸出液為處理對象，所述浸出液的成分及含量為=Co為 1.65 g.L-1、Ni 為 7.22 g.L-1，Fe 為 21.29 g.L-1，Mg 為 21.21 g.L'
[0019]本實施例所述鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法(如圖1所示)，具體包括以下步驟:
(1)取鎳鈷礦生物浸出液200ml於燒杯，製備針鐵礦晶種，然後在pH值為3、反應溫度為70°C、氧化劑濃度為4%的H2O2，沉澱時間為20min條件下除鐵；
(2)在pH值為4、反應時間為60min、NaF用量為理論用量的I倍和反應溫度為50°C條件下採用氟化鈉沉澱除鎂；
(3)採用P507為萃取劑，其濃度為5%，即5%P507+10%TBP+85%磺化煤油，在pH為4、相比0/A為1:3，溫度為30°C和時間為4min條件下萃取鎳鈷；
(4)為了回收油相中的鈷，使用硫酸溶液對浸出液進行反萃取，反萃過程中的硫酸濃度為 7g/L。
[0020]經過以上工藝步驟對鎳鈷礦生物浸出液進行除雜與鎳鈷分離，除鐵率為95%，除鎂率在99.9%以上，但是鎳鈷回收率很是不太理想，鈷的回收率為85.8%，鎳的回收率為82.0%，總的分離係數為1009.08。
[0021]實施例4
本實施例以某礦山的鎳鈷礦生物浸出液為處理對象，所述浸出液的成分及含量為=Co為 1.71 g.L-1、Ni 為 7.03 g.L-1，Fe 為 22.23 g.L-1，Mg 為 22.01 g.L'
[0022]本實施例所述鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法(如圖1所示)，具體包括以下步驟:
(1)取鎳鈷礦生物浸出液200ml於燒杯，製備針鐵礦晶種，然後在pH值為3、反應溫度為70°C、氧化劑濃度為10%的H2O2，沉澱時間為80min條件下除鐵；
(2)在pH值為4、反應時間為60min、NaF用量為理論用量的2倍和反應溫度為90°C條件下採用氟化鈉沉澱除鎂；
(3)採用P507為萃取劑，其濃度為5%，即5%P507+10%TBP+85%磺化煤油，在pH為4、相比0/A為2:1，溫度為30°C和時間為1min條件下萃取鎳鈷；
(4)為了回收油相中的鈷，使用硫酸溶液對浸出液進行反萃取，反萃過程中的硫酸濃度為 8g/L。
[0023]經過以上工藝步驟對鎳鈷礦生物浸出液進行除雜與鎳鈷分離，除雜率和金屬回收率都比較理想，除鐵率和除鎂率都在99.9%以上，鈷的回收率只有為92.8%，鎳的回收率為90.0%。總的分離係數為2109.04。
[0024]實施例5
本實施例以某礦山的鎳鈷礦生物浸出液為處理對象，所述浸出液的成分及含量為=Co為 1.71 g.L-1、Ni 為 7.03 g.L-1，Fe 為 22.23 g.L-1，Mg 為 22.01 g.L'
[0025]本實施例所述鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法(如圖1所示)，具體包括以下步驟:
(1)取鎳鈷礦生物浸出液200ml於燒杯，製備針鐵礦晶種，然後在pH值為4、反應溫度為70°C、氧化劑濃度為8%的H2O2，沉澱時間為Ih條件下除鐵；
(2)在pH值為3、反應時間為lh、NaF用量為理論用量的1.5倍和反應溫度為80°C條件下採用氟化鈉沉澱除鎂；
(3)採用P507為萃取劑，其濃度為5%，即5%P507+10%TBP+85%磺化煤油，在pH為4、相比0/A為1:2，溫度為25°C和時間為6min條件下萃取鎳鈷；
(4)使用硫酸溶液對浸出液進行反萃取，反萃過程中的硫酸濃度為6g/L。
[0026]經過以上工藝步驟對鎳鈷礦生物浸出液進行除雜與鎳鈷分離，最終除鐵率和除鎂率都大於99.9%，鈷的回收率為98.5%，鎳的回收率為98.1%，總的分離係數相當高，為4523.06。
【權利要求】
1.一種鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法，其特徵在於:具體包括以下步驟: (1)採用針鐵礦法除去鎳鈷礦生物浸出液中的鐵； (2)對除鐵後的生物浸出液，採用氟化鈉沉澱法除鎂； (3)針對除鐵和除鎂的鎳鈷生物浸出液，採用萃取法分離提取鎳鈷。
2.根據權利要求1所述鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法，其特徵在於:步驟(I)所述針鐵礦法首先製備針鐵礦晶種，然後在PH值為2?5、反應溫度為5(T90°C、氧化劑為濃度4?10%的H2O2，沉澱時間為2(T80min條件下除鐵。
3.根據權利要求1所述鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法，其特徵在於:步驟(2)所述氟化鈉沉澱法除鎂的沉澱劑為氟化鈉，除鎂條件為pH值為3飛、反應時間為2(T80min、NaF用量為理論用量的f 2倍和反應溫度為5(T90°C。
4.根據權利要求1所述鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法，其特徵在於:步驟(3)中所述萃取法分離所用的萃取劑為P507，萃取劑濃度為2?8% ;萃取分離條件為pH為2?5、相比0/A為1:3?2:1,溫度為25?40°C,時間為4"!Omin ;反萃過程中的硫酸濃度為4?8g/L。
【文檔編號】C22B3/46GK104404267SQ201410614868
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】彭金輝, 崔維, 王仕興, 張利波 申請人:昆明理工大學