一种利用含镍钴废液制备镍粉和钴粉的方法技术

本发明专利技术提供一种利用含镍钴废液制备镍粉和钴粉的方法，所述方法包括如下步骤：（1）对含镍钴废液进行第一萃取，得到第一有机相和第一水相；（2）对步骤（1）得到的第一水相进行第二萃取，得到第二有机相和第二水相，控制第二水相的pH值为5

【技术实现步骤摘要】
一种利用含镍钴废液制备镍粉和钴粉的方法


[0001]本专利技术属于湿法冶金和材料研制领域，具体涉及一种利用含镍钴废液制备镍粉和钴粉的方法。

技术介绍

[0002]镍粉、钴粉具有催化活性高、饱和磁化强度高、抗氧化性好等优点，被广泛用于硬质合金、航空、催化、磁性材料、医药和新材料等领域。
[0003]在多数含镍矿中钴通常与镍相伴而生，如红土镍矿，含镍钴矿渣等，此外，废旧钴酸锂、镍钴锰酸锂等电池材料中也含有镍钴等有价金属，将含镍钴矿渣、废锂离子电池材料等浸出液中的镍、钴回收用于制备镍粉和钴粉，符合环境保护和资源循环利用的发展要求，也具有极大的经济效益。
[0004]溶剂萃取法有选择性好、金属回收率高、传质速率快等优点，是工业上有色金属和稀土元素等有价金属富集、精炼、分离、纯化等的重要环节。例如，专利技术专利CN106222411A公开了一种从钴盐溶液中采用三段萃取法除铜、锰、铁、钙、镁的方法，一段萃取时采用P204萃取液萃取除钙、铜、锰、锌、铁，二段萃取时采用P507萃取液萃取分离钴与镍镁，三段萃取时采用P204萃取液进一步深度除钙及铁、铜、锰，得到钴产品。萃取剂P204/P507用于分离提取镍和钴，操作步骤复杂，反萃酸度低，产生较多酸性废水，工艺成本高。
[0005]当前，已有多种方法制备出镍粉、钴粉材料，如高压水雾法、氢气气相还原法、多元醇法、微乳法、电解法等。例如：中国专利技术CN106964784A公布了一种钴粉的制备方法，将四氧化三钴粉末分散在醇、酮、烷烃等有机溶剂中，然后移入高压反应釜中，在氢气气氛下120～250℃还原后，将粉末分离、洗涤、干燥即可。中国专利技术CN101856725B公布了一种直接还原制备超细镍粉的方法，将硝酸镍溶液与碳酸钠溶液混合可获得沉淀，将其洗涤后，溶于氨水中，得澄清溶液；使用通用氮气喷枪，将上述澄清溶液分散在通用的液氮中预冻；将上述液氮中预冻后的冻结物置于冻干机中进行真空干燥得到前驱体；对上述干燥后的前驱体实行二次氢气还原，氢气流量为0.1立方米/小时～0.3立方米/小时，第一次在100℃～160℃还原，保温1小时～7小时；第二次加热到140℃～200℃，保温2小时～6小时。尽管上述方法都能得到钴粉或镍粉，但这些方法都存在操作步骤复杂、生产周期长和成本高等问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用含镍钴废液制备镍粉和钴粉的方法，本专利技术采用的羧酸类萃取剂对镍离子和钴离子萃取率高，与杂质离子分离效果好；水溶性低，对环境友好；有机相可循环使用；有利于镍离子和钴离子还原，具有良好的经济效益。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种利用含镍钴废液制备镍粉和钴粉的方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0009](1)对含镍钴废液进行第一萃取，得到第一有机相和第一水相；
[0010](2)对步骤(1)得到的第一水相进行第二萃取，得到第二有机相和第二水相，控制第二水相的pH为5
‑
7，镍离子和钴离子萃取进入第二有机相；
[0011](3)对步骤(2)得到的第二有机相依次进行洗涤及氢气还原，经分离、洗涤和干燥后得到镍粉和钴粉；
[0012]其中，所述第二萃取中使用的萃取剂A包括羧酸类萃取剂；所述羧酸类萃取剂结构通式如下：
[0013][0014]其中，10≤m+n≤20，
‑
C
n
H
2n+1
以及
‑
C
m
H
2m+1
分别独立地为碳原子数为1
‑
21 的直链或支链的烷基。
[0015]通过本专利技术提供的方法，可以将含镍钴废液中的镍离子和钴离子有效提取还原，且与钙和镁等杂质离子分离效果好，得到的镍粉、钴粉纯度大于99.5％。此外，羧酸类萃取剂水溶性小，稳定性高，有机相可以循环利用，降低了工艺运行成本。
[0016]本专利技术中，步骤(2)中控制第二水相的pH值为5
‑
7，例如可以是5、5.2、5.4、5.6、5.8、6、6.2、6.4、6.8或7等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]本专利技术中，所述萃取剂A中羧酸的体积分数为5
‑
30％，例如可以是5％、 10％、15％、20％、25％或30％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述第一萃取中使用的萃取剂B包括磷型萃取剂或羧酸类萃取剂中的1种或至少2种的组合。
[0019]本专利技术中，所述磷型萃取剂包括P204、P507或C272中的1种或至少2种的组合。
[0020]优选地，所述羧酸类萃取剂结构通式如下：
[0021][0022]其中，10≤m+n≤20，
‑
C
n
H
2n+1
以及C
m
H
2m+1
分别独立地为碳原子数为1
‑
21 的直链或支链的烷基。
[0023]优选地，所述羧酸类萃取剂选自如下化合物中的任意一种或至少两种的组合：
