一种从镍钴镁混合溶液中萃取分离镍、钴、镁的方法技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，公开了一种从镍钴镁溶液萃取分离镍、钴、镁的方法，用于镍含量为50～100g/L、钴含量为5～20g/L、镁含量为3～15g/L的镍钴镁混合溶液，包括以下步骤：(1)萃取钴镁；(2)一步洗镍；(3)二步洗镁；(4)三步洗镁；(5)反萃钴；本发明专利技术实现了在洗镍和洗镁的过程中保证硫酸镍产品、硫酸钴产品中的杂质含量满足电池材料用的要求的同时，减少了镍、钴的损失，而且产品质量好，镍、钴收率高，工艺流程简单，成本低，纯净硫酸镍溶液、纯净硫酸钴溶液，经除油、结晶步骤后即可得到电池材料用的硫酸镍产品和硫酸钴产品。

【技术实现步骤摘要】
一种从镍钴镁混合溶液中萃取分离镍、钴、镁的方法
本专利技术涉及电池
，涉及一种从镍钴镁混合溶液中萃取分离镍、钴、镁的方法，具体地说主要是红土镍矿湿法冶金中间品混合氢氧化镍钴(MHP)经酸浸、水解除铁铝、吸附除硅、P204萃取除杂等步骤后，镍含量为50～100g/L、钴含量为5～20g/L、镁含量为3～15g/L的镍钴镁混合溶液萃取分离镍、钴、镁三种元素的方法。
技术介绍
随着新能源汽车的高速发展，以及三元材料在动力领域安全性的逐步成熟和消费市场对于续航里程的提升需求，镍钴锰三元材料和镍钴铝三元材料将成为未来新能源汽车正极材料应用的主流。预计到2022年，中国锂电池出货量将达到274Gwh，三元材料用量预计100-160Gwh(大约为40-60万吨)。电池材料行业的迅猛发展，造成市场对电池材料用的硫酸镍(品质要求满足HG/T2824-2009)和硫酸钴(品质要求满足HG/T4822-2015)的需求长期趋紧。红土镍矿资源储量大，随着红土镍矿选冶技术的日益成熟，已经成为生产电池材料用硫酸镍、硫酸钴的重要来源。红土镍矿中一般含Ni0.5～3.0％，含Co0.05～0.5％，含Mg5～25％，在浸出镍、钴有价金属时，原矿中95％以上的镁在浸出过程中随镍、钴一起进入浸出液，在后续的湿法过程中镁或多或少地伴随镍、钴进入流程中，镍、钴、镁三种金属的相互分离，尤其是镍镁分离和钴镁分离，是目前从镍钴镁混合溶液中湿法提镍钴的一大难题。目前，溶液中除镁一般采用可溶性的氟化钠、氟化铵等与镁离子生成难溶的氟化镁沉淀而除去，虽然镁的去除效果很好，但是由于引入了氟化物杂质，就会影响到硫酸镍产品和硫酸钴产品的质量。同时F-的引入，也会对环境造成污染。因此氟化法除镁工艺已经逐渐被淘汰。现有技术中有使用萃取法将镍、钴、镁三种元素分离的报道，目前常采用酸性萃取剂进行萃取使钴、镁转入有机相而镍保留在水相，达到镍和钴、镁的分离，然后采用不同酸度的硫酸洗镍和洗镁，实现钴和镍、镁的分离，其原理是利用H+取代有机相中的Ni2+、Mg2+，但在实际生产中，H+取代Ni2+、Mg2+的同时，也会取代Co2+，造成洗液中镍、钴含量高，镍、钴金属损失大，而且该方法在萃取时没有富集钴的作用，必然增加后续硫酸钴结晶过程的成本。ZL200510100209.6公开了一种从废镍氢、镍镉电池回收硫酸镍溶液中一步萃取分离镍、钴、镁的方法，将硫酸浸出液调节pH值至4.5～5.0，然后采用P507对浸出液进行分馏萃取，使镁、钴转入有机相而镍保留在水相中，再通过分别洗镍和洗镁，将镁的洗涤液从另一独立出口引出达到镍、钴、镁分离的目的。但该方法洗涤液中镍、钴含量高，后续还要进一步采用氢氧化钠沉淀来回收洗液中的镍、钴，后续还要进一步处理才能得到产品，工艺流程极其复杂。萃取法分离镍、钴、镁三种元素的关键是在萃取钴镁的过程中如何保证萃余液硫酸镍溶液中Co、Mg含量达标的同时减少镍的损失，在洗镍过程和洗镁过程中如何保证反萃液硫酸钴溶液中Ni、Mg含量达标的同时减少钴、镍的损失。CN201110116097.9公开了一种红土镍矿浸出液处理方法，公开了一种红土镍矿浸出液中萃取分离镍、钴、镁的方法，ZL200810100242.2公开了从钙和镁杂质含量高的酸性原料体系中全程萃取分离得到镍和钴的工艺。