一种配体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种配体及其制备方法和应用，属于湿法冶金技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种配体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及湿法冶金
，尤其是涉及一种配体及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]镍
、
钴是重要的战略资源，在合金工业
、
催化剂制备
、
新能源领域有着广泛的应用
。
随着高品位镍
、
钴矿资源的枯竭，从含镍
、
钴的二次资源
(
如含镍
、
钴的废催化剂
、
废旧锂离子三元电池
、
废弃硬质合金及不锈钢等
)
中提取回收镍
、
钴是资源循环利用以及环境保护的重要措施
。
加之“双碳”政策对工业排放的要求，开发高效短流程萃取提纯镍
、
钴的方法对于镍
、
钴冶金工业愈发重要
。
[0003]镍
、
钴的湿法冶金过程一般包括以下几个步骤：浸出让金属进入溶液体系中，再通过结晶
、
蒸馏
、
沉淀
、
溶剂萃取
、
离子交换
、
电渗析
、
膜分离等操作，将目标金属和杂质进行分离
。
其中溶剂萃取因其提取和分离效率高
、
反应速度快
、
过程能耗低且易于实现规模化等优点，在水溶液中金属离子分离以及重金属污水处理中有着广泛的应用，如镍
//>钴分离
、
稀土分离，以及核污水中铀元素的处理等
。
目前，工业上提取镍
、
钴主要采用的是有机磷酸萃取剂
P204
和
P507
，前者主要用于预先去除镍钴溶液中的杂质，后者主要用于镍
、
钴分离
。
然而，常用的几种磷酸萃取剂对金属萃取的优先顺序中，镍
、
钴优先级均较后，且与一些金属极为接近，存在严重的共萃现象，严重影响产品质量，造成繁杂的分离流程
。
因此，在多金属溶液体系，需进行前处理操作除去优先级在镍
、
钴之前或与镍
、
钴相近的金属，而这些分离操作较复杂且成本较高，在工业上通常采用沉淀等方法除去含量较大的杂质，但此过程存在镍损失大
、
易产生二次污染等问题；虽然可以采用多种萃取剂进行多步萃取分离，而此方法易导致多种萃取剂之间混合互溶，不仅使萃取分离效果变差，还让萃取剂无法循环使用
。
因此，改变传统萃取体系中的萃取优先顺序，提高镍
、
钴的选择性，是实现高效短流程提纯镍
、
钴的重点
。
[0004]而影响萃取效果的主要因素包括萃取剂以及和萃取剂具有协同作用的配体等
。
因此提供性能更优的萃取用试剂非常重要
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一
。
为此，本专利技术提出一种配体，能够有效提高镍钴萃取过程中，镍钴和其他干扰金属离子的分离系数，提升了镍钴的萃取率，还提升了镍和钴之间的分离系数
。
[0006]本专利技术还提供了上述配体的制备方法
。
[0007]本专利技术还提供了包括上述配体的有机相
。
[0008]本专利技术还提供了上述配体在镍
/
钴萃取中的应用
。
[0009]根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种配体，所述配体具有如式
I
所示结构：
[0010][0011]其中，
R
为
C4、C8、C
12
的直链烷基或含支链的
C
12
烷基
。
[0012]根据本专利技术实施例的配体，至少具有如下有益效果：
[0013]本专利技术设计的配体为双齿吡啶配体，可在镍
、
钴离子的内层配位，排挤出配位水分子，再与萃取剂
(
例如二壬基萘磺酸阴离子
)
形成稳定的配合物，促进镍
、
钴的萃取；同时由于对
R
的限定，限定了所述配体在和金属离子配位时的位阻，在其用于萃取镍钴时，显著提升了镍钴和其他金属离子之间的分离系数，提升镍钴的萃取效率
。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，式
I
中，
R
为
C
12
的直链烷基
。
随着直链烷基的碳链长度增长，所述配体的空间位阻提升，该配体对其他杂质金属离子的萃取抑制作用提升，同时疏水性增强，提升了对镍钴离子的萃取率；如果在具备相同碳链个数的基础上，支链增加，会进一步增加位阻效应，由此会在降低杂质金属离子萃取比例的基础上，还降低对镍钴的萃取率
。
由此，当
R
为
C
12
直链烷基时，镍钴和其他杂质金属离子之间的分离效率较优，镍钴的萃取率也很高
。
但是无论
R
选择哪种基团，在萃取中，所述配体均体现了对镍的优选萃取性
。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述配体为浅黄色至黄色油状物质
。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述含支链的
C
12
烷基包括2‑
丁基
‑
辛烷基
。
[0017]根据本专利技术第二方面的实施例，提供了一种所述有机配体的制备方法，所述制备方法包括使2‑
(1H
‑
吡唑
‑3‑
基
)
吡啶和
R
‑
Br
发生亲核取代反应
。
[0018]本专利技术提供的制备方法简单
、
易于实现，方便所述配体在工业上的大规模使用
。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述2‑
(1H
‑
吡唑
‑3‑
基
)
吡啶
(CAS
：
75415
‑
03
‑
1)
可以自制，也可以商购
。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述自制，步骤包括：
[0021]D1.
将乙醛，和氢化钠
、
四氢呋喃的混合悬浮液混合，并加热；
[0022]D2.
将2‑
吡啶羧酸乙酯
(CAS
：
2524
‑
52
‑
9)
四氢呋喃溶液逐滴加入步骤
D1
所得混合物中，继续反应；
[0023]D3.
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种配体，其特征在于，所述配体具有如式
I
所示结构：其中，
R
为
C4、C8、C
12
的直链烷基或含支链的
C
12
烷基
。2.
一种如权利要求1所述有机配体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括使2‑
(1H
‑
吡唑
‑3‑
基
)
吡啶和
R
‑
Br
发生亲核取代反应
。3.
一种有机相，其特征在于，所述有机相的原料包括如权利要求1所述的配体
、
萃取剂和稀释剂；所述萃取剂包括二壬基萘磺酸
。4.
根据权利要求3所述的有机相，其特征在于，所述萃取剂和配体的摩尔比为
0.25
～
4:1
；优选地，所述有机相中，所述萃取剂的浓度为
0.01
～
0.5mol/L。5.
一种如权利要求3或4所述的有机相在镍
/
钴萃取中的应用，其特征在于，所述镍
/
钴萃取包括采用所述有机相对待萃水溶液进行第一次萃取；所述待萃水溶液包括镍离子和钴离子中的至少一种
。6.
根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述待萃水溶液的
pH
为
1.5<...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡久刚，雷翔龙，谭军，纪效波，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：