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矿用过滤机 2024-09-30 20:32:48

电解硫酸镍反应方程式(电解分离钴镍)

一、电解电解电解镍钴铜过程有置换吗

没有置换。硫酸

电解镍钴铜过程,镍反是应方通过使用相应的电解液和电解槽,在适当的程式温度、电压和电流密度条件下进行,分离使镍、钴镍钴、电解电解铜的硫酸离子在电解液中被还原成对应的金属沉积,从而实现金属的镍反分离与纯化。这个过程不涉及置换。应方

电解是程式一种利用电流将离子还原为金属或将金属氧化物还原为金属的化学过程。

二、分离钴的钴镍制备方法

钴的制备一般先用火法将钴精矿、砷钴精矿、电解电解含钴硫化镍精矿、铜钴矿、钴硫精矿中的钴富集或转化为可溶性状态,然后再用湿法冶炼方法制成氯化钴溶液或硫酸钴溶液,再用化学沉淀和萃取等方法进一步使钴富集和提纯,最后得到钴化合物或金属钴。

钴矿物的赋存状态复杂,矿石品位低,所以提取方法很多而且工艺复杂,回收率较低。钴矿的选矿对一般是将钴矿石通过手选、重选、泡沫浮选可提取到含钴15~25%的钴精矿。钴精矿冶炼方法主要有硫化镍矿冶炼和砷钴矿冶炼。

硫化镍矿制备

硫化镍精矿一般含镍4~5%,含钴0.1~0.3%。镍的火法熔炼过程中,由于钴对氧和硫的亲合力介于铁镍之间在转炉吹炼高冰镍时,可控制冰镍中铁的氧化程度,使钴富集于高冰镍或富集于转炉渣,分别用下述方法提取:

1、富集于高冰镍中的钴,在镍电解精炼过程中,钴和镍一起进入阳极液。在净液除钴过程中,钴以高价氢氧化钴的形态进入钴渣,钴渣含钴6~7%,含镍25~30%。从此种钴渣提钴的一种方法是:将钴渣加入硫酸溶液中,通二氧化硫使之溶解,制得含硫酸镍、硫酸钴和少量铜、铁、砷、锑等杂质的溶液;再用活性镍粉置换除去铜;通空气,氧化水解除去铁,通氯气氧化,加苏打中和沉淀钴,若所得氢氧化钴含镍较高,可再次溶解、沉淀分离钴镍,使其含镍小于1%;经煅烧制得氧化钴出售,也可将氧化钴制成粗金属钴,经电解精炼得电解钴。加拿大和苏联的镍厂都用此法回收钴。中国的工厂也有类似作法。从钴渣提钴的另一种方法是以亚硫酸钠作还原剂,将钴渣溶解于硫酸溶液中,得到含硫酸镍、硫酸钴和少量铜、铁、锰、锌等杂质的溶液,而后用黄钠铁矾法除去溶液中的铁,用烷基磷酸类如:二-2-乙基己基磷酸(D-2-EHPA)或其他烷基磷酸酯类萃取剂萃取其中的铜、铁、锰、锌等,并分离钴镍。萃取过程中获得的氯化钴溶液,用氟化铵除钙、镁后,再用草酸铵沉淀钴。所得草酸钴在450℃下煅烧,得到的氧化钴粉,可作为最终产品,也可用氢还原法制取金属钴粉。

2、富集于炼镍转炉渣中的钴,在还原硫化熔炼过程中,与镍一起转入钴冰铜。转炉渣成分一般为:钴0.25~0.35%,镍1~1.5%;钴冰铜成分一般为:钴1~1.5%,镍5~13%。钴冰铜可以直接浸取(常压或加压酸浸),也可以将钴冰铜焙烧成可溶性化合物后再酸浸。浸出液可按钴渣提钴工艺流程处理。

加拿大舍利特高尔顿公司(Sherritt Gordon MinesLtd)用高压氨浸法处理硫化镍精矿和高冰镍时,钴留于镍的氢还原尾液中,通硫化氢于尾液,得硫化钴和硫化镍的混合沉淀物。此混合物用硫酸高压浸出、净化除杂质后,通氧、加氨、加压,使二价钴氧化成可溶性的[Co(NH₃)₅·H₂O]2(SO₄)₃,而镍则以镍铵硫酸盐形态沉淀出来,实现镍钴分离,溶液用高压氢还原产出钴粉,也可用萃取法净液、分离出镍后电积得电钴。含钴黄铁矿提钴世界上从含钴黄铁矿中提钴较有代表性的工厂是芬兰科科拉钴厂( Kok-kola Cobalt Plant),精矿焙烧脱硫后,再配以部分精矿在流态化炉内进行硫酸化焙烧,再经浸出、浓密、洗涤,浸出液通硫化氢使钴呈硫化钴沉淀。再利用上述舍利特高尔顿的高压浸出法和高压氢还原法生产钴粉。

