使水溶液中的钴和镍分离的溶剂萃取方法技术

一种使水性溶液中的Co和Ni分离的方法，该方法包括对溶液进行萃取，并利用萃取中Ni和Co之间的动力学差异以至少实现将Co从Ni中部分分离。这是通过控制萃取的持续时间来实现的，从而将大部分的Co和小部分的Ni从溶液中萃取出来形成负载的萃取剂和含Ni而Co减少的萃余液，相比于进料溶液所述负载的萃取剂中的Co富集而Ni减少。在另一个实施方式中，本发明专利技术利用反萃取过程中Ni和Co之间的动力学差异，有效地分离Ni和Co。可以对负载的萃取剂进行整体反萃取或者选择性反萃取操作以得到Co和Ni溶液，从所述Co和Ni溶液中可以回收Ni和Co。该方法可以与湿法冶金过程结合，用于从含Ni和Co的矿石或者精矿中萃取Ni和/或Co。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使水溶液中的钴和镍分离的方法。
技术介绍
水溶液中的钴和镍的性质钴和镍具有非常相似的化学特性。在水溶液中，这两种元素通常都是以酸性溶液中的二价阳离子(S卩，Co++或者Ni++)的形式存在，具有相似的溶解性。钴和镍在酸性溶液中都分别以硫酸盐、氯化物或者硝酸盐的形式可溶，但是在碱性条件下基本上是不溶的，除非存在螯合剂。(例如，两种阳离子都被氨强烈地螯合)。它们 的硫化物化合物具有相似的特性(Ksp相似导致形成S2_离子的相似pH)，它们各自的碳酸盐也是如此。对于萃取冶金工作者该现象一直存在问题，因为在天然存在的矿石中总是同时存在Co和Ni，但是最终必须进行分离以最大程度利用每种金属。但是幸运的是，这种方式的相似特性也有例外，可以对其进行利用，会在下文中进行讨论。镍矿石中天然存在的钴与镍的比例Ni和Co通常作为硫化物矿石沉积物一起天然地存在，令人惊讶的是Co: Ni比恒定在约1:15至最高1:30的范围内。这至少在未改变的硫化物矿石中是正确的；但是如果存在(数千年)的矿石风化，则这一比例会完全不同。在由Methuen和Co.1967年出版的 Joseph P. Boldt Jr.和Paul Queneau Sr.编著的优秀书籍“镍的提炼(Winning of Nickel)”中可以找到镍冶金的综述。具体可以在AshokDalv1、Gordon Bacon以及Robert Osborne的PDAC2004国际会议、贸易展览及投资者交流(PDAC2004International Convention, Trade Show and Investors’ Exchange) (2004 年3月 7-10 日)的“镇红土矿的过去和未来(The Past and Future of Nickel Laterites)”中找到时间更近的红土矿的综述。Ni沉积物表面的风化是常见的，特别是在热带国家，所述沉积物通常指的是Ni红土矿；由于化学特性的微小差异，相比于原始硫化物矿石，所述风化经常导致Ni和Co在垂直水平面上的部分分离。结果是经常有些Co富集到所谓的褐铁矿层中，所以考虑进行湿法冶金加工的红土矿矿中Co: Ni的比例与硫化物中的一般比例明显不同，例如在褐铁矿中为I 10或者更低的比例。从镍浸提液中分离出Co，概述在大多数浸提工艺中Co和Ni的分布是非常类似的。因此，对N1-CO矿石或者精矿进行浸提通常导致Co和Ni以及其他物质的混合溶液。但是，因为它们的最终用途是明显不同的，例如不同的金属合金，所以必须最终分离Ni和Co，使每种元素得到最大利用和报酬。除了仅有的几个值得注意的例外，在矿石或者精矿中Ni比Co丰富得多。因此，在混合的N1-Co溶液中，分离问题可以更准确地描述为从Ni溶液中分离出Co (作为杂质，虽然其有价值)。还碰巧Co具有一些特殊的化学性质，便于其从元素溶液的混合物中进行选择性萃取，而Ni通常没有此类特性。工业上已使用各种方法(仍在使用其中一些方法)来达到该目的，但是它们的成本都很高，所以本专利技术的目的是提供一种更有效且更廉价的方法。并且，由于Co的较高价值，对Co的Ni溶液进行纯化的需求不应该掩盖以经济的方式回收Co本身的二次需求，这也是本专利技术的一部分。工业上使用多种方法从Ni分离Co，例如从N1-Co溶液中沉淀作为Co (OH) 3的Co这是一个古老的方法(见上文Boldt和Queneau的参考书)，最早知道的方法之一，且仍在工业上使用。通过强氧化剂，Co++溶液可以容易地氧化成Co+++，其基本不溶于烯酸溶液(即PH为2-6)。因而Co作为Co (OH)3沉淀，同时Ni大量地留在溶液中。用于该场合的 氧化剂包括Cl2和臭氧。还可使用电氧化。但是，该方法成本高并且效率低，因为大量Ni++被共氧化为类似产物，一般已不再流行。从N1-C0溶液选择性溶剂萃取(SX) Co该方法曾是许多研究的主题，其中一些已被工业化，它们中的一部分列入参考文献 Douglas S. Flett 的 Chemistry for Sustainable Development (用于可持续发展的化学的“Cobalt - Nickel Separation in Hydrometallurgy: a Review (湿法冶金中的钴一镇分离综述)”中，(2004)，第81-91页。