钴镍的萃取分离
用溶剂萃取法分离镍钴和铜
用溶剂萃取法分离镍、钴和铜钱东, 王开毅, 蔡春林, 潘春跃, 唐有根, 蒋金枝,化学工程学院、中南大学，长沙414083，中国)1 [分离] 镍，钴和铜的溶剂萃取分离法。
实验结果表明[Co（NH3）6 ] 3 +是在萃取动力学惰性复杂，因此可以从钴镍和铜拜农平衡溶剂萃取分离。
25℃温度条件下，两相的接触时间10分钟，相比1:1，水溶液的pH值10.10和20%浓度的P204，[Co（NH3）6 ] 3 +很难提取P204，而提取镍和铜的比例分别为93.9%和79.3%。
镍和铜的平衡溶剂萃取法分离。
25℃温条件下，两个阶段1分钟，相比1:1的接触时间，pH值和浓度平衡4.01中20%，铜和镍的分离因子为216。
【关键字】非平衡溶剂萃取平衡；溶剂萃取；镍；钴；铜；二（2-乙基己基）磷酸【中国分类号】TQ028.32;TF 804. 2引言溶剂萃取是一种溶剂萃取热力学平衡。
非平衡溶剂提取溶剂提取[ 1 ]的一种，它利用在动力学萃取速度差异性分离材料等稀有金属和稀土金属[ 2-4 ] [ 5,6 ]。
对钴、镍的提取与二（2-乙基己基）磷酸的分离因子（P204 }在硫酸溶液中一般在20以下，因此可被认为是不适合的钴镍分离[7,8]。
因此，P204也是对镍，钴，铜，人们已经注意到湿法冶金分离萃取剂自20世纪60年代一个不称职的。
然而，据报道，[Co（NH3）6 ] 3 +氨溶液和β-羟肟n510 [ 9 ]或n530 [ 10 ]的提取速度很慢动力学惰性复杂。
在本文中，发现[Co（NH3）6 ]3+提取速度P204也很慢。
所以我们可以氧化钴（Ⅱ）Co（Ⅲ）在氨性溶液中，用非平衡溶剂萃取分离钴的镍和铜，然后分离镍和铜的平衡溶剂萃取法。
2 实验氧化剂（NH4）2S2O8添加硫酸镍铵的混合溶液中，钴和铜（镍钴的摩尔比：铜= 12.2:2.4:1）溶液处理使有限（Ⅱ）可以被氧化为CO（Ⅲ）完全然后皂化P204萃取分离钴（Ⅲ）从Ni（Ⅱ）和Cu（II）。
溶剂萃取分离镍钴铜新工艺
溶剂萃取分离镍钴铜新工艺英文回答：Solvent Extraction Separation of Nickel, Cobalt, and Copper: A Novel Process.Solvent extraction is a widely used technique for separating metals from their ores and aqueous solutions. In the case of nickel, cobalt, and copper, solvent extraction has been employed for decades to selectively separate these metals from each other and from impurities.Traditional solvent extraction processes for nickel, cobalt, and copper typically involve the use of organic solvents such as kerosene or octanol. These solvents are immiscible with water and selectively extract metal ions from the aqueous phase into the organic phase. The metal ions are then stripped from the organic phase using a stripping agent such as hydrochloric acid or sulfuric acid.However, conventional solvent extraction processes for nickel, cobalt, and copper have several disadvantages. These processes are often energy-intensive and require the use of large volumes of organic solvents. The organic solvents used in these processes are also often toxic and environmentally harmful.In recent years, several new solvent extraction processes have been developed for nickel, cobalt, andcopper separation. These processes aim to overcome the disadvantages of conventional solvent extraction processes by using more efficient and environmentally friendly solvents.One of the most promising new solvent extraction processes for nickel, cobalt, and copper separation is the use of ionic liquids. Ionic liquids are salts that areliquid at room temperature. They are non-volatile and havea low vapor pressure, making them more environmentally friendly than conventional organic