红土镍矿酸浸液直接萃取提镍新技术

中南大学 稀有金属冶金研究所
混合萃取剂协同萃取效应
表1 混合萃取剂的协同效应 编号 1 2 3
萃取剂A浓度（mol/L）
萃取剂B浓度（mol/L） ENi (%) DNi
0.20
0 2.49 0.026
0
1.0 0.33 0.003
0.20
1.0 94.29 16.51
料液：Ni1.836 g/L， Al 33.22 g/L， Fe 0.179g/L，pH=3.02; 相比O/A=1/1;振荡时间 10 min; 萃取温度T=25℃ .
3.1 直接萃镍连续运转扩大试验(混合室 1.2L)
中南大学 稀有金属冶金研究所
图9 连续运转扩大试验现场
5级萃取 ， 2级洗涤，3~4级反萃，2~3级反洗，1级皂化; 萃取槽混合室体积：1.2L
3.1 直接萃镍连续运转扩大试验(混合室 1.2L)
中南大学 稀有金属冶金研究所
★堆浸液连续稳定运行5天, 典型的萃余液和反萃液取样分析结果:
[Ni]a (g/L)
6.0 4.0 2.0 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 [Ni]o (g/L)
图6 Ni2+的反萃等温线
反萃剂：0.5mol/L H2SO4； 有机相：45%HBL110-55%磺化煤油, Ni 4.876g/L; 温度：30℃
2. 直接萃取提镍的技术基础
料液成分 (g/L)
萃余液成分 (g/L) 反萃液成分 (g/L) 萃取率(%) 除杂率(%)
33.39 0.0052 >98.0 ---
0.0065 0.0090 -82.85 -99.99
3.1 直接萃镍连续运转扩大试验(混合室 1.2L)
中南大学 稀有金属冶金研究所
表4 连续运转扩大试验结果（常压槽浸液-1） 元素 料液成分 (g/L) 萃余液成分 (g/L) 反萃液成分 (g/L) 萃取率(%) 除杂率(%) Ni 3.97 <0.1 Cu --Co 0.121 0.038 0.765 ~70% Fe 18.72 -0.719 -99.50 Mg 54.93 -1.914 -99.54 Zn 0.0022 -Ca 0.319 -Mn 0.77 -0.109 -98.16 pH 1.52 -1.05 ---
中南大学 稀有金属冶金研究所
红土镍矿酸浸液直接萃取提镍新技术
张贵清 曾理 肖连生 李青刚 曹佐英
中南大学冶金与环境学院 稀有金属冶金研究所
2013.09
报告内容

