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镍钴分离 2024-09-30 20:25:15

铁钴镍铜锌(钴镍铜萃取分离)

一、铁钴分离和富集

钍和其他伴生元素的镍铜镍铜分离可用沉淀、萃取、锌钴离子交换和萃取色层等方法。分离

钍的铁钴沉淀分离方法很多。苛性碱、镍铜镍铜氢氧化铵、锌钴吡啶、分离六次甲基四胺都能使钍生成白色氢氧化物沉淀。铁钴小量钍可以用铝、镍铜镍铜铁为聚集剂,锌钴沉淀在pH3.5即开始形成,分离不溶于过量试剂。铁钴与钍形成配合物的镍铜镍铜有机酸如酒石酸等不应存在。此法可将钍与碱金属、锌钴碱土金属、锌、镍、铜、银等元素分离,用吡啶或六次甲基四胺还可将钍与稀土分离。在0.5~1.3mol/L硝酸或盐酸介质中,草酸浓度为10~50g/L时,钍成草酸盐沉淀而与铁、铝、锆、钛等元素分离,铀(Ⅵ)、稀土、钙同时沉淀。少量钍可用稀土和钙做聚集剂。草酸钍不溶于水和稀酸,但溶于过量的草酸铵溶液中。在pH≥1.5时,过氧化氢能沉淀钍为过氧化钍而与碱金属、钛、铀、锡、铍、稀土等元素分离,铈部分共沉淀。在6mol/L硝酸溶液中可用碘酸盐沉淀大量钍,在0.5~1mol/L硝酸溶液中,以亚汞为聚集剂,可用碘酸盐沉淀微量钍,铀(Ⅳ)、铈(Ⅲ)及稀土元素等不沉淀,钛、锆、铁、铌、钽、铀(Ⅳ)和铈(Ⅳ)同时被沉淀。碘酸钍不溶于过量试剂及强酸中,能溶于还原性酸中(如盐酸)。在稀盐酸溶液中,氢氟酸能将钍沉淀,成难溶的氟化钍,稀土元素同时被沉淀,与铌、钽、锆、钛、钨等元素分离。大量氟化铵存在时能使钪分离,氟化钍能溶于硼酸和硝酸中。在pH2~2.8的盐酸或硝酸介质中,有机试剂如苯甲酸、间-硝基苯甲酸等都能沉淀钍,与铍、锰、锌、镍、钴、铀、碱土金属等元素分离,严格控制溶液的酸度可与稀土元素定量分离。

萃取分离方法,适用于微量钍的分离。在饱和硝酸铝的1.5mol/L硝酸溶液中,用异丙叉丙酮[即异丙烯基丙酮(CH3)2C=CHCOCH3]萃取钍,除铀,钒及少量锆以外,几乎能与所有伴生元素分离。在pH>1的硝酸溶液中用等体积的0.25mol/LTTA(噻吩甲酰三氟丙酮)的苯溶液萃取钍,钋(Po)同时被萃取。另外在适当的介质中,磷酸三丁酯亦能萃取钍,与铀、镭等分离。在钍的3mol/LHCl溶液中用5g/L苯甲酰苯胲-三氯甲烷萃取钛使与钍分离。