中国含钴黄铁矿的钴品位较低,仅为0.02~0.09%。浮选产出的钴硫精矿含钴0.3~0.5%,硫30~35%,铁35~40%。钴硫精矿在流态化焙烧炉内于580~620℃下进行硫酸化焙烧,使钴、镍、铜等金属转化为可溶性的盐类。焙砂用水或稀硫酸浸出,用氯酸钠将浸出液中的铁氧化成高价铁后,用脂肪酸钠依次萃取铁和铜。然后,通入氯气使钴氧化,加碱水解生成高价氢氧化钴沉淀,而与镍分离。在反射炉内使氢氧化钴脱水、烧结,烧结块配以石油焦和石灰石在三相电弧炉内还原熔炼成粗金属钴。粗钴浇铸成阳极,进行隔膜电解,得到纯度较高的金属钴。钴硫精矿也可先经900~950℃氧化焙烧,再配以氯化钠或氯化钙以及少量的钴硫精矿于 680℃下进行硫酸化氯化焙烧。焙砂按上述流程提钴。

砷钴矿制备

砷钴矿经选矿得到含钴10~20%的精矿,其中含砷20~50%。处理砷钴矿的方法主要有两种,一种是先用火法熔炼产出砷冰钴,再用湿法提钴。另一种是用加压浸出法制得含钴溶液,再从中提取钴。中国采用前者:将精矿配以焦炭和熔剂在反射炉或电炉内熔炼,使部分砷呈三氧化二砷挥发,产出砷冰钴(旧称黄渣)。如原料含硫高,还产出部分钴冰铜。砷冰钴和钴冰铜磨细后焙烧,进一步脱砷和硫;焙砂用稀硫酸浸出,用次氯酸钠氧化浸出液中的铁,再用苏打调整pH为3~3.5,使铁成为氧化铁和砷酸铁沉淀。滤液用铁屑置换除铜后,用次氯酸钠使钴氧化,加碱水解生成高价氢氧化钴沉淀而与镍分离。所得氢氧化钴在反射炉内于1000~1200℃下煅烧,获得氧化钴,并使其中的碱式硫酸盐分解,将硫除去。然后配入木炭,在回转窑内于1000℃左右还原成金属钴粉。也可将氢氧化钴熔炼成粗金属钴,再进行电解得电钴。焙砂的浸出液也可和前述硫化镍矿提钴一样,采用萃取法净液分离提钴。

加压酸浸法处理砷钴精矿是将精矿用稀硫酸浆化,用高压釜浸出,操作压力35公斤力/厘米²,温度190℃,浸出时间3~4小时,钴的浸出率95~97%。浸出液除砷、铁、铜、钙等杂质后,加入液氨,使钴形成钴氨络合物,在高压釜内,用氢还原得到钴粉,操作压力50~55公斤力/厘米²,温度190℃。此法流程简单,回收率高,劳动条件好。铜钴矿提钴扎伊尔的卢伊卢厂( Luilu CobaltPlant)是世界上处理铜钴矿最大的钴厂。铜钴矿经选矿获得氧化精矿和硫化精矿。氧化精矿品位为:铜25%,钴1.5%;硫化精矿品位为:铜45%,钴2.5%。首先将硫化精矿在流态化焙烧炉内进行硫酸化焙烧,然后将焙砂和氧化精矿一起用铜电解废液浸出。氧化精矿中的钴主要呈三价氧化物形态,在硫酸中溶解度很小,但在铜电解废液中可由其中的亚铁离子将钴还原,溶于电解废液中,Co₃(不溶性) Fe₂→Co₂(可溶性)Fe₃。钴的浸出率可达95~96%。含钴和铜的浸出液用电解法析出铜,而钴和其他金属杂质留在溶液中。除杂质后,将溶液中的钴用石灰乳沉淀为氢氧化钴,再溶于硫酸中,得到高浓度的硫酸钴溶液,最后用不溶阳极电积金属钴。

三、分离和富集

铀在矿石中含量都很低,大量的伴生元素往往妨碍铀的测定。因此,大部分测定铀的方法都需先行分离或富集。分离铀的方法很多,有沉淀法、螯合物形成法、萃取法、色层法、离子交换法和汞阴极电解法等。