还有一些有机萃取剂，从Ni选择性萃取Co。主要是以下两种类型之一i)三元胺和季铵(例如，AlamineTM336)，它们可以从浓的氯化物水性环境中萃取一些金属氯化物的配合物(例如，CoCl42—)。难得的是，Ni没有形成此类氯化物的配合物，所以有时可以实现Ni与其他元素的良好分离。但是，高的氯化物浓度(几摩尔)的要求严重限制了该方法的可应用性，实际上使其不能被认真考虑作为典型的浸提液。ii)次膦酸(例如，二(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸，以〇7&11以》272市售)，可以对于Ni选择性萃取Co，而无需螯合剂，如胺的情况。虽然该萃取剂在纯溶液中起良好的作用，但不幸的是，它还萃取浸提溶液中通常存在的许多其他金属，例如Mg和Mn，这限制了它的用途。在下文所述的前两个实施例中对该限制进行了描述。虽然通过使用许多逆流方式的混合器/沉淀器可以从负载Ni/Co的有机物流洗涤掉Mg(具有难度)，例如在布龙(Bulong)设备中完成(如 S. Donegan 在矿物工程(Minerals Engineering) 19 (2006),第 1234 - 1245页的 “Direct Solvent Extraction of Nickel at Bulong Operations (布龙操作时对镇的直接溶剂萃取)”所述)，但是不能洗涤掉Mn。仅有的良法是将所有Mn和Co —起共萃取，付出的代价是Mn萃取/反萃取的成本，特别是用于中和有机萃取剂的氨的成本。由于该限制，最好在一些本身成本较高且低效的预先纯化之后采用Cyanex272。从N1-Co溶液对Ni进行选择性SX该方法由澳大利亚昆士兰亚布卢的昆士兰镍(QNI)工厂专利技术并工业化，在80年代非常成功，由上文的参考文献Flett综述文章以及Reid和Price很好地总结。(Reid, J G和Price, M J, 1993,Solvent Extraction in the Process Industries(加工工业中的溶剂萃取)第 I 卷(Proceedings of International Solvent ExtractionConference (国际溶剂萃取会议论文集)1993)(编辑D H Logsdail和M J Slater),第 225-231 页，(Elsevier Applied Science:London and New York(爱思唯尔应用科学伦敦和纽约))Ammoniacal solvent extraction at Queensland Nickel :Processinstallation and operation (昆士兰镍的氨溶剂萃取处理设备和操作)。该方法是有效的但是有成本高的缺点，因为从“杂质”(Co)萃取出主要组分(Ni)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.20 US 12/784,0371.一种使进料水溶液中的Co和Ni分离的方法，该方法包括以下步骤 用萃取剂并通过控制萃取持续时间利用萃取中Ni和Co之间的动力学差异对含有Ni和Co的溶液进行萃取，从而大部分的Co和小部分的Ni从溶液中萃取出来形成负载的萃取剂和含Ni而Co减少的萃余液，其中，相比于进料溶液所述负载的萃取剂中的Co富集而Ni减少。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进料溶液是酸性的。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进料溶液从含Ni和Co的矿石或者精矿的浸提得到。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进料溶液还含有一种或多种选自Mg、Mn和Ca的杂质。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将萃取的持续时间限定为使已萃取的Co: Ni比最大的时间，对所述萃取的持续时间进行控制。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将萃取的持续时间限定为使仍未萃取的N1:Co比最大的时间，对所述萃取的持续时间进行控制。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将萃取的持续时间限定为已萃取的Co:Ni比以及仍未萃取的N1:Co的比为最佳的时间，对所述萃取的持续时间进行控制。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在一个或多个阶段中进行所述萃取。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述每个阶段的萃取持续时间约为30秒至240 秒。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述每个阶段的萃取持续时间约为30秒至180 秒。