solvents. Ionic liquids can also be tailored to selectively extract specific metal ions, making them ideal for solvent extraction applications.Another promising new solvent extraction process for nickel, cobalt, and copper separation is the use of supercritical fluids. Supercritical fluids are substances that are above their critical temperature and pressure. They have properties that are intermediate between those of gases and liquids, making them ideal for solvent extraction applications. Supercritical fluids can be used to selectively extract metal ions from aqueous solutions, and they can be easily separated from the metal ions using a simple phase separation process.The development of new solvent extraction processes for nickel, cobalt, and copper separation is an important area of research. These new processes have the potential to significantly reduce the energy consumption and environmental impact of metal separation processes.中文回答：溶剂萃取法分离镍钴铜新工艺。
C272萃取
萃取剂C272是美国氰胺公司（现称CYTEC公司）研制的一种用于分离钴镍的新型萃取剂，1986年首次用于工业生产，现在世界上已有不少厂家采用了这种萃取剂。
据CYTEC公司介绍，到1997年西方国家50％的公司采用了C272进行镍钴分离。
5.2.1基本原理C272的主要成分是二（2，4，4三甲基戊基）膦酸，它可以完全溶解于芳香族和脂肪族稀释剂中，在加热、酸、碱的条件下均很稳定。
它在硫酸盐介质和氯化物介质中对钴均有很好的萃取分离性能。
C272工业产品典型的物理性质：含量>85%；呈无色或轻微琥珀色；密度（24℃）为0.94g／cm3；粘度为0.142Pa.s（25℃）、0.03 Pa.s （50℃）；凝固点为－32℃；闪点108℃；在水中溶解度（PH＝2.6）为16ppm。
C272对某些金属的萃取次序为：Fe3+>Zn2+>Cu2+>Pb2+>Co2+>Mg2+>Ca2+>Ni2+用C272萃取分离镍钴时，先将C272用碱预中和转化为盐，以便在萃取过程中维持所期望的PH值。
中和剂可用NH4OH或NaOH。
其反应如下：HX＋NaOH＝NaX＋H2O为排除多余的钠，分离镍钴前需进行制镍皂，其反应如下：2NaX＋NiSO4＝NiX2＋Na2SO4用预先制好的镍皂再与欲萃取的水溶液充分混合，即萃取过程。
C272镍皂萃取分离镍钴反应如下：NiX2＋Co2+＝CoX2＋Ni2+负载钴有机可用硫酸反萃，其反应如下：CoX2＋H2SO4＝Co SO4＋2HX（式中：HX—C272）C272最大的优点就是能够在镍钴比非常高的硫酸镍钴溶液中实现镍与钴的分离，并且成功的在国内外一些生产厂家应用。
综合经济效益明显。
5.2.2流程简述萃取级数：制镍皂5级，萃取5级，洗镍5级，反萃4级，水相澄清3级，有机澄清1级，共23级。
流量控制系统采用高位槽转子流量计。
各种物料由泵连续打入高位槽，通过溢流管保持高位槽呈充满状态，使流量控制稳定。
钴的萃取实验
Log Co LogK 'ex 2Log[ HL] Log 1 Co Log 1 SO4 [SO ] 2 pH
2 4
(7)
来验证平衡（5）式已满足
Co 2 ( HL) 2 CoL2 2 H
(5)
表- 8—各溶液中钴的萃取产率及相应的 pH
烧瓶 N°i 回收水溶液 PH
萃取产率
1 1.89 0.0535 7 7.52 0.9380
2 3.23 #error 8 7.54 0.8577
3 4.26 0.5361 9 7.65 0.7272
4 4.89 1.0000 10 7.69 #error
5 6.84 0.6699 11 7.69 0.9339
6 7.33 0.8166 12 7.73 0.7644
烧瓶 N°i 回收水溶液 PH 萃取产率
萃取产率与 pH 的关系如图-1 所示：
图- 1—取代率与 pH 的关系图像
注：烧瓶 2 的数据和烧瓶 10 的数据没有在图像中考虑。
取 pH1/2=4.2 分析：实验数据波动太大，没有呈现出平稳的趋势，与理论趋势相差较大，实验数 据存在较严重的问题，可能是溶液配制的浓度不够准确，也可能是在过滤过程中过滤得 不够细致，导致萃余液中包含一定量的萃取液，导致钴的浓度测不准确。 -f)下图表示硫酸介质中用 Cyanex272 对镍的萃取。确定该状态下半萃取的 pH 值，并且 与（n）中状态下钴的萃取的 pH 值进行比较，得出结论。
6 1.8 7.33 ຫໍສະໝຸດ 2 3 7.732. 钴的标准溶液 取 6 各 10mL 容量瓶， 以 24.0003g/L 的钴母液为原料， 配制 6 份浓度不同的钴标准溶液， 各溶液规格如表-2 所示：
14P507萃取分离钴镍萃取过程...
