一种超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法
【专利摘要】本发明涉及一种超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，属于特殊场条件下的湿法冶金【技术领域】。该超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，所述含钴镍溶液作为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，将载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃得到含钴溶液和空载有机相。本发明通过通过调节超重力因子和流比，强化镍钴萃取的传质过程，提高对钴萃取的选择性，减少镍的共萃，达到提高钴、镍分离系数的目的。
【专利说明】一种超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，属于特殊场条件下的湿法冶金【技术领域】。
【背景技术】
[0002]镍钴是重要的有色战略金属，在化学元素周期表中的位置相邻，属同类元素，化学性质相似，在矿床中常共生、伴生。镍钴分离的方法主要有化学沉淀法和萃取分离法。化学沉淀法对分离镍钴选择性低，存在镍钴产品纯度低的缺点，限制了其应用范围，因此大多采用溶剂萃取法来实现镍钴的分离与回收。
[0003]目前镍钴分离萃取系统主体设备采用混合-澄清槽，该设备结构简单，但为敞开体系，占地面积大，萃取剂耗量大，夹带严重，两相的接触传质面积和传质系数都较小，故传质效率和萃取效率低，而且会严重污染环境，火灾隐患大。
[0004]因此，常规萃取的这些局限性亟待解决，而密闭、高效的萃取工艺革新是解决这一问题的关键所在。
[0005]超重力技术是一种强化多相流传递及微观混合反应过程的新技术，改变了传统传质方式，具有体积小、传质强度高、容易操作等特点，自20世纪70年代以来，被广泛应用于石油、化工、环保、生化等领域。近年来超重力技术的应用研究方面取得了重要进展，使超重力技术从气液相反应过程扩展到液液相反应过程。CN201220186872.8中开发了一种双相萃取旋转填料床。但未见将超重力技术用于镍钴溶液溶剂萃取分离成功的相关报道。
[0006]本发明的目的是提供一种镍钴萃取分离的方法，具体的说，就是提供一种超重力场下强化镍钴萃取分离的方法。本发明的方法是以完全不同于传统萃取槽反应器的方式进行反应的，是一种全新的镍钴溶剂萃取分离的方法。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法。本发明通过通过调节超重力因子和流比，强化镍钴萃取的传质过程，提高对钴萃取的选择性，减少镍的共萃，达到提高钴、镍分离系数的目的，本发明通过以下技术方案实现。
[0008]一种超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，所述含钴镍溶液作为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，将载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃得到含钴溶液和空载有机相。
[0009]所述含钴镍溶液为硫酸介质或盐酸介质体系，其中Co2+与Ni2+的质量比为1:0.1?20。
[0010]具体步骤如下:
(O首先将含钴镍溶液为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，在此过程中控制超重力因子为5(Γ140，有机相与水相流比为广10: f 10，有机相与水相混合接触时间为0.1miT0.ls，萃取所用级数为广5级；
(2)将步骤(I)得到的载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃并用酸洗溶液进行酸洗得到含钴溶液和空载有机相，在此过程中控制超重力因子为5(Γ140，有载钴有机相与反萃剂流比为广10: f 10,有载钴有机相与反萃剂混合接触时间为0.lms"0.1s,反萃所用级数为Γ5级。
[0011]所述含钴镍溶液为硫酸介质时，萃取剂为P507、Cyanex272或APT6500 ;当含钴镍溶液为盐酸介质时，萃取剂为N235，稀释剂为磺化煤油，有机相中萃取剂与稀释剂的体积百分比为20?40:60?80。
[0012]所述反萃剂为f 2mol/L硫酸或盐酸，酸性溶液为0.Γθ.5mol/L硫酸或盐酸。
[0013]经上述方法后萃取率和反萃率达99%以上。
[0014]上述能产生超重力场的萃取装置都可以应用在此方法中。
[0015]本发明的有益效果是:本发明与现有传统技术相比较有以下主要特点:
1、含镍钴的水相溶液与油相进行快速而均匀的微观混合，传质效率高，单级钴的萃取率得到提闻，而镇的共萃减少，萃取级数减少。
[0016]2、萃取达到平衡所需的时间短，适应的流比和密度差范围大。
[0017]3、物料在设备内滞留时间极短，滞留量少，后续分相性能好，大大节约了萃取剂的一次投入。
[0018]4、超重力场为密闭体系，避免了油相与空气的直接接触，降低了萃取剂的挥发及消除了火灾隐患。
[0019]5、极大地缩小了设备尺寸与重量，不仅降低了投资，也增加了对环境地改善；设备操作简单，易于开停车；运转、维护与检修方便。
【具体实施方式】
[0020]下面结合【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0021]实施例1
该超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，所述含钴镍溶液作为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，将载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃得到含钴溶液和空载有机相。