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述萃取在约15°C至50° C的温度下进行。12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述萃取在约20°C至35° C的温度下进行。13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在有机相与水相的比例约为O.5:1至4:1下进行所述萃取。14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在有机相与水相的比例约为O.5:1至2:1下进行所述萃取。15.如权利要求1所述的方法，该方法还包括通过加入碱对萃取的pH进行控制。16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述碱选自NaOH、NH3以及KOH中的一种或多种。17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，以约O.01至O. 3克摩尔/升的量向萃取剂中加入碱。18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，以约O.02至O. 2克摩尔/升的量向萃取剂中加入碱。19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述萃取在约为2.5至5. 5的pH进行。20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述萃取在约为3.8至4. 7的pH进行。21.如权利要求1所述的方法，该方法还包括在萃取剂与进料水溶液接触之前对所述萃取剂进行皂化，其特征在于，使萃取剂与碱接触以对所述萃取剂进行预中和或者皂化。22.如权利要求1所述的方法，该方法还包括在萃取剂与进料水溶液接触之前对所述萃取剂进行部分皂化，并且在萃取过程中加入额外的碱。23.如权利要求1所述的方法，该方法还包括在萃取过程中向混合的有机和水溶液加入碱。24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在两个连续阶段中进行所述萃取。25.如权利要求24所述的方法，该方法还包括在第一阶段的萃取过程中，以约为O.Ol至O. 15克摩尔/升萃取剂的量向萃取剂中加入碱。26.如权利要求24所述的方法，该方法还包括在第一阶段的萃取过程中，以约为O.02至O. 08克摩尔/升萃取剂的量向萃取剂中加入碱。27.如权利要求24所述的方法，该方法还包括在第二阶段的萃取过程中，以约为O.01至O. 15克摩尔/升萃取剂的量向萃取剂中加入碱。28.如权利要求24所述的方法，该方法还包括在第二阶段的萃取过程中，以约为O.02至O. 08克摩尔/升萃取剂的量向萃取剂中加入碱。29.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述萃取剂包含至少两种萃取剂的混合物。30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，一种萃取剂是羧酸而另一种萃取剂是羟基月亏。31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述羧酸包含2-甲基，2-乙基庚酸。32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，相对于萃取剂和稀释剂的总体积，所述羧酸萃取剂的百分数约为2至20v/v%。33.如权利要求30所述的方法，其特征在于，相对于萃取剂和稀释剂的总体积，所述羧酸萃取剂的百分数约为2. 5至5v/v%。34.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述羟基肟包含5，8-二乙基-7-羟基-6-十二烷酮肟。35.如权利要求30所述的方法，其特征在于，相对于萃取剂和稀释剂的总体积，所述羟基肟萃取剂的百分数约为4至40v/v%。36.如权利要求30所述的方法，其特征在于，相对于萃取剂和稀释剂的总体积，所述羟基肟萃取剂的百分数约为5至30v/v%。37.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在两个或更多个连续阶段中进行所述萃取，并在第二阶段中使来自第一阶段的萃余液与新鲜或循环的反萃过的萃取剂接触以萃取更多的Co，从而进一步提高通过第二阶段形成的萃余液中的N1: Co比。38.如权利要求1所述的方法，该方法还包括用酸性反萃取溶液从负载的萃取剂反萃取Co和Ni,以形成Co和Ni产物溶液和反萃过的萃取剂,将所述反萃过的萃取剂循环到萃取。39.如权利要求38所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·L·琼斯，T·M·麦考伊，K·E·梅休，C·Y·程，K·R·巴纳德，W·张，
申请(专利权)人：塞瑟尔有限公司，联邦科学与工业研究组织ABN四一六八七一一九二三零，
类型：
国别省市：