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(fā)明公開(kāi)一種鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法，屬于濕法冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明采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(duì)除鐵后溶液中高濃度的鎂離子，采用氟化鈉沉淀法進(jìn)行脫鎂，除鎂率達(dá)99.9%以上。經(jīng)過(guò)針鐵礦法除鐵和NaF沉淀法除鎂后，浸出液中鐵離子含量低于0.01g·L-1，鎂含量低于0.07g·L-1；對(duì)除鎂后溶液中的鎳鈷離子采用P507萃取的方法進(jìn)行分離；然后對(duì)P507負(fù)載有機(jī)相采用6g·L-1硫酸的水溶液進(jìn)行反萃分離；本發(fā)明成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)鎳鈷礦生物浸出液的除雜和鈷鎳的分離提??；本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低，除雜率高，鎳鈷分離比較完全，并且在整個(gè)工藝過(guò)程中鎳鈷的損失很小。
【專利說(shuō)明】一種鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎳鈷礦生物浸出液除雜和鎳鈷分離提取方法，屬于濕法冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鎳、鈷是重要的有色金屬，具有抗腐蝕、抗氧化、高強(qiáng)度、延展性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于制造高強(qiáng)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(xué)性質(zhì)非常相近的過(guò)渡金屬，在礦中常共生、伴生。在鎳鈷礦中含有大量的戰(zhàn)略金屬鈷和鎳，采用生物冶金技術(shù)從鎳鈷礦中回收鈷和鎳具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保意義。在鎳鈷礦的生物浸出過(guò)程中鎂和鐵等金屬元素將被浸出而進(jìn)入生物浸出液。由于浸出液中存在鐵鎂等雜質(zhì)，導(dǎo)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(zhì)除去或者使其低于一定的濃度。
[0004]由于生物浸出過(guò)程需要鐵而且礦物浸出過(guò)程產(chǎn)鐵，導(dǎo)致鐵離子在生物浸出液中不斷累積，嚴(yán)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(shù)。目前工業(yè)上主要應(yīng)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。在濕法冶金工業(yè)中，鐵礬沉鐵法具有沉淀速率快、除鐵效果好、渣比較穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)。而正是由于鐵礬的穩(wěn)定，不易被降解，且其含鐵量較低無(wú)法被再利用，因此鐵礬法存在的最大缺陷是環(huán)境壓力大，污染嚴(yán)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(guò)濾性能良好。赤鐵礦法沉淀除鐵工業(yè)應(yīng)用較少，目前只在鋅冶煉中有應(yīng)用。
[0005]鎳、鈷元素具有很多相似的物理化學(xué)性質(zhì)，常出現(xiàn)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(shù)的研究特別值得關(guān)注。多年來(lái)，許多冶金研究者進(jìn)行了大量的研究工作。目前，冶金工業(yè)上主要的鎳鈷分離方法有:化學(xué)沉淀法、離子交換法和溶劑萃取法?；瘜W(xué)沉淀法操作簡(jiǎn)單、工藝成熟，在鎳、鈷分離中得到廣泛應(yīng)用，但沉淀法對(duì)鈷、鎳的選擇性低，得不到較純的產(chǎn)品，需要后續(xù)處理，生產(chǎn)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(guī)模應(yīng)用，仍處在實(shí)驗(yàn)室研究階段。相對(duì)而言，溶劑萃取法由于具有分離效果好、金屬回收率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、有機(jī)試劑可以循環(huán)利用等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于鎳、鈷的提取和分離。
[0006]申請(qǐng)專利號(hào)為:CN103184337A，名稱為:低品位硫化礦生物浸出液鎳鈷協(xié)萃分離提取，申請(qǐng)專利權(quán)人為:北京有色金屬研究總院，該申請(qǐng)所述方法首先采用生物成礬沉淀法除鐵，然后采用P204萃取法除鐵浸出液中的鈣鎂等雜質(zhì)，最后采用協(xié)萃與反萃相結(jié)合實(shí)現(xiàn)鎳鈷分離分離提取。