分类号：密级：公开学号：******* 单位代码：10407硕士学位论文论文题目: 氨性体系加压浸出氧化铜钴矿的工艺研究研究方向湿法冶金专业名称有色金属冶金研究生姓名黄涛导师姓名、职称刘建华副教授二零一二年五月二十八日江西·赣州摘要钴是重要的战略金属，被广泛应用于航空、电器、化学工业等方面，同时也是超级合金和合金钢的重要添加剂。
伴随着世界工业化、城镇化的步伐加快，能源日显紧缺，电池的用途愈来愈广，而钴是电池中的重要金属，预计钴资源的开发和利用在未来的一段时间内将出现新的高潮。
我国钴资源短缺，原料基本依靠进口。
本课题来源于国内某钴冶炼厂，其原料是刚果进口的氧化铜钴矿，原矿铜钴品位较低，运输成本高，如在原矿产地采用氨性加压浸出，氨浸液直接经蒸氨得到钴铜混合料，蒸氨冷凝液与残液返回浸矿，钴铜混合料运输回国，可大大降低运输成本。
钴铜混合料运回国内后，采用传统的酸溶、萃取分离钴铜与少量杂质金属离子，生产钴盐工艺，可节约大量的酸碱用量及劳动力，减少废渣和废水的排放，达到更清洁化生产的目的。
现有钴冶炼工艺主要是采用酸法浸出，本课题提出了氨法加压浸出氧化铜钴矿的新方法。
在氨性体系中，浸出具有选择性，钴、铜、镍、锌等有价金属以氨配离子形式进入浸出液，而钙、镁、铁等金属几乎不进入浸出液。
本课题在研究NH3-(NH4)2SO4-H2O体系的加压浸出实验过程中，考察了总氨浓度、氨铵比、还原剂用量、温度、液固比、时间及矿样粒度对Cu、Co浸出率的影响。
同时通过合理的设计实验工艺流程，达到了降低还原剂用量的目的，确定了浸出的最佳条件为：两段浸出、矿样粒度95%≤300目、高压浸出温度100℃、液固比为6、氨铵比为2:1、总氨浓度为7mol·L-1的条件下，一段浸出和二段浸出还原剂用量分别为所取矿中钴总量0.5倍和1倍（摩尔比）。
试验证明铜钴浸出率均可达到95%以上。
蒸氨过程中考察了蒸馏量与沉钴的关系。
实验证明，当蒸馏量达30%时，蒸馏残液中钴浓度仅为0.0071g·L-1，蒸馏沉渣中钴为34.49%、铜为18.39%，与原矿相比钴、铜含量提高了约5～10倍。
镍钴冶炼提取技术指南
镍钴冶炼提取技术指南1. 引言镍和钴是重要的工业金属，在电池、合金、催化剂等领域有广泛的应用。
镍钴冶炼提取技术是指将镍钴矿石中的镍和钴分离提取出来的过程。
本技术指南将介绍镍钴冶炼提取的工艺流程、主要设备和操作要点，帮助读者了解镍钴冶炼提取的基本原理和操作方法。
2. 工艺流程镍钴冶炼提取的工艺流程一般包括矿石破碎、浸出、沉淀、溶解、精炼等环节。
下面将详细介绍每个环节的操作步骤。
2.1 矿石破碎首先，将镍钴矿石经过破碎设备进行粗碎。
矿石破碎的目的是将矿石粉碎成适合后续处理的颗粒大小，并提高矿石的表面积，有利于后续的浸出过程。
2.2 浸出将破碎后的矿石放入浸出槽中，加入浸出剂，进行浸出反应。
浸出剂一般采用酸性溶液，如硫酸、盐酸等。
浸出反应的条件包括温度、浸出剂浓度、浸出时间等。
2.3 沉淀经过浸出反应后，得到含有镍钴的浸出液。
为了将镍钴从浸出液中分离出来，需要进行沉淀处理。
沉淀过程中，可以通过控制pH值、温度、沉淀剂的添加等方式实现镍钴的沉淀。
2.4 溶解沉淀得到的镍钴物质需要进行溶解处理。
溶解过程中，可以选择合适的溶剂，如硫酸、氯化物等。
溶解的条件包括温度、溶剂浓度、溶解时间等。