[0022]其中含钴镍溶液为硫酸介质，主要成分为:Co2+4.4g/L、Ni2+78.5g/L，其中Co2+与Ni2+的质量比为1:18。
[0023]具体步骤如下:
(1)首先将含钴镍溶液为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，在此过程中控制超重力因子为60，有机相流量为
0.05m3/h，有机相与水相流比为1:1.5，有机相与水相混合接触时间为0.1ms，萃取所用级数为5级；5级萃取后萃余液仅含钴4.50ppm和含镍68.7g/L ;其中萃取剂为P507，稀释剂为磺化煤油，有机相中萃取剂与稀释剂的体积百分比为20:80 ；
(2)将步骤(I)得到的载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃并用酸洗溶液进行酸洗得到含钴溶液和空载有机相，在此过程中控制超重力因子为50，有载钴有机相流量为0.01m3/h，有载钴有机相与反萃剂流比为1:10，有载钴有机相与反萃剂混合接触时间为
0.1ms，反萃所用级数为2级，其中反萃剂为2mol/L硫酸，酸性溶液为0.5mol/L硫酸。
[0024]上述萃取后的萃取率为99.13%,反萃后的反萃率为99.32%。
[0025]实施例2
该超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，所述含钴镍溶液作为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，将载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃得到含钴溶液和空载有机相。
[0026]其中含钴镍溶液为硫酸介质体系，其组分为:含Co2+4.4g/L，Ni2+78.5g/L，其中Co2+与Ni2+的质量比为1:18。
[0027]具体步骤如下:
(1)首先将含钴镍溶液为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，在此过程中控制超重力因子为100，有机相流量为lm3/h，有机相与水相流比为1:1，有机相与水相混合接触时间为0.ls，萃取所用级数为4级逆流萃取；经4级逆流萃取后得到含钴3.97ppm和含镍75.82g/L的萃余液；其中萃取剂为Cyanex272，稀释剂为磺化煤油，有机相中萃取剂与稀释剂的体积百分比为20:80 ；
(2)将步骤(I)得到的载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃并用酸洗溶液进行酸洗得到含钴溶液和空载有机相，在此过程中控制超重力因子为50，有载钴有机相与反萃剂流比为3:1，有载钴有机相与反萃剂混合接触时间为0.ls，反萃所用级数为2级，其中反萃剂为lmol/L硫酸，酸性溶液为0.lmol/L硫酸。
[0028]经上述方法后萃取率为99.27%,反萃后的反萃率为99.22%。。
[0029]实施例3
该超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，所述含钴镍溶液作为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，将载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃得到含钴溶液和空载有机相。
[0030]其中含钴镍溶液为盐酸介质体系，组分为Co2+0.9g/L，Ni2+llg/L，其中Co2+与Ni2+的质量比为1:12。
[0031]具体步骤如下:
(1)首先将含钴镍溶液为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，在此过程中控制超重力因子为80，有机相流量为
1.5m3/h，有机相与水相流比为8:1，有机相与水相混合接触时间为5ms，萃取所用级数为2级逆流萃取；2级逆流萃取得到仅含钴2.79ppm和含10.95g/L镍的萃余液；萃取剂为N235，稀释剂为磺化煤油，有机相中萃取剂与稀释剂的体积百分比为30:70 ；
(2)将步骤(I)得到的载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃并用酸洗溶液进行酸洗得到含钴溶液和空载有机相，在此过程中控制超重力因子为80，有载钴有机相与反萃剂流比为5:8，有载钴有机相与反萃剂混合接触时间为5ms，反萃所用级数为4级，其中反萃剂为1.5mol/L盐酸，酸性溶液为0.3mol/L盐酸。
[0032]经上述方法后萃取率为99.23%,反萃后的反萃率为99.07%。。
[0033]实施例4
该超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，所述含钴镍溶液作为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，将载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃得到含钴溶液和空载有机相。
[0034]所述含钴镍溶液为硫酸介质或体系，组分为含Co2+8.63g/L，含Ni2+5.76g/L，其中Co2+与Ni2+的质量比为1:0.7。
[0035]具体步骤如下:
(1)首先将含钴镍溶液为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，在此过程中控制超重力因子为120，有机相与水相流比为1:1，有机相流量为0.5m3/h,有机相与水相混合接触时间为3ms,萃取所用级数为4级；4级萃取后萃余液仅含钴8.97ppm和含镍5.65g/L ;其中萃取剂为APT6500，稀释剂为磺化煤油，有机相中萃取剂与稀释剂的体积百分比为40:60 ；
