一种不必预先氧化直接萃取分离二阶鈷、铁、锰的方法技术

本发明专利技术属于有色金属湿法冶金领域，特别涉及一种从氯化物溶液中不经预先氧化直接萃取分离二价钴、铁、锰的工艺。用氯化季铵为萃取剂，加入一种有机酸添加剂可改变二价铁萃合物的稳定性，使其不能被水反萃，却能被无机酸完全反萃。故不必预先氧化二价铁，经萃取－洗涤－分步反萃等步骤可将二价钴、铁、锰分离开来。本工艺流程简短；劳动强度低；酸碱消耗及能耗低；不产生新的污染。钴的回收率可达９６％，比硫化沉淀法提高３０％以上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有色金属湿法冶金领域，是一种从含二价钴、铁、锰的氯化物溶液中提取钴的方法，特别涉及不经预先氧化除铁而直接萃取分离二价钴、铁、锰的工艺。分离二价钴、铁、锰是湿法冶金过程中经常遇到的问题。如某工厂在生产过程中产生含二价钴、铁、锰离子的废水，其中氯化钠接近饱和。传统的分离方法是沉淀分离法和萃取分离法。沉淀分离法是用氧化—沉淀除去铁、锰等杂质，然后再以硫化鈉沉淀钴或氯气氧化—中和沉淀钴的方法回收钴。沉淀分离法的工艺流程冗长，劳动强度大，化工原料及能源消耗高，钴的回收率低且造成环境二次污染。目前某工厂生产过程中产生的含二价钴、铁、锰离子的废水，就是采用氧化—沉淀除铁、锰，硫化沉淀回收钴的方法。钴的回收率仅为65％左右。大量钴的流失不仅严重地污染了环境，而且每年造成直接损失高达100多万元。萃取分离二价钴、铁、锰也是常用的的方法之一，通常是先萃取除去铁、锰等杂质。一般都要先把二价铁氧化成三价铁才能有效地被萃取除去。最常用的磷类萃取剂萃取除铁、锰等杂质元素的工艺比较成熟，但对料液的pH要求较严，酸碱消耗较高。在氯化物介质中常用胺类萃取剂萃取过渡金属。对于含氯化钠接近饱和的体系而言，用季敛作萃取剂，除了预先氧化二价铁之外，还要把料液稀释才能达到优先萃铁而不萃钴的目的。既增加了工艺的复杂性，增加了水资源的消耗，酸碱消耗及能耗，又降低了钴的回收率。而用季铵直接萃取分离二价钴、铁、锰金属离子的应用研究尚未见报道。对钴而言，季铵是一种优良的萃取剂，尽管季铵对钴的萃取率较高而对二价铁和锰的萃取率较低。但用季铵从接近饱和的氯化钠溶液中萃取分离二价钴、铁、锰时，总有少量二价铁、锰和钴一起被共萃取。有机相中负荷钴的反萃比较容易，用纯水即可将其反萃下来。但同时也有少许和钴一起被共萃取的铁、锰被一起反萃下来。有机相中的锰可以用洗涤的方法除去，而铁却很难。因此用季铵直接萃取分离二价钴、铁、锰是困难的。尽管三价铁更易于被季铵萃取，但却和二价铁一样，一旦被季铵萃取就既难洗涤又易于和钴一起被反萃。所以很难把它和钴分离开来。从二价钴、铁、锰离子的萃取等温线看，三者的萃取分离也是相当困难的，特别是在氯离子浓度接近饱和时尤其如此。本专利技术的目的是提供一种不经预先氧化，从氯化物介质中用三烷基甲基氯化铵(分子式为R3R’NCl，其中R’为甲基，R碳链长度为8～10的烷基。以下简称三烷基甲基氯化铵)直接萃取分离二价钴、铁、锰，从而提高钴的回收率而不造成新的污染的方法。以取代目前该厂正在应用的氧化—沉淀除铁、锰，硫化沉淀回收钴的工艺。本专利技术既简化了工艺流程、降低了劳动强度，又节省酸碱消耗及能耗、提高整体经济效益而不污染环境，具有明显的经济效益和社会效益。本专利技术的目的是这样实现的采用了一种有机酸添加剂，有机相中添加了该添加剂后既不影响钴的萃取与反萃，也不影响洗涤除锰的效果。同时还能改变二价铁的萃合物的稳定性，从而改变了负荷有机相中钴、铁萃合物的反萃顺序。用纯水反萃钴时，铁基本上不被水所反萃。这是因为有机酸添加剂的加入使铁的萃合物变得比钴的萃合物更稳定。所以用纯水反萃时，有机相中的铁基本上不被反萃。反萃所得的氯化钴溶液含铁极微，符合生产优级工业氯化钴的标准。有机相中的铁又能被较稀的无机酸反萃完全，从而使有机相得到再生，略加澄清即可返回到萃取系统中循环使用。加入有机酸添加剂使萃取分离二价钴、铁、锰的工艺变得更加简单。可不必预先氧化二价铁，采用萃取—洗涤—分步反萃钴和铁的步骤即可使萃取分离二价钴、铁、锰的工艺过程得已实现。具体做法是1)以三烷基甲基氯化铵为萃取剂，以一种有机酸为添加剂，将二者配制成煤油溶液，通常称为有机相(O)。萃取剂在煤油中的浓度为0.1～0.7mol/L，添加剂在煤油中的浓度(V/V)为0.5～10％。有机酸如二-(2-乙基己基)磷酸。其方法是将二-(2-乙基己基)磷酸溶解于含萃取剂的煤油中，其浓度可根据料液的金属离子浓度确定。只要添加剂的浓度适当，即可实现不必预先氧化直接萃取分离二价钴、铁、锰的目的。2)料液通常又称水相(A)，是含二价钴、铁、锰离子的氯化物溶液。Co2+，Fe2+，Mn2+浓度范围分别为0.5～5.0；0.3～3.0；1.0～10g/L，溶液的酸度pH＝0.01～4.0。