[0007]從上述文獻(xiàn)了解到:采用生物成礬沉淀法除鐵雖然除鐵率相對(duì)較高，在95%以上，但是對(duì)于含鐵量較高的浸出液，即使除鐵后浸出液然后含有較多鐵離子，影響后續(xù)分離提??；在用P204萃取除去鈣鎂雜質(zhì)的同時(shí)也會(huì)存在不足之處，如一部分鎳鈷離子會(huì)被一起萃到有機(jī)相中，造成鎳鈷離子的分離困難以及回收率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于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(guò)針鐵礦法除鐵、氟化鈉沉淀法除鐵和萃取法來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體包括以下步驟:
(O首先制備針鐵礦晶種，然后在PH值為2?5、反應(yīng)溫度為5(T90°C、氧化劑濃度為4?10%的H2O2，沉淀時(shí)間為2(T80min條件下除鐵；
(2)在pH值為3飛、反應(yīng)時(shí)間為2(T80min、NaF用量為理論用量的廣2倍和反應(yīng)溫度為5(T90°C條件下采用氟化鈉沉淀除鎂；
(3)采用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(shí)間為4?10min條件下萃取鎳鈷；
(4)采用r8g/L的硫酸進(jìn)行反萃。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)傳統(tǒng)除鐵一般使用成礬法除鐵，雖然除鐵率相對(duì)較高，在95%以上，但針對(duì)本發(fā)明研究對(duì)象為低濃度高雜質(zhì)鎳鈷礦生物浸出液，采用針鐵礦法除鐵，除鐵率比使用成礬法高，在99.9%以上；
(2)對(duì)于低濃度鎳鈷礦生物浸出液，傳統(tǒng)大多使用萃取法除鎂，本發(fā)明針對(duì)MgF2的濃度積為6.4 X 1-9,而NiF2和CoF2為可溶物，采用化學(xué)沉淀法就實(shí)現(xiàn)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(shí)除鎂率高，浸出液中鎂的殘留量少，并且氟化鈉成本低，比大多數(shù)的萃取劑便宜，降低了試驗(yàn)成本；
(3)雖然經(jīng)過(guò)除鐵、除鎂，但浸出液中鎳鈷的損失小，最終鎳鈷直收率大于98%
(4)本發(fā)明在除雜以后，對(duì)于鎳鈷生物浸出液，采用萃取與反萃相結(jié)合，總的分離系數(shù)相當(dāng)高，為4523.06，分離效果良好；
(5)本發(fā)明流程簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，為濕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(shuō)明】
圖1為本發(fā)明工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0012]實(shí)施例1
本實(shí)施例以某礦山的鎳鈷礦生物浸出液為處理對(duì)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，F(xiàn)e 為 19.99 g.L-1，Mg 為 20.01 g.L'
[0013]本實(shí)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于燒杯，制備針鐵礦晶種，然后在pH值為2、反應(yīng)溫度為50°C、氧化劑濃度為6%的H2O2，沉淀時(shí)間為Ih條件下除鐵；
(2)在pH值為3、反應(yīng)時(shí)間為20min、NaF用量為理論用量的1.5倍和反應(yīng)溫度為80°C條件下采用氟化鈉沉淀除鎂； (3)采用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(shí)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(duì)浸出液進(jìn)行反萃取，反萃過(guò)程中的硫酸濃度為 4g/L。
[0014]經(jīng)過(guò)以上工藝步驟對(duì)鎳鈷礦生物浸出液進(jìn)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%，總的分離系數(shù)為500.08。
[0015]實(shí)施例2
本實(shí)施例以某礦山的鎳鈷礦生物浸出液為處理對(duì)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，F(xiàn)e 為 20.20 g.L-1，Mg 為 21.02 g.L'
[0016]本實(shí)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于燒杯，制備針鐵礦晶種，然后在pH值為5、反應(yīng)溫度為90°C、氧化劑濃度為6%的H2O2，沉淀時(shí)間為Ih條件下除鐵；
(2)在pH值為6、反應(yīng)時(shí)間為80min、NaF用量為理論用量的1.5倍和反應(yīng)溫度為80°C條件下采用氟化鈉沉淀除鎂；
(3)采用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(shí)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(duì)浸出液進(jìn)行反萃取，反萃過(guò)程中的硫酸濃度為 5g/L。
[0017]經(jīng)過(guò)以上工藝步驟對(duì)鎳鈷礦生物浸出液進(jìn)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%,總的分離系數(shù)為109.08。
[0018]實(shí)施例3
本實(shí)施例以某礦山的鎳鈷礦生物浸出液為處理對(duì)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，F(xiàn)e 為 21.29 g.L-1，Mg 為 21.21 g.L'