(2)将步骤(I)得到的载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃并用酸洗溶液进行酸洗得到含钴溶液和空载有机相，在此过程中控制超重力因子为90，有载钴有机相与反萃剂流比为9:2，有载钴有机相与反萃剂混合接触时间为3ms，反萃所用级数2级；其中反萃剂为1.5mol/L硫酸,酸性溶液为0.lmol/L硫酸。
[0036]经上述方法后萃取率为99.53%,反萃后的反萃率为99.18%。。
[0037]实施例5
该超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，所述含钴镍溶液作为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，将载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃得到含钴溶液和空载有机相。
[0038]所述含钴镍溶液为硫酸介质，其中Co2+与Ni2+的质量比为1:0.1。
[0039]具体步骤如下:
(1)首先将含钴镍溶液为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，在此过程中控制超重力因子为50，有机相与水相流比为10:10,有机相与水相混合接触时间为0.1ms,萃取所用级数为I级；其中萃取剂为Cyanex272，稀释剂为磺化煤油，有机相中萃取剂与稀释剂的体积百分比为50:50 ；
(2)将步骤(I)得到的载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃并用酸洗溶液进行酸洗得到含钴溶液和空载有机相，在此过程中控制超重力因子为140，有载钴有机相与反萃剂流比为10:7，有载钴有机相与反萃剂混合接触时间为0.ls，反萃所用级数为I级。其中反萃剂为1.6mol/L盐酸，酸性溶液为0.4mol/L盐酸。
[0040]经上述方法后萃取率为99.01%,反萃后的反萃率为99.33%。。
[0041]实施例6
该超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，所述含钴镍溶液作为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，将载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃得到含钴溶液和空载有机相。
[0042]所述含钴镍溶液为硫酸介质，其中Co2+与Ni2+的质量比为1:20。
[0043]具体步骤如下:
(O首先将含钴镍溶液为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，在此过程中控制超重力因子为140，有机相与水相流比为4:3，有机相与水相混合接触时间为0.1ms，萃取所用级数为4级；其中萃取剂为Cyanex272，稀释剂为磺化煤油，有机相中萃取剂与稀释剂的体积百分比为35:65 ；
(2)将步骤(I)得到的载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃并用酸洗溶液进行酸洗得到含钴溶液和空载有机相，在此过程中控制超重力因子为100，有载钴有机相与反萃剂流比为8:5，有载钴有机相与反萃剂混合接触时间为0.ls，反萃所用级数为5级。其中反萃剂为1.8mol/L盐酸,酸性溶液为02mol/L盐酸。
[0044]经上述方法后萃取率为99.66%,反萃后的反萃率为99.28%。
[0045]上面对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，其特征在于:所述含钴镍溶液作为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，将载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃得到含钴溶液和空载有机相。
2.根据权利要求1所述的超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，其特征在于:所述含钴镍溶液为硫酸介质或盐酸介质体系，其中Co2+与Ni2+的质量比为1:0.f 20。
3.根据权利要求2所述的超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，其特征在于具体步骤如下: (1)首先将含钴镍溶液为水相，萃取剂与稀释剂构成有机相，将水相与有机相在超重力场下进行萃取得到载钴有机相和萃余液，在此过程中控制超重力因子为5(Γ140，有机相与水相流比为广10: f 10，有机相与水相混合接触时间为0.lms^0.ls，萃取所用级数为广5级； (2)将步骤(1)得到的载钴有机相在超重力场下加入反萃剂进行反萃并用酸洗溶液进行酸洗得到含钴溶液和空载有机相，在此过程中控制超重力因子为5(Γ140，有载钴有机相与反萃剂流比为广10: f 10,有载钴有机相与反萃剂混合接触时间为0.lms"0.1s,反萃所用级数为广5级。
4.根据权利要求3所述的超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，其特征在于:所述含钴镍溶液为硫酸介质时，萃取剂为P507、Cyanex272或APT6500 ;当含钴镍溶液为盐酸介质时，萃取剂为N235，稀释剂为磺化煤油，有机相中萃取剂与稀释剂的体积百分比为2(Γ40:60?80。
5.根据权利要求3所述的超重力场下溶剂萃取分离镍钴的方法，其特征在于:所述反萃剂为f2mol/L硫酸或盐酸，酸性溶液为0.Γ0.5mol/L硫酸或盐酸。
【文档编号】C22B23/00GK104263928SQ201410450990
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】常军, 彭金辉, 张利波, 叶乾旭, 陈景 申请人:昆明理工大学