金川资源综合利用项目之中科院镍钴分离研究的(9)

3.1.1 试验原料、试剂、设备

（1）试验所用原料液是由北京有色金属研究总院提供的金川钴渣酸浸后的原液。其原料液成分见表1。

表1 金川钴渣酸浸后的原液成分表元素NiCoCuFeCaMgMnZnSiO2Al2O3Cl–pH 浓度（克/升）

（2）萃取剂季铵盐为中国科学院上海有机化学研究所工厂生产的N-263，其他试剂均为市售化学试剂。

（3）有机相配比：

萃取净化除铜铁：36%季铵氯化物，10%二-乙基己醇，54%灯用煤油；

萃取分离钴镍：36%季铵硫氰酸盐，10%二-乙基己醇，54%灯用煤油。

（4）试验设备

萃取净化除铜铁工序采用新型单混合室及双混合室的混合澄清器串联组成。

萃取分离钴镍工序只采用新型双混合室混合澄清器串联组成。

流体输送和计量控制用计量泵完成。

3.1.2 工艺流程概述

金川钴渣或钴冰铜酸浸出液，用季铵氯化物在上述萃取设备中经过3级逆流萃取除铜铁、3级深度萃取除铜，使原料液中的铜铁与钴镍分离。负荷有机相经过2级洗钴、3级反萃铜铁、3级深度反萃铁，去除负荷的有机相经过1级氯离子饱和处理后，继续循环使用。反萃水相用铁屑置换，得到粗铜产品，含铁的反萃水相沉淀达标后排放。除杂后的萃余液是含有一定氯离子的硫酸镍钴溶液，此液用季铵硫氰酸盐经过2级萃取钴、2级洗涤、3级反萃钴，得到纯净的钴溶液，可以根据需求生产氧化钴、草酸钴、钴粉等产品。除钴后的萃余液经过捕收和吸附夹带的有机相后，经不溶阳极电解镍，得到镍产品。（详见图1）。

3.1.3 试验结果与讨论

化工冶金所用金川真实原料液，成功完成了季铵氯化物萃取除铜铁、季铵硫氰酸盐萃取分离钴镍的全工艺流程连续流动扩大试验。试验充分验证了小实验所取得的各项工艺技术指标，获得了令人满意的结果[13]。

A-季铵氯化物萃取净化铜铁

（1）萃取净化铜铁工序，有机相采用两股分流方式，3级萃取除铜铁控制相比为O/A=1，混合时间3分钟；3级深度萃取除铜控制相比为O/A=0.5，混合时间3.9分钟，同时每升料液添加4克亚硫酸钠；转速均为554转/分。由于这两项措施，大大提高了铜铁的净化效果，对于含铜3.9克/升、铁1.74克/升的料液，经过6级萃取操作后，萃余液中的铜铁均降至0.005克/升以下，其萃取率都大于99.6%。

（2）萃取净化铜铁工序中的负荷有机相，经过洗涤钴和反萃操作，使有机相的Co＜0.002克/升，Cu＜0.008克/升，Fe＜0.0024克/升，洗钴率大于99.0%，铁和铜的反萃率大于99.97%，完全满足净化要求。

（3）氯离子的浓度对铜铁净化及钴的共萃有着至关重要的影响，这是因为铜铁及钴离子都能与之形成络阴离子而被萃入有机相中。因此适当控制氯离子浓度，利用它与金属离子形成的络阴离子萃取行为的差异来达到其分离之目的。小实验已经对其进行了详尽的考察，[7]确定浓度~50克/升较为适宜。若再提高氯离子浓度，将增加钴的共萃量。

图1 季铵盐萃取除铜铁及萃取分离钴镍流程图

（4）在酸性条件下，铁大都以Fe+2状态存在。在实验条件下，季铵氯化物对Fe+2萃取率很低，而对Fe+3的萃取率则很高；Cu+1的萃取率也比Cu+2的萃取率高；其Fe+3和Cu+1均以络阴离子FeCl4–、CuCl2–形式被萃入有机相。当Fe+2与Cu+2共存时，实验发现它们有“带同萃取”作用，特别是当氯离子浓度大于50克/升时尤为明显。这是因为氯离子促使平衡方程（Cu+2+ Fe+2→Cu+1+ Fe+3）向右移动，形成更加容易被萃取的络阴离子FeCl4–、CuCl2–。

（5）深度萃取除铜时，加少量亚硫酸钠的目的就是为了使剩余的少量铜在还原条件下，更加容易形成有利于铜萃取的络阴离子CuCl2–，从而进一步提高铜的萃取效率。

B-季铵硫氰酸盐萃取分离钴镍

（1）连续流动扩大试验，其萃取分离钴镍操作条件是：转速554转/分、相比O/A=1.1、混合时间3分钟、2级萃取。得到的结果是钴从原料液中的10.0克/升左右降至小于0.003克/升，钴的萃取率大于99.9%。

（2）由于钴的极好萃取性能及镍基本不被萃取，更加凸显了本萃取剂良好的选择性。这使得萃余液中Ni/Co比可以达到2×104，取得满意的钴镍分离效果。

（3）虽然萃入有机相的镍很少，大约在0.05克/升左右，但由于负荷有机相粘度较大，镍的夹带会相对增加，因此流程中必须考虑镍的洗涤。1级洗镍效率只能到70~80%，采用2级洗涤并加强澄清面积等措施，可以达到工艺技术要求。

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/qikandaodu/2020/1225/377.html