2.5 精炼通过溶解得到的镍钴溶液，可以通过电解、萃取、蒸馏等方式进行精炼。
精炼的目的是提高镍钴的纯度，以满足工业生产的要求。
3. 主要设备镍钴冶炼提取过程中需要使用一系列设备来完成各个环节的操作。
以下是常用的主要设备：•破碎设备：包括颚式破碎机、圆锥破碎机等，用于将矿石进行破碎。
•浸出槽：用于进行矿石浸出反应，一般为反应釜或槽式反应器。
•沉淀槽：用于进行镍钴的沉淀，一般为搅拌槽或沉淀槽。
•溶解槽：用于将沉淀得到的镍钴物质进行溶解，一般为反应釜或槽式反应器。
•精炼设备：根据精炼方式的不同，可以选择电解槽、萃取塔、蒸馏塔等设备。
4. 操作要点在进行镍钴冶炼提取过程中，需要注意以下操作要点：•控制浸出反应的条件，包括温度、浸出剂浓度、浸出时间等，以提高浸出效率。
钴镍的萃取分离
1/5<Co/Ni P204
1/10<Co/Ni<1/5 P507
Co/Ni<1/10 Cyanex272
2、皂化：由于萃取pH较高，萃取反应对pH较为敏感，当料液浓 度较高时，应先皂化，皂化率一般控制在70%~75%。
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
3、改性剂：改性剂的加入增大有机相及萃合物在稀释剂中的溶 解度，但它也能增加镍的萃取，从而使钴镍分离系数降低。
氯化物溶液中钴镍的萃取
胺类萃取剂在应用中应注意的问题
1. 氯化物体系在处理复杂物料方面有独特的优势，不仅钴镍分 离系数高，而且不萃钙镁。
2. 在氯化物体系中分离钴镍时，需要注意氯离子浓度，萃取过 程中氯离子浓度会下降，需要及时补充。
3. 在配制胺类萃取剂的有机相时，稀释剂和改性剂应配合使用， 随着稀释剂中芳烃含量下降，应提高改性剂的添加量。
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
◆ P204萃取分离镍钴的局限性 1. 磷酸二烷基酯（P204）分离镍钴的能力有限，需要的级数很多； 2. 随着料液中镍钴比的提高，分离系数βCo/Ni下降，因此对于较高
镍钴比的料液不能有效地实现镍钴的分离。
P507（2-乙基己基膦酸2-乙基己基酯） 萃取分离镍钴的能力约比P204高200倍
大量金属 钴镍 镍 —— 铜铁钴镍 钴
微量金属 铜铁锌锰铝 钙镁 钴铜铁锌锰 铝钙镁 钴镍铜铁锌 锰铝钙镁
锌锰铝钙镁
镍铜铁锌锰 铝钙镁
方法 选用磷酸类或羧酸类萃取剂除杂，然后洗涤 反萃回收有价金属
选用选择性高的双烷基膦酸
先用磷酸类萃取剂除杂，再将钴镍一同萃取， 然后反萃富集成浓度较高的溶液，再分离 可先用羟肟类萃取剂萃取铜，再氧化萃铁， 除杂后再用磷酸类萃取剂分离钴镍
分离镍钴的方法
分离镍钴的方法
镍钴的分离主要有以下几种方法：
1. 沉淀法：这是一种利用沉淀物的特性来分离镍钴的方法。
通过添加化学沉淀剂，如氢氧化钠和碳酸钠，可以使镍和钴分别沉淀，达到分离的目的。
2. 萃取法：通过将混合物加入适当的有机溶剂中，再利用镍和钴在不同有机溶剂中的溶解度不同，用适当的方法将它们分离出来。
目前，溶剂萃取法具有高选择性、高直收率、流程简单、操作连续化和易于实现自动化等优点，被广泛应用于镍钴分离。
3. 电渗析法：这是一种利用离子在电场作用下运动方向的不同来分离镍钴的方法。
在直流电场作用下，镍离子和钴离子分别向阳极和阴极迁移，从而达到分离的目的。