3)适当控制萃取过程萃取级数为3～8级，有机相与水相体积之比(O/A)为0.3～3，停留时间为3～10分钟，搅拌速度为400～800rpm，温度为10～50℃。4)洗涤过程控制洗涤液为可以含0～3g/L氯化钴的饱和氯化钠溶液，洗涤级数为1～5级，两相体积之比(O/A)为0.5～2，搅拌速度为400～800rpm，温度为10～50℃。5)第一步反萃—反萃钴的过程控制反萃钴用反萃剂为蒸馏水(反萃剂1)，反萃取级数为3～8级，两相体积之比(O/A)为10～1，搅拌速度为400～800rpm，温度为10～50℃。6)第二步反萃—反萃铁的过程控制反萃铁用反萃剂为稀无机酸(反萃剂2)，浓度为0.1～3.0mol/L。反萃取级数为1～5级，两相体积之比(O/A)为0.5～2，搅拌速度为400～800rpm，温度为10～50℃。无机酸如硫酸。其方法是将适量硫酸溶于蒸馏水中，配制成适当浓度的硫酸溶液—反萃剂2。只要硫酸的浓度适当，即可将有机相中的铁反萃完全，使有机相再生达到循环利用之目的。7)反萃后的有机相略加澄清即可返回萃取段循环使用。本专利技术的具体解决方案为一种不经预先氧化直接萃取分离二价钴、铁、锰，既提高了钴的回收率又不产生新污染的方法。其特征在于用一种适当的有机酸作添加剂。有机酸添加剂的加入可使有机相中二价铁的萃合物变得比钴的萃合物更稳定，从而改变了钴、铁萃合物的反萃顺序。用纯水反萃钴时，有机相中的铁基本上不被水所反萃，用较稀的无机酸又能将有机相中的铁完全反萃。从而使有机相再生，略加澄清即可返回到萃取系统中循环使用。使得萃取分离二价钴、铁、锰的工艺过程变得更加简单。不必预先氧化，直接采用萃取—洗涤—分步反萃钴和铁的步骤即可实现。具体措施如下1)将萃取剂三烷基甲基氯化铵溶解于普通煤油中，并加入一种有机酸添加剂获得有机相(O)。其中，萃取剂在煤油中的浓度在0.1～0.7mol/L之间；添加剂在煤油中的浓度(V/V)在0.5～10％之间；2)料液又称水相(A)，为含二价钴、铁、锰离子的氯化物溶液；Co2+，Fe2+，Mn2+浓度范围分别为0.5～5.0；0.3～3.0；1.0～10g/L，溶液的酸度pH＝0.01～4.0；3)萃取级数为3～8级，有机相与水相体积之比(O/A)为0.3～3，停留时间为3～10分钟，搅拌速度为400～800rpm，温度为10～50℃；4)洗涤液为可以含0～3g/L氯化钴的饱和氯化钠溶液，洗涤级数为1～5级，两相体积之比(O/A)为0.5～2，搅拌速度为400～800rpm，温度为10～50℃；5)第一步反萃—反萃钴，反萃剂为蒸馏水(反萃剂1)，反萃取级数为3～8级，两相体积之比(O/A)为10～1，搅拌速度为400～800rpm，温度为10～50℃；6)第二步反萃—反萃铁，反萃剂为稀无机酸(反萃剂2)，浓度为0.1～3.0mol/L。反萃取级数为1～5级，两相体积之比(O/A)为0.5～2，搅拌速度为400～800r本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不必预先氧化直接萃取分离二价钴、铁、锰的方法，其步骤如下：１）以三烷基甲基氯化铵为萃取剂（分子式为：Ｒ↓［３］Ｒ’ＮＣｌ，其中Ｒ’为甲基，Ｒ的碳链长度Ｃ＝８～１０），以一种有机酸为添加剂，将二者溶解于普通煤油中获得有机相（Ｏ）。萃取 剂在煤油中的浓度在０．１～０．７ｍｏｌ／Ｌ之间，添加剂在煤油中的浓度（Ｖ／Ｖ）在０．５～１０％之间；２）料液又称水相（Ａ）为含二价钴、铁、锰离子的氯化物溶液；３）萃取级数为３～８级，有机相与水相体积之比（Ｏ／Ａ）为０．３～３，停留时 间为３～１０分钟，搅拌速度为４００～８００ｒｐｍ，温度为１０～５０℃；４）洗涤液为氯离子浓度与料液相当的氯化钠溶液（可以含０～３ｇ／Ｌ氯化钴），洗涤级数为１～５级，两相体积之比（Ｏ／Ａ）为０．５～２，搅拌速度为４００～８００ｒｐｍ，温度 为１０～５０℃；５）第一步反萃－反萃钴，反萃剂为蒸馏水（反萃剂１），反萃取级数为３～８级，两相体积之比（Ｏ／Ａ）为１０～１，搅拌速度为４００～８００ｒｐｍ，温度为１０～５０℃；６）第二步反萃－反萃铁，反萃剂为稀无机酸（反萃剂２），浓 度为０．１～３．０ｍｏｌ／Ｌ。反萃取级数为１～５级，两相体积之比（Ｏ／Ａ）为０．５～２，搅拌速度为４００～８００ｒｐｍ，温度为１０～５０℃；７）反萃后的有机相略加澄清，即可返回萃取工段循环使用。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周学玺，
申请(专利权)人：中国科学院化工冶金研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]