10min、15min、20min、25min或30min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0038]优选地，所述多级逆流萃取的级数为2
‑
30级，例如可以是2、3、5、10、 15、20、25或30等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0039]作为本专利技术优选的技术方案，所述萃取剂A的体积分数为5
‑
30％，例如可以是5％、10％、15％、20％、25％或30％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0040]优选地，所述羧酸类萃取剂选自如下化合物中的任意一种或至少两种的组合：
[0041][0042]优选地，所述萃取剂A的稀释剂包括溶剂油、煤油、Escaid110、己烷、庚烷、十二烷中的1种或至少2种的组合。
[0043]所述组合可以是溶剂油和煤油的组合，Escaid110和己烷的组合或庚烷和十二烷的组合等，但不限于所列举的组合，该范围内其他未列举的组合同样适用。
[0044]本专利技术中，所述溶剂可以是200号溶剂油和/或260号溶剂油。
[0045]本专利技术中，所述十二烷可以是正十二烷等。
[0046]优选地，所述萃取剂A使用前进行皂化。
[0047]优选地，所述皂化采用6
‑
14mol/L的碱液进行，例如可以是6mol/L、7mol/L、 8mol/L、9mol/L、10mol/L、11mol/L、12mol/L、13mol/L或14mol/L等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
[0048]优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用含镍钴废液制备镍粉和钴粉的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)对含镍钴废液进行第一萃取，得到第一有机相和第一水相；(2)对步骤(1)得到的第一水相进行第二萃取，得到第二有机相和第二水相，控制第二水相的pH为5
‑
7，镍离子和钴离子萃取进入第二有机相；；(3)对步骤(2)得到的第二有机相依次进行洗涤及氢气还原，经分离、洗涤和干燥后得到镍粉和钴粉；其中，所述第二萃取中使用的萃取剂A包括羧酸类萃取剂；所述羧酸类萃取剂结构通式如下：其中，10≤m+n≤20，
‑
C
n
H
2n+1
以及
‑
C
m
H
2m+1
分别独立地为碳原子数为1
‑
21的直链或支链的烷基。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述第一萃取中使用的萃取剂B包括磷型萃取剂或羧酸类萃取剂中的1种或至少2种的组合；优选地，所述羧酸类萃取剂结构通式如下：其中，10≤m+n≤20，
‑
C
n
H
2n+1
以及
‑
C
m
H
2m+1
分别独立地为碳原子数为1
‑
21的直链或支链的烷基；优选地，所述羧酸类萃取剂选自如下化合物中的任意一种或至少两种的组合：优选地，所述萃取剂B的体积分数为5
‑
30％；优选地，所述萃取剂B的稀释剂包括溶剂油、煤油、Escaid110、己烷、庚烷、十二烷中的1种或至少2种的组合；优选地，所述萃取剂B使用前进行皂化；
优选地，所述皂化采用6
‑
14mol/L的碱液进行；优选地，所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水中的1种或至少2种的组合。3.如权利1
‑
2任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述第一萃取包括单级萃取或多级逆流萃取；优选地，步骤(1)所述第一萃取中使用的萃取剂B和含镍钴废液的体积比为(0.1
‑
10):1；优选地，步骤(1)所述第一萃取中的搅拌速度为100
‑
250r/min；优选地，步骤(1)所述第一萃取中的混合时间为5
‑
30min；优选地，所述多级逆流萃取的级数为2
‑
30级。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述萃取剂A的体积分数为5
‑
30％；优选地，所述羧酸类萃取剂选自如下化合物中的任意一种或至少两种的组合：优选地，所述萃取剂A的稀释剂包括溶剂油、煤油、Escaid110、己烷、庚烷、十二烷中的1种或至少2种的组合；优选地，所述萃取剂A使用前进行皂化；优选地，所述皂化采用6
‑
14mol/L的碱液进行；优选地，所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水中的1种或至少2种的组合。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述第二萃取为单级萃取或多级逆流萃取；优选地，步骤(2)所述第二萃取中所述萃取剂A与第一水相的体积比为(0.1
‑
10):1；优选地，步骤(2)所述第二萃取中的搅拌速度为100
‑
250r/min；优选地，步骤(2)所述第二萃取中的混合时间为5
‑
30min；优选地，所述第二萃取中多级逆流萃取的级数为2
‑
30级...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪，
申请(专利权)人：北京博萃循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：