4. 离子交换法：这是一种利用离子交换树脂的特性来分离镍钴的方法。
离子交换树脂具有选择性吸附镍离子和钴离子的能力，从而达到分离的目的。
5. 吸附法：利用吸附剂的表面活性来分离镍钴。
吸附剂具有吸附镍离子和钴离子的能力，将混合物通过吸附剂时，镍离子和钴离子分别被吸附在不同的表面上，从而达到分离的目的。
6. 其它方法：例如催化沉淀法、电渗析-离子交换法、电化学分离法等，也可以用来分离镍钴。
以上这些方法中，沉淀法和萃取法在工业生产和新能源领域具有重要的应用价值。
但是每种方法都有其优缺点，需要根据具体情况选择合适的方法。
镍钴萃取
钴镍萃取一、萃取的基本介绍萃取法分离金属离子作为现代冶金的主要手段，已经得到广泛应用，自上世纪50年代在铜湿法冶金中得到应用，并且取得巨大成功以后，相继在很多领域，比如钴镍冶金、稀土冶金、钨钼冶金、钽铌冶金、核工业冶金中得到大量应用，并且得到了巨大的经济效益。
萃取法的工业应用：1、使得制备纯度高的化工产品的步骤大大简化了，以前的方法，比如重结晶、化学除杂法等方法，不仅步骤繁琐，而且会降低主要金属的回收率。
2、使得综合回收利用矿物成了可能，很多矿物都有大量的伴生矿，一些稀散金属由于没有单独的矿床或者品味很低，在以前得不到利用，但萃取法能够有效富集金属。
使得以前不能利用的金属得到利用。
3、使得一些化工产品的制备更加简便，比如电解铜，在没有萃取法之前，由于用氯化铜电解液电解出的铜不够质密，而只能用硫酸铜，那么就要求浸出时必须使用硫酸做浸出剂。
而氯化浸出不仅节约成本、而且浸出率高。
应用萃取法，就可以使用氯化浸出法，铜铜萃取剂捞铜后，再用硫酸反萃后就是硫酸铜电解液。
二、钴镍萃取钴镍作为工业味精，在硬质合金、石油催化、人造金刚石、功能陶瓷、军工行业、高能电池等方面得到广泛应用，但是由于钴镍性质非常相似，而现代工业要求钴镍的纯度比较高，所以在钴镍冶金中，萃取法得到广泛高效的应用。
钴镍冶金中主要有以下三种萃取体系：1、铵盐中的萃取体系。
在钴镍冶金中，由于原矿的品味一般很低，所以会先选矿富集，在选矿富集过程中，通过还原熔炼，得到高锍镍，通过加压氨浸出，得到钴氨络离子、镍氨络离子。
然后用萃取剂比如叔碳羧酸Versatic911、二（2-羟基-5-辛基）苯甲胺等萃取分离。
2、络阴离子萃取体系。
主要是胺萃取剂如2-乙基己基污、N235。
由于钴镍金属离子与氯离子都能结合成阴离子，胺萃取剂能够从溶液中萃取阴离子。
3、阳离子萃取体系。
主要是酸性萃取剂，在钴镍中主要从硝酸盐体系、硫酸盐体系萃取分离钴镍离子。
在工业上也应用的最为广泛的萃取剂是P204、P507。
钴镍与其他共存金属的萃取分离
钴镍与其他共存金属的萃取分离萃取冶金体系中，钴镍总是与多种金属共存于溶液中，常见的共存金属有铁、铜、锌、锰、铝及钙和镁等。
因此，在工业实践中，制订钴镍分离方案的同时，必须注意与这些金属的分离。
为此，下面介绍几个分离方案。
（1）钴镍同为溶液的主要成分，杂质成分浓度较低，此时宜用有机磷酸先除杂，然后通过洗涤及反萃回收杂志中的有价金属。
羧酸也可用作除杂萃取剂，它的优点是负载的铁（Ⅲ）易于反萃，它已有工业应用。
（2）镍为主要金属，浓度高，而钴、铁、铜等金属浓度低。
镍电解阳极液即为这种情况，常常是硫酸盐与氯化物的混合溶液，不过，有机磷酸分离各种金属的行为与在纯硫酸体系中很相似。