65.1.2.1沉淀分离法

铀沉淀分离的方法很多。在没有碳酸盐、柠檬酸、酒石酸及氟化物存在的适当介质中,用氨水、吡啶或六次甲基四胺都能将铀沉淀成重铀酸铵,与碱金属、碱土金属以及铜、镍、钴、锌、锰等元素分离,铁、铝、锆、钛、稀土等与铀一起被沉淀。氟化物、碘酸盐或草酸盐在适当的酸性介质中可以沉淀铀(Ⅳ),而铀(Ⅵ)不沉淀,可借此用于分别测定铀(Ⅳ)和铀(Ⅵ)。用氟化物作沉淀剂,由于生成水合四氟化铀,将与很多伴生的阳离子形成复盐,而使铀(Ⅳ)与铁、铝、锆、钛、铌、和钽等元素分离。磷酸盐在(2+98)~(4+96)HCl溶液中,能定量地沉淀铀(Ⅳ)成UO2HPO4,锆、钍、铋等也同样被沉淀,沉淀溶解于过量的磷酸或其他强酸中,此法在分析中主要用作铀与钒分离。某些有机试剂亦能沉淀铀(Ⅳ),如铜铁试剂可在强硫酸或盐酸介质中沉淀铀(Ⅳ),铁、锆、钛、钒、铌、胆、锡等同时被沉淀。碱金属、碱土金属、铀(Ⅵ),以及铝、磷、镍、锌等不被沉淀。钴试剂(α-亚硝基-β-萘酚)则在弱酸或弱碱性溶液中沉淀铀(Ⅵ),钴、铁、镍等同时被沉淀,而铝、锌、碱土金属等不被沉淀。

65.1.2.2配位分离法

铀形成配合物分离,最典型的方法是铀和碳酸钠形成Na4UO2(CO3)3配合物进入溶液与铁、钛、钴、镍、锰、锌、铍和碱土金属分离。

65.1.2.3萃取分离法

萃取分离的方法也很多。在0.05~0.5mol/LHNO3中可用乙醚萃取硝酸铀酰,部分钍、铈、铁、钒亦同时被萃取。在(1+9)H2SO4中可用三氯甲烷或乙醚萃取铀的铜铁试剂配合物与铝、氢氧化铵组、碱土金属及硫化铵组的其他元素分离。TBP萃取铀主要在硝酸介质中进行,萃取分配比在5~6mol/LHNO3中达到最大值;但在有大量硝酸盐存在下,即使硝酸浓度低于1mol/L,铀也能定量被萃取。常用的盐析剂有:硝酸铝、硝酸钙、硝酸钠和硝酸铵,同时被萃取的有钍、钪、钇和金等。在4mol/LHNO3溶液中也可用(2+8)磷酸三丁酯-苯萃取铀。也有在pH2~3的硝酸介质中,以硝酸钠作盐析剂,用磷酸三丁酯萃取铀(Ⅵ),钍、锆和稀土元素同时被萃取。

三烷基氧膦(TRPO)和三辛基氧膦(TOPO)都是铀的有效萃取剂。二者萃取铀的酸度基本相同,均为0.5~3mol/LHNO3,同时被萃取的有铁、铈、钒、锆、钍和钼(均为高价)。

65.1.2.4色层分离法

目前,用于萃取色层分离铀的萃取剂有:胺类萃取剂N263(氯化三辛基甲基胺)、N235(三正辛胺)、N1923(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)、C1-TBP萃淋树脂;酸性配位剂P507(2-乙基己基磷酸单2-乙基己酯);亚砜类萃取剂DOSO(二正辛基亚砜)等结合载体聚三氟氯乙烯粉、聚四氟乙烯粉、硅胶、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(聚氨酯或聚醚酯)等作载体组成的固定相,均能达到在一定浓度的硝酸或盐酸溶液中富集分离的目的。在实践中得到广泛应用的是P350萃取色层、Cl-TBP萃淋树脂。用DOSO-交联聚甲基丙烯树脂组成的固定相,可在1.5mol/LHClO4中定量富集铀,同时被富集的还有金、钯、汞等。CL-TBP萃淋树脂,可在!(HNO3)=12%~50%介质中萃取铀,同时被萃取的有金、钍、钇、钪。在!(HNO3)=6%~35%介质中可用P350与DA201或者X-5型聚二乙烯苯组成的萃取色层定量富集铀,在有盐析剂硝酸铝存在下可降低酸度为!(HNO3)=2%,铀也能定量被萃取,同时被萃取的还有钍。在0.5~3mol/LHCl-2.5~3mol/LNaCl体系中P350也能定量萃取铀,同时被萃取的还有镓、铊、金等。

65.1.2.5离子交换树脂分离法

离子交换树脂的方法也适用于微量铀的分离,目前应用较广泛的是大孔阳离子交换树脂D235,是在4mol/LHCl中(或者在含有100g/LNaCl存在下交换酸度可降至为1mol/LHCl)进行交换分离钍,稀土、锆、钛、钒等干扰元素。

在硫酸或高氯酸溶液中,用汞阴极电解法,铀被还原为四价(部分为三价)留在溶液中锌、镉、铁、铬、铊、钴、镍、锰、铟、铅、锡、锑、铜、铋、金、银等元素以金属析出而与铀分离。稀土、锆、铌、钽等元素与铀共存于溶液中。

参考资料:智能化选矿