上述公开的技术都是注重萃取过程的控制，而忽视了洗涤过程的重要性，只是简单的采用硫酸溶液作洗涤液，结果就是镍、钴收率低，镍镁分离不彻底，钴镁分离不彻底，硫酸镍溶液和硫酸钴溶液中的杂质含量很难满足电池材料的原料要求。而洗涤过程中洗涤液的组分和工艺参数，恰恰是萃取法分离镍、钴、镁三种元素能否得到电池材料用的硫酸镍产品和硫酸钴产品，以及能否获得高的镍、钴收率的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种产品质量好，镍、钴收率高，工艺流程简单，成本低的一种从镍钴镁混合溶液中萃取分离镍、钴、镁的方法。所要解决的技术问题是在萃取钴镁的过程中如何保证硫酸镍溶液中Co、Mg含量达标的同时减少镍的损失，在洗镍过程和洗镁过程中如何保证硫酸钴溶液中Ni、Mg含量达标的同时减少钴、镍的损失。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供的一种从镍钴镁混合溶液中萃取分离镍、钴、镁的方法，采用的技术方案是：一种从镍钴镁混合溶液中萃取分离镍、钴、镁的方法，用于原料Ni含量为50～100g/L、Co含量为5～20g/L、Mg含量为3～15g/L的镍钴镁混合溶液，其特征在于采用以下工艺、步骤：(1)萃取钴镁：首先往待处理镍钴镁混合溶液中加入皂化萃取剂，控制有机相和水相的体积比(相比O/A)为2:1～1:3，进行3～6级逆流萃取，然后静置分离得到负载高Co高Mg高Ni的有机相和萃余液，严格控制萃余液的Co、Mg含量均小于0.1g/L，从而保证得到的萃余液为纯净的硫酸镍溶液，其杂质Co、Mg含量满足电池材料用的要求，经除油、结晶步骤后即可得到电池材料用的硫酸镍产品。优选的，控制步骤(1)有机相和水相的体积比(相比O/A)为1:1～1:3，进行4～5级逆流萃取。优选的，步骤(1)所用的皂化萃取剂为2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基酯)(即P507)的钠盐。更优选的，其皂化方法是使用260#磺化煤油将P507稀释至体积分数为15～35％，去萃取浓度为10～20％的氢氧化钠溶液。优选的，所述P507的皂化率为20～50％，优选为30～40％。此步骤中，萃取剂P507(简写为HR)的皂化反应方程式是：HR+NaOH＝NaR+H2O此步骤中，萃取钴、镁的化学反应方程式是：CoSO4+2NaR＝CoR2+Na2SO4MgSO4+2NaR＝MgR2+Na2SO4此步骤中，因为要严格控制萃余液的Co、Mg含量均小于0.1g/L，从而保证硫酸镍溶液中的杂质Co、Mg含量满足电池材料用的要求，所以在萃取钴镁的同时，会有部分的镍随钴镁一起进入有机相，化学反应方程式是：NiSO4+2NaR＝NiR2+Na2SO4(2)一步洗镍：往步骤(1)得到的负载高Co高Mg高Ni的有机相中加入洗涤液a，控制相比O/A为8:1～20:1，进行2～5级逆流洗涤，然后静置分离得到负载高Co高Mg低Ni的有机相和洗余液a。优选的，步骤(2)所述O/A为10:1～20:1，进行3～4级逆流洗涤。优选的，步骤(2)所用的洗涤液a是Co含量0.5～5g/L、Ni含量0～0.1g/L、Mg含量0.5～2g/L的水溶液，优选由步骤(4)得到的洗余液c配置而成。此步骤中，将95％随钴镁进入有机相中的镍洗入洗余液a中，得到负载高钴高镁低镍的有机相，而且，还可以有效富集有机相中钴的浓度，从而降低后续硫酸钴结晶的成本。洗余液a主要成分为硫酸镍，还含有少量的钴、镁。洗余液a将返回步骤(1)中，从而降低镍的损失。