萃取色层分离方法,同样也适用于微量钍的分离和富集。目前胺类萃取剂,N263(氯化三辛基甲基胺)、N235(三正辛胺)、N1023(国产胺型萃取剂);中性配位剂,P350(甲基磷酸二甲庚酯)、TBP(磷酸三丁酯)、CL-TBP萃淋树脂(苯乙烯-二乙烯苯为骨架,含有60%TBP共聚物)、5208萃淋树脂(异烷基磷酸二丁酯);酸性配位剂,P507(2-乙基己基磷酸单2-乙基己酯)等结合载体聚三氟氯乙烯粉、聚四氟乙烯粉、硅烷化硅球、DA201大孔吸附树脂(二乙基苯-丙烯腈共聚物)、X-5型大孔吸附树脂(聚二乙烯苯)、交联聚甲基丙烯酸型树脂和泡沫塑料等组成固定相,均能达到在一定浓度的硝酸溶液中富集钍分离钛、锆、铀、稀土等干扰离子。在分析实践中应用较好的是N263、P350、CL-TBP萃淋树脂和5208萃淋树脂等。N203和X-5型聚二乙烯苯或DA201树脂组成固定相,用2mol/LHNO3(1~7mol/L)上柱液通过色层柱,从而使钍与大量铀、锆、磷、铁和稀土等分离,最后用4~5mol/LHCl淋洗钍。P350与X-5型聚二乙烯苯组成的固定相,以2.5mol/LHNO3(1.5~9.0mol/L)介质上柱可使钍与大量铁、铝、钙、镁、钼、铜,钛、稀土等元素分离,最后以5mol/LHCl解脱钍。CL-TBP萃淋树脂是在4mol/LHNO3(3~8mol/L)中富集钍与稀土、铌、钽等杂质分离,最后用3~5mol/LHCl解脱钍。5208萃淋树脂是在0.1~6mol/LHNO3中富集钍与大量铀、钛、锆、锌、钼(Ⅵ)、砷(Ⅴ)、稀土元素等分离,最后用0.1~6mol/LHCl淋洗解脱钍。

离子交换分离方法,也适用于微量钍的分离。在2~7mol/LHCl介质中,钛、锆、铀、稀土等在743大孔阳离子交换树脂上的分配系数与钍差别较大。因此,适用于钍与许多元素的分离,特别适用于钍与高量钛、锆和稀土元素的分离。根据试样中钛,锆和稀土元素含量的不同,可先用4mol/L或2mol/LHCl淋洗除去这些元素,用氯化铵溶液淋洗,使氢型阳离子交换树脂转变为铵型,最后以草酸铵溶液淋洗钍,用光度法测定钍。也有在8mol/LHNO3介质中,用742大孔阴离子交换树脂富集钍,分离铀和稀土等干扰,最后以水解脱钍,光度法完成测定。

二、钴镍萃取的主要萃取体系

一、铵盐中的萃取体系

在钴镍冶金中,由于原矿的品味一般很低,所以会先选矿富集,在选矿富集过程中,通过还原熔炼,得到高锍镍,通过加压氨浸出,得到钴氨络离子、镍氨络离子。然后用萃取剂比如叔碳羧酸Versatic911、二(2-羟基-5-辛基)苯甲胺等萃取分离。

二、络阴离子萃取体系

主要是胺萃取剂如2-乙基己基污、N235。由于钴镍金属离子与氯离子都能结合成阴离子,胺萃取剂能够从溶液中萃取阴离子。

三、阳离子萃取体系

主要是酸性萃取剂,在钴镍中主要从硝酸盐体系、硫酸盐体系萃取分离钴镍离子。在工业上也应用的最为广泛的萃取剂是P204、P507。P204主要用于钴镍的初步除杂、而P507主要用于钴镍的深度除杂以及钴镍分离。在钴镍浸出过程中,其他金属离子也会浸出进入溶液,比如铁铝锌锰钙铬镉铅镁等等,一般先用化学法把大量的铁铝铬钙除去,用P204萃取除少量的铁铝铬钙,大量的锌锰,以及部分铜。而P507再深度除掉剩余的杂质如镁等,以及分离钴镍。由于钙在反萃过程中会形成碳酸钙沉淀,而镁在P507除杂,由于与钴镍的萃取曲线靠的很近,所以有些公司会先用氟化铵除去钙镁。对于铜,由于经常会与钴镍矿伴生,所以考虑综合回收利用,会先用铜萃取剂捞铜后再送P204除杂。

三、钴镍萃取的铜钴镍分离工艺实例

处理硫化铜镍矿,一般采用选矿、熔炼和吹炼获得高冰镍,然后再用浮选法使铜镍分离,铜、镍精矿再分别送冶炼产出金属铜和金属镍,在冶炼过程中综合回收钴和铂族元素,某铜镍硫化矿的原则工艺流程如下:详见流程图:

品位较高的铜镍矿可以直接送去冶炼获得高冰镍,只有贫的铜镍矿才进行选矿。浮选获得的铜镍混合精矿经过冶炼得出的高冰镍,其分离方法有熔炼法、水冶法和浮选法,而浮选法是较经济且有效的方法之一,我国某铜镍矿系采用浮选法分离高冰镍。该厂的高冰镍的物相组成是硫化镍(Ni3S2)、硫化铜〔(Cu2S2)2FeS+Cu2S〕、合金(Cu—Ni—Fe)、金属铜(Cu)以及少量的磁铁矿(Fe3O4)和残渣。其中硫化镍和硫化铜的含量占90%以上。因此,铜镍分离的关键是硫化镍和硫化铜的分离。高冰镍经磨碎后,铜镍硫化物的粒子互相解离,在强碱性溶液中(PH12~12.5),加入丁黄药进行浮选。此时硫化镍被抑制,硫化铜上浮,达到分离的目的。这一新工艺成功的被应用,使我国铜镍分离技术达到了国际先进水平。

四、钴镍萃取的萃取法介绍

萃取法分离金属离子作为现代冶金的主要手段,已经得到广泛应用,自上世纪50年代在铜湿法冶金中得到应用,并且取得巨大成功以后,相继在很多领域,比如钴镍冶金、稀土冶金、钨钼冶金、钽铌冶金、核工业冶金中得到大量应用,并且得到了巨大的经济效益。

五、萃取分离法

(1)铜试剂

在pH8.5~9,铜(Ⅱ)与铜试剂形成可被乙酸乙酯、甲苯、三氯甲烷或四氯化碳萃取的配合物。加入EDTA后,铁、锰、钴、镍、锌、铋等不被萃取。若铜试剂加入铅盐、锑盐或镉盐,在微酸性介质中萃取铜,可以提高选择性。

(2)铜铁试剂

铜与铜铁试剂的化合物溶于三氯甲烷或甲苯和硝基苯的混合液中,在1.2mol/LHCl中与铜铁试剂-三氯甲烷萃取铜是完全的。铁有影响,加入6mol/LNH4OH使铜形成铜氨配离子与铁分离后再萃取。

(3)二硫腙

在0.1mol/LHCl介质中,0.01g/L二硫腙-四氯化碳溶液可萃取铜(Ⅱ)形成紫色配合物,锰、铅、锌、镍、钴等不被萃取,金、银、钯、铋和汞一起萃取。加0.1mol/L溴化物或碘化物可掩蔽银、铋和汞。也可用等体积的20g/LKI-0.01mol/LHCl洗涤有机相,使银、铋和汞进入水相。大量Fe3+会氧化二硫腙,可在6mol/LHCl中用甲基异丁基甲酮萃取分离。钯预先用丁二酮肟萃取分离。在pH9时,有钙离子和EDTA存在下萃取铜时,铅、锌、铋、镍、钴、镉、铊不被萃取。

(4)8-羟基喹啉

在pH6.45,有钙和乙酸钠存在下,加入EDTA作掩蔽剂,铜可被8-羟基喹啉-三氯甲烷萃取而与铁、钴、镍、锰和铝分离。钼、钒、钛和铀有干扰。

(5)新亚铜灵

在pH4~7.6,加柠檬酸掩蔽铁,以抗坏血酸或盐酸羟胺还原铜为一价,加入新亚铜灵[2,9-二甲基邻菲啰啉(C14H12N2·1/2H2O)],用1,2-二氯乙烷萃取铜。

(6)N-乙酰基新菸碱-硫氰酸盐

在pH4.6缓冲溶液中,加氟化铵掩蔽铁、铝,铜(Ⅱ)与N-乙酰基新菸碱-硫氰酸盐形成的配合物可被三氯甲烷萃取。铜与镍、钴、镉、铅、锌、铬、钒、锰、钨、铋、钙、镁、钼、铀等元素分离。

(7)反萃取法

铜与有机试剂形成的配合物经有机溶剂萃取后,再将铜反萃取于水相中,进一步与干扰元素分离的方法有二安替比林甲烷法、二丁基二硫代磷酸法、N-十二烯(三烷基甲基)胺(LA-1)法等。

参考资料:镍钴分离