一种用于镍电解阳极液除铜的萃取剂、其制备方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于镍电解阳极液除铜的萃取剂、其制备方法及应用。该萃取剂为N，N-二（叔丁氧羰基亚甲基）-2吡啶甲基胺及其衍生物，它具有铜镍分离选择性高、反萃后液中铜镍质量比高等优点，可用于氯盐体系、氯盐-硫酸盐混合体系的镍电解阳极液深度净化除铜。该萃取剂的制备方法简单。将其用于氯化铜与氯化镍、氯化铜与硫酸镍中时，其铜镍分离系数分别达到2027和716。将其用于氯盐体系的镍电解阳极液，除铜后液中含铜为0.9～1.8mg/L，反萃后液的铜镍质量比为153～199。将其用于对氯盐—硫酸盐混合体系的镍电解阳极液，除铜后液含铜为1.2～1.8mg/L，反萃后液的铜镍质量比为33～63。本发明的萃取剂可满足镍电解阳极液深度净化除铜的工业要求。
【专利说明】—种用于镍电解阳极液除铜的萃取剂、其制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于镍电解阳极液除铜的萃取剂、其制备方法及应用，属于有色金属湿法冶金领域。
【背景技术】
[0002]在镍的电解精炼过程中，镍电解阳极液的深度净化除铜是生产高品质镍的关键所在。由于铜镍化学性质相似，其有效分离成为长期困扰国内外冶金界的难题。从目前研究和生产的情况来看，镍电解阳极液净化除铜的方法主要有化学沉淀法，离子交换法和溶剂萃取法。
[0003]化学沉淀法是传统方法，也是实际生产中应用最多的一种方法，可细分为硫化镍精矿加阳极泥法，二氧化硫加硫磺法等近十种方法。化学沉淀法存在产生大量残渣、渣中镍含量高、工作环境差、劳动强度大等缺点。
[0004]离子交换法作为一种重要的现代分离技术，具有操作连续、金属回收率高、无废渣产生等特点。有研究者利用Cu+易与溶液中的Cl—形成配合物的特点，先用Na2SO3将Cu2+还原为Cu+，然后采用717#阴离子交换树脂吸附Cu+络阴离子，最后用含双氧水的酸性NaCl溶液进行解吸，达到深度净化除铜目的(陈爱良，用离子交换法从镍电解阳极液中除铜的研究[J].矿冶工程，2005，25 (6):51-56)。但是由于加入亚硫酸钠还原既增加了运行成本又增加了镍电解阳极液的亚硫酸钠杂质。有研究者用硅胶负载聚胺有机-无机复合树脂对镍电解液进行除铜的研究，能够达到深度净化除铜的要求，但存在铜镍分离选择性差等问题(温俊杰，新型硅胶-聚胺有机-无机复合树脂从钴(镍)电解液中除铜的基础研究，中南大学博士论文，2010)。
[0005]溶剂萃取法是湿法`冶金过程中常用的分离方法，具有处理能力大、可连续化操作、易于自动化控制等优点。包福毅等人选择用叔胺N235萃取分离镍电解液中的铜，通过四级萃取，除铜后液中的铜离子浓度降到3mg/L以下(包福毅，方军，赵百仁等.溶剂萃取净化氯气浸出高铜氯化镍溶液和铜的回收工艺研究.矿产综合利用，1994 (4):12-15)，但是该法仅适用于氯盐体系中铜离子含量较高的酸性镍电解液(pH〈l)的净化除铜。吴芳等人研究以M5460为萃取剂，硫酸溶液为反萃剂，经三级萃取，三级反萃后，可以从含有高浓度硫酸镍溶液中分离出99.9%的铜。(吴芳，吕军.铜萃取剂M5640从硫酸镍溶液中分离铜的应用研究，五邑大学学报(自然科学版)，2004 (18):25-28)，然而，文中未指出反萃后液中的铜镍质量比。蒙延双等人研究了有机磷酸萃取剂P204对镍电解阳极液的萃取除铜，一级萃取率为81.33%，除铜后液中铜离子浓度为82.15mg/L(蒙延双.镍电解液用P204萃取除铜[J].有色金属(冶炼部分)2007 (6):7-9)，但除铜后液中铜离子的浓度较高，未满足镍电解阳极液深度净化除铜的要求。王飞镝等人采用羟肟类萃取剂N530 (2-羟基-4-仲辛氧基二苯甲酮肟)对镍电解阳极液净化除铜，单级萃取即可使除铜后液中的Cu2+降低到0.01Smmol/L，且N530对铜螯合能力很强但对镍基本无作用，铜镍分离系数达到IO6以上，但反萃后液中铜镍质量比为15，不满足工业生产的要求。