[0019]本實(shí)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于燒杯，制備針鐵礦晶種，然后在pH值為3、反應(yīng)溫度為70°C、氧化劑濃度為4%的H2O2，沉淀時(shí)間為20min條件下除鐵；
(2)在pH值為4、反應(yīng)時(shí)間為60min、NaF用量為理論用量的I倍和反應(yīng)溫度為50°C條件下采用氟化鈉沉淀除鎂；
(3)采用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(shí)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(duì)浸出液進(jìn)行反萃取，反萃過(guò)程中的硫酸濃度為 7g/L。
[0020]經(jīng)過(guò)以上工藝步驟對(duì)鎳鈷礦生物浸出液進(jìn)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%，總的分離系數(shù)為1009.08。
[0021]實(shí)施例4
本實(shí)施例以某礦山的鎳鈷礦生物浸出液為處理對(duì)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，F(xiàn)e 為 22.23 g.L-1，Mg 為 22.01 g.L'
[0022]本實(shí)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于燒杯，制備針鐵礦晶種，然后在pH值為3、反應(yīng)溫度為70°C、氧化劑濃度為10%的H2O2，沉淀時(shí)間為80min條件下除鐵；
(2)在pH值為4、反應(yīng)時(shí)間為60min、NaF用量為理論用量的2倍和反應(yīng)溫度為90°C條件下采用氟化鈉沉淀除鎂；
(3)采用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(shí)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(duì)浸出液進(jìn)行反萃取，反萃過(guò)程中的硫酸濃度為 8g/L。
[0023]經(jīng)過(guò)以上工藝步驟對(duì)鎳鈷礦生物浸出液進(jìn)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%?？偟姆蛛x系數(shù)為2109.04。
[0024]實(shí)施例5
本實(shí)施例以某礦山的鎳鈷礦生物浸出液為處理對(duì)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，F(xiàn)e 為 22.23 g.L-1，Mg 為 22.01 g.L'
[0025]本實(shí)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于燒杯，制備針鐵礦晶種，然后在pH值為4、反應(yīng)溫度為70°C、氧化劑濃度為8%的H2O2，沉淀時(shí)間為Ih條件下除鐵；
(2)在pH值為3、反應(yīng)時(shí)間為lh、NaF用量為理論用量的1.5倍和反應(yīng)溫度為80°C條件下采用氟化鈉沉淀除鎂；
(3)采用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(shí)間為6min條件下萃取鎳鈷；
(4)使用硫酸溶液對(duì)浸出液進(jìn)行反萃取，反萃過(guò)程中的硫酸濃度為6g/L。
[0026]經(jīng)過(guò)以上工藝步驟對(duì)鎳鈷礦生物浸出液進(jìn)行除雜與鎳鈷分離，最終除鐵率和除鎂率都大于99.9%，鈷的回收率為98.5%，鎳的回收率為98.1%，總的分離系數(shù)相當(dāng)高，為4523.06。
【權(quán)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，其特征在于:具體包括以下步驟: (1)采用針鐵礦法除去鎳鈷礦生物浸出液中的鐵； (2)對(duì)除鐵后的生物浸出液，采用氟化鈉沉淀法除鎂； (3)針對(duì)除鐵和除鎂的鎳鈷生物浸出液，采用萃取法分離提取鎳鈷。
2.根據(jù)權(quán)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，其特征在于:步驟(I)所述針鐵礦法首先制備針鐵礦晶種，然后在PH值為2?5、反應(yīng)溫度為5(T90°C、氧化劑為濃度4?10%的H2O2，沉淀時(shí)間為2(T80min條件下除鐵。
3.根據(jù)權(quán)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，其特征在于:步驟(2)所述氟化鈉沉淀法除鎂的沉淀劑為氟化鈉，除鎂條件為pH值為3飛、反應(yīng)時(shí)間為2(T80min、NaF用量為理論用量的f 2倍和反應(yīng)溫度為5(T90°C。
4.根據(jù)權(quán)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，其特征在于: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(shí)間為4"!Omin ;反萃過(guò)程中的硫酸濃度為4?8g/L。
【文檔編號(hào)】C22B3/46GK104404267SQ201410614868
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】彭金輝, 崔維, 王仕興, 張利波 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)