此步骤中，洗涤镍的原理是采用Co2+、Mg2+取代有机相中的Ni2+，化学反应方程式是：CoS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从镍钴镁混合溶液中萃取分离镍、钴、镁的方法，用于镍含量为50～100g/L、钴含量为5～20g/L、镁含量为3～15g/L的镍钴镁混合溶液中镍、钴、镁三种元素的萃取分离，其特征在于采用以下工艺、步骤：/n(1)萃取钴镁：首先往待处理镍钴镁混合溶液中加入皂化萃取剂，控制有机相和水相的体积比为2:1～1:3，进行3～6级逆流萃取，然后静置分离得到负载高Co高Mg高Ni的有机相和萃余液，严格控制萃余液的Co、Mg含量均小于0.1g/L，从而保证萃余液为纯净硫酸镍溶液，其杂质Co、Mg含量满足电池材料用的要求；/n(2)一步洗镍：往步骤(1)得到的负载高Co高Mg高Ni的有机相中加入洗涤液a，控制有机相和水相的体积比为8:1～20:1，进行2～5级逆流洗涤，然后静置分离得到负载高Co高Mg低Ni的有机相和洗余液a；/n(3)二步洗镁：往步骤(2)得到的负载高Co高Mg低Ni的有机相中加入洗涤液b，控制有机相和水相的体积比为1:1～5:1，进行2～5级逆流洗涤，然后静置分离得到高Co低Mg的有机相和洗余液b；/n(4)三步洗镁：往步骤(3)得到的负载高Co低Mg的有机相中加入洗涤液c，控制有机相和水相的体积比为10:1～20:1，进行2～5级逆流洗涤，然后静置分离得到负载Co的有机相和洗余液c；/n(5)反萃钴：往步骤(4)得到的负载Co的有机相中加入反萃剂，控制有机相和水相的体积比为8:1～20:1，进行2～5级逆流反萃，然后静置分离得到纯净硫酸钴溶液和空载有机相；/n步骤(2)所用的洗涤液a是Co含量为0.5～5g/L、Ni含量为0～0.1g/L、Mg含量为0.5～2g/L的水溶液，优选由步骤(4)得到的洗余液c配置而成；/n步骤(3)所用的洗涤液b是50～200g/L的硫酸溶液；/n步骤(4)所用的洗涤液c是Co含量为1～10g/L的硫酸钴溶液，优选由步骤(5)得到的纯净硫酸钴溶液加纯水配置而成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种从镍钴镁混合溶液中萃取分离镍、钴、镁的方法，用于镍含量为50～100g/L、钴含量为5～20g/L、镁含量为3～15g/L的镍钴镁混合溶液中镍、钴、镁三种元素的萃取分离，其特征在于采用以下工艺、步骤：
(1)萃取钴镁：首先往待处理镍钴镁混合溶液中加入皂化萃取剂，控制有机相和水相的体积比为2:1～1:3，进行3～6级逆流萃取，然后静置分离得到负载高Co高Mg高Ni的有机相和萃余液，严格控制萃余液的Co、Mg含量均小于0.1g/L，从而保证萃余液为纯净硫酸镍溶液，其杂质Co、Mg含量满足电池材料用的要求；
(2)一步洗镍：往步骤(1)得到的负载高Co高Mg高Ni的有机相中加入洗涤液a，控制有机相和水相的体积比为8:1～20:1，进行2～5级逆流洗涤，然后静置分离得到负载高Co高Mg低Ni的有机相和洗余液a；
(3)二步洗镁：往步骤(2)得到的负载高Co高Mg低Ni的有机相中加入洗涤液b，控制有机相和水相的体积比为1:1～5:1，进行2～5级逆流洗涤，然后静置分离得到高Co低Mg的有机相和洗余液b；
(4)三步洗镁：往步骤(3)得到的负载高Co低Mg的有机相中加入洗涤液c，控制有机相和水相的体积比为10:1～20:1，进行2～5级逆流洗涤，然后静置分离得到负载Co的有机相和洗余液c；
(5)反萃钴：往步骤(4)得到的负载Co的有机相中加入反萃剂，控制有机相和水相的体积比为8:1～20:1，进行2～5级逆流反萃，然后静置分离得到纯净硫酸钴溶液和空载有机相；
步骤(2)所用的洗涤液a是Co含量为0.5～5g/L、Ni含量为0～0.1g/L、Mg含量为0.5～2g/L的水溶液，优选由步骤(4)得到的洗余液c...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱有军，裴晓东，骆艳华，鲍维东，李涛，刘晨，李晓祥，费凡，
申请(专利权)人：中钢天源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34