(王飞镝，邱清华，王开毅.用2-羟基-4-仲辛氧基二苯甲酮肟从镍电解液中除铜研究，广东有色金属学报，2001 (11):37-40)。杨佼庸等人采用醛肟与酮肟复配的萃取剂Lix984N，经两级萃取后可使镍电解阳极液的除铜后液中的铜离子500mg/L降到2mg/L以下，反萃后液的铜镍质量比达到了 105(杨佼庸，刘大星，孙凤琴.溶剂萃取净化镍电解阳极液除铜的方法.CN1113521A.2007-12-20)，但该萃取剂在循环使用过程中由于复杂的酸性环境等原因易发生降解，导致出现乳化、形成“三相”等问题(刘晓荣，邱冠周，胡岳华.Lix984N的降解行为研[J]，矿冶工程，2002 (22): 79-82)。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服上述萃取剂存在的不足，提供一种在镍电解阳极液中对铜离子脱除具有高选择性且反萃后液中铜镍质量比高的萃取剂，该萃取剂可用于氯盐体系、氯盐-硫酸盐混合体系的镍电解阳极液深度净化除铜。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种制备方法简单、产率高的上述萃取剂的制备方法。
[0008]本发明的另一目的为提供一种上述萃取剂的应用。
[0009]本发明的技术方案
[0010]一种用于镍电解阳极液除铜的萃取剂，其特征在于，所述的萃取剂为N，N-二 (叔丁氧羰基亚甲基)-2吡啶甲基胺或它的衍生物，其结构式为:
[0011]
【权利要求】
1.一种用于镍电解阳极液除铜的萃取剂，其特征在于，所述的萃取剂为N，N-二 (叔丁氧羰基亚甲基)-2吡啶甲基胺或它的衍生物，其具有式I所示的结构式:
2.权利要求1所述的用于镍电解阳极液除铜萃取剂的制备方法，其特征在于，在N2气氛保护下将具有式II所示结构的2-氨甲基吡啶或它的衍生物与三乙胺和无水乙醇混合，再向混合物中滴加溴乙酸叔丁酯，反应，反应温度为60~80°C，时间4~8小时；反应完全后冷却至室温，加水后用乙酸乙酯进行萃取，合并有机相，干燥有机相，过滤，将滤液蒸干后用硅胶柱层析纯化得到产物；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的2-氨甲基吡啶或它的衍生物、三乙胺与无水乙醇的摩尔比为1: (23~25): (30~35)。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的2-氨甲基吡啶或它的衍生物与溴乙酸叔丁酯的摩尔比为1: (2~2.25)。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，加入的水与无水乙醇的体积比为(2~3):1 ;乙酸乙酯与无水乙醇的体积比为(2~3):1。
6.权利要求1所述的萃取剂的应用，将所述的萃取剂用于镍电解阳极液净化除铜。
7.根据权利要求1所述的萃取剂的应用，将所述的萃取剂用于氯盐体系或氯盐-硫酸盐体系的镍电解阳极液深度净化除铜。
8.根据权利要求6或7所述的萃取剂的应用，其特征在于，向萃取剂中加入稀释剂，配制成9~llg/L的萃取剂溶液，将萃取剂溶液加入镍电解阳极液中进行萃取。
9.根据权利要求8所述的萃取剂的应用，其特征在于，所述稀释剂选自三氯甲烷、磺化煤油中的一种。
10.根据权利要求8所述的萃取剂的应用，其特征在于，萃取剂溶液和镍电解阳极液的体积比为1: (0.8~1.2)。
【文档编号】C25C1/08GK103820810SQ201410080626
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】胡慧萍, 戴宽, 刘云清, 李超, 刘士军, 陈启元, 贺竹雄 申请人:中南大学