有机磷酸萃取剂用于电解液的净化技术上是可行的。
其中关键问题是从高浓度的镍中分离少量钴，因此钴选择性高的双烷基膦酸最为有效。
制备高纯硫酸镍也可采用Cyanex272来净化溶液，但不能完全除镁。
（3）对于各种金属浓度均比较低的溶液，可用有机磷酸先除杂，然后将钴镍一同萃入有机相，再反萃富集成浓度较高的溶液，接着进一步除杂净化，并分离钴、镍得到适于电积的电解液。
（4）在处理含铁较高的物料时，铁宜在浸取时或其后形成固体化合物分离除去（如使铁呈黄钾铁矾或针铁矿沉淀），以尽量减少进入溶液的量。
钴镍溶液中有较高浓度的铜时，可在低PH值下用羟肟萃取剂分离铜，选择性高。
但是被共萃的钴在有机相中氧化为三价后不能为稀酸反萃，需用H2S沉淀，给操作带来不便。
除铜后的钴镍溶液可用有机磷酸分离。
（5）钴镍溶液含有较高铜锌时，可用有机磷酸分离回收。
也有建议先用羟肟分离铜，再用有机磷酸分离锌的。
（6）对高估溶液的净化（氯化钴电解液是工业上典型的高估溶液），虽然有机磷酸可用于除铁、铜、锰、锌，但不能除去镍。
镍的萃取需借助于协同萃取。
钴镍的萃取分离工艺研究
钴镍的萃取分离工艺研究钴镍是一种常见的金属元素，广泛应用于电池、合金、化学催化剂等领域。
由于钴镍通常以混合形式存在于矿石中，因此需要通过萃取分离工艺将其分离出来。
下面将介绍钴镍的萃取分离工艺研究。
1. 钴镍矿石的预处理：首先需要对钴镍矿石进行破碎、磨矿等预处理操作，以便提高后续的分离效果。
2. 酸浸：将经过预处理的钴镍矿石进行酸浸，通常采用硫酸浸取。
在浸取过程中，钴镍会与硫酸反应生成硫酸钴和硫酸镍的溶液。
3. 萃取：将得到的钴镍溶液进行萃取分离。
常用的萃取剂有酸性萃取剂、有机螯合剂等。
酸性萃取剂主要用于钴的萃取，有机螯合剂主要用于镍的萃取。
通过调节萃取剂的浓度、pH值等参数，可以实现钴镍的有效分离。
4. 聚合物分离：在萃取分离过程中，聚合物分离也被广泛应用。
聚合物分离通过对含有钴镍的溶液进行过滤、离心等操作，使得钴镍与聚合物发生吸附，从而实现钴镍的分离。
5. 溶剂萃取：溶剂萃取技术是一种常用的分离技术，也可以用于钴镍的分离。
该方法通过选择合适的溶剂，使得钴、镍等金属离子在不同的溶剂相中的分配系数不同，从而实现钴镍的分离。
6. 晶体萃取：晶体萃取是一种高效的分离技术，其原理是利用晶体的晶格结构和吸附性能对钴镍进行选择性吸附。
晶体萃取的优点是选择性强、操作简便，但其成本较高。
7. 电解分离：电解分离是一种通过电解溶液使钴、镍离子还原析出的方法。
通常采用铁阳极和不锈钢阴极进行电解，通过电解反应，将钴和镍分离出来。
综上所述，钴镍的萃取分离工艺研究涉及到多种方法，包括酸浸、萃取、聚合物分离、溶剂萃取、晶体萃取和电解分离等。
根据实际需求和矿石性质的不同，可以选择合适的分离方法进行实施。
随着科技的进步和研究的不断深入，相信钴镍的萃取分离工艺也将不断完善和改进。
氨性溶液中铜镍钴的萃取分离
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氨性溶液中铜镍钴的萃取分离
王成彦
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摘 要： 采用 ! 分离和富集镍矿氨浸液中的铜、 镍、 钴。采用 % 级