中南大学 稀有金属冶金研究所
红土镍矿酸浸液提镍现状及存在的问题

协同萃取体系选择性萃镍的技术基础

红土镍矿酸浸液直接萃镍新技术连续运转试验
中南大学 稀有金属冶金研究所
(g/L)
Cr 0.092 -0.266 0.088 Mn 0.42 0.77 1.463 0.825 Al --2.08 0.78 SiO2 --0.51 --
0.069 0.556 0.121 0.319 0.117 0.154 0.095 0.562
萃取剂：45%HBL110 + 55%磺化煤油; 反萃剂：0.5~1.0 mol/L H2SO4; 洗涤剂: 纯水或稀硫酸; 反洗剂：纯水; 皂化剂：NaOH 溶液
Fe
6.88 -0.396 -99.25
Mg
39.50 -0.460 -99.85
Zn
0.045 -0.023 -93.53
Ca
0.154 -0.012 -98.96
Mn
Cr
Al
2.08 -0.07 -99.56
SiO2
0.51 -0.01 -99.75
1.463 0.266 ---
萃余液 (g/L)
中南大学 稀有金属冶金研究所
反萃动力学
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
Ni反萃率（% ）
平衡时间（min.)
图7 Ni2+反萃取率与平衡时间的关系
负载有机相: Ni 4.657g/L； 有机相： 45%HBL110-55%磺化煤油
（g/L) Mn Zn Cr pH 1.98
0.964 0.047 0.103
萃取剂：45%HBL110 + 55%磺化煤油
反萃剂：0.70 mol/L H2SO4 洗涤剂: 纯水 反洗剂：纯水 皂化剂：NaOH 溶液
3.2 直接萃镍连续运转扩大试验(混合室 5.5L)
中南大学 稀有金属冶金研究所
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 稳定运转时间(hr) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
萃余液[Ni] (g/L)
图10 萃余液与反萃液Ni浓度与运转时间的关系
萃 取
萃余液
洗液
洗 涤
洗涤剂
反萃剂
反萃取
反萃液（纯化硫酸镍溶液）
反洗液
反 洗
反洗剂
有机相
皂 化
皂化剂
图8 萃取新工艺原则流程
3.1 直接萃镍连续运转扩大试验(混合室 1.2L)
表2 红土矿硫酸常压浸出液成分
元素 堆浸液 常压 槽浸液-1 常压 槽浸液-2 高压 浸出液 Ni 3.70 3.97 5.03 5.08 Cu 0.0002 -0.0057 0.0013 Zn 0.0042 0.0022 0.0454 0.017 Co Ca Mg 37.2 54.9 39.5 43.3 Fe 1.61 18.72 6.88 1.01
反萃液 (g/L) 萃取率 (%) 除杂率 (%)
0.059 0.085 ---
99.47 95.86
3.1 直接萃镍连续运转扩大试验(混合室 1.2L)
中南大学 稀有金属冶金研究所
表6 连续运转扩大试验结果（高压浸出液） 元素 Ni 5.08 <0.1 40.78 >98.0 -Fe 1.01 -Mg 43.34 -Zn 0.017 -0.001 -99.27 Ca 0.562 -0.011 -99.76 Mn 0.825 -0.005 -99.92 Cr 0.088 -0.0015 -99.79 99.39 Al 0.776 -0.038 1.07 pH 2.10

新技术的优势和存在的问题

推广应用现状及前景
1. 红土镍矿酸浸液提镍现状及存在的问题
红土镍矿酸浸液
中南大学 稀有金属冶金研究所
流程长，工序复杂
沉淀除铁 水解深度除铁铝
能耗大
存在问题
沉淀镍钴 酸溶
镍损失大（>10%) 后续萃取除杂负担大 成本高
萃取除杂
镍钴萃取分离
电积 电镍 图1 红土镍矿酸浸液提镍主流工艺
2. 直接萃取提镍的技术基础
中南大学 稀有金属冶金研究所
混合萃取剂协同萃取效应
100.0
Ni
90.0 80.0 70.0
Co Zn Al Fe
萃取率(%)
60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 1.0 1.2
Mn Mg Ca Cu
在 pH 范围内 , 可对铜镍钴实 现高效萃取 , 而对铁、锰、 钙、镁、铬萃取率很低，可 以实现铜，镍，钴与铁，铝 锰，钙，镁，铬的分离。 水相 pH 值升高，金属萃取 率上升。
萃余液[Ni] (g/L)
30 25 20 15 10 5 0 500
图12 萃余液与反萃液Ni浓度与运转时间的关系
★萃余液中镍可控制在0.1g/l以下，反萃液Ni浓度达25g/L 左右.
2. 直接萃取提镍的技术基础
中南大学 稀有金属冶金研究所
B A B Ni
B A B
A 为酸性络合萃取剂，是一种硬碱， 进行阳离子交换,实现萃合物的电荷 平衡 B 为中性萃取剂，是一种交界碱， 为Ni2+提供配位原子，满足6配位数
HBL110
镍的协同萃取体系的设计 湖南宏邦新材料有限公司
2. 直接萃取提镍的技术基础
图4 Ni2+萃取率与平衡时间的关系
料液：红土镍矿酸浸液； 有机相：45%HBL110-55%磺化煤油 O/A=1/1，温度：25 ℃
2. 直接萃取提镍的技术基础
中南大学 稀有金属冶金研究所
镍反萃率与反萃剂酸度的关系
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
镍反萃率（%）
0
图3 Ni2+的萃取等温线（pH=2.0 ，25 ℃)
料液：红土镍矿酸浸液，Ni 3.7 g/L； 有机相：45%HBL110-55%磺化煤油
[Ni]o (g/L)
2. 直接萃取提镍的技术基础
中南大学 稀有金属冶金研究所
萃取动力学
80 70
Ni萃取率（%）
60 50 40 30 20 10 0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 平衡时间(min.) 5.0 6.0
1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6
水相平衡 pH值
图2 金属离子萃取率与平衡pH值的关系
有机相： 45%萃取剂+55%煤油；料液：模拟红土镍矿常压酸浸液； A/O 1:1；25º C。
2. 直接萃取提镍的技术基础
中南大学 稀有金属冶金研究所
萃取等温线
5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 [Ni]a (g/L)
30.51 0.002 >98.0 --
0.0031 0.0049 -81.66 -99.80
3.1 直接萃镍连续运转扩大试验(混合室 1.2L)
中南大学 稀有金属冶金研究所
表5 连续运转扩大试验结果（常压槽浸液-2）
元素
料液 (g/L)
Ni
5.03 <0.1 38.68 >98.0 --
Co
0.117 0.052 0.244 55.60
3. 红土镍矿酸浸液直接萃镍连续运转扩大试验
中南大学 稀有金属冶金研究所
处理对象：
红土镍矿堆浸液 红土镍矿常压槽浸液 红土镍矿高压浸出液
萃取设备：
混合沉清槽（混合室分别为1.2L 和
5.5L)
3. 红土镍矿酸浸液直接萃镍连续运转扩大试验
红土镍矿硫酸浸出液
中南大学 稀有金属冶金研究所
图11 连续运转扩大试验现场 5级萃取 ， 2级洗涤，4级反萃，2级反洗，1级皂化; 萃取槽混合室体积：5.5L
3.2 直接萃镍连续运转扩大试验(混合室 5.5L)
中南大学 稀有金属冶金研究所
★连续稳定运行30天, 典型的萃余液和反萃液取样分析结果:
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 运转时间（hr） 50 45
料液成分 (g/L)
萃余液成分 (g/L) 反萃液成分 (g/L) 萃取率(%) 除杂率(%)
0.107 0.026 ---
98.68 99.99
3.2 直接萃镍连续运转扩大试验(混合室 5.5L)
中南大学 稀有金属冶金研究所
表7 红土镍矿槽浸液成分 元素 浓度 Ni 4.35 Cu 0.004 Co 0.087 Ca 0.7 Mg 28 Fe 0.51 Al 0.36
★萃余液中镍可控制在0.1g/l以下，反萃液Ni浓度达30g/L 以上.
反萃液[Ni] (g/L)
3.1 直接萃镍连续运转扩大试验(混合室 1.2L)
中南大学 稀有金属冶金研究所
表3 连续运转扩大试验结果（堆浸液） 元素 Ni 3.70 <0.1 Cu 0.0002 -Co 0.069 -0.290 46.6 Fe 1.61 -0.141 -99.03 Mg 37.17 -1.561 -99.53 Zn 0.0042 -Ca 0.556 -Mn 0.42 -0.181 -95.10 pH 2.20 -1.15 ---
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
[H2SO4] (mol/L)
图5 Ni反萃率与反萃剂酸度的关系
有机相：45%HBL110-55%磺化煤油, Ni 4.657g/L; 相比O/A= 1/1; 温度：30℃
2. 直接萃取提镍的技术基础
中南大学 稀有金属冶金研究所
反萃取等温线
12.0 10.0 8.0
2. 直接萃取提镍的技术基础
中南大学 稀有金属冶金结构为3d8 按路易斯酸碱理论， Ni2+是典型的交界酸


Ni2+可以6配位优先存在配合物中
阳离子交换萃取（酸性络合萃取）


要求在较低pH值下实现镍的萃取（防止Fe3+水解)
配体配位原子中有交界碱 萃合物尽量满足6配位要求 反萃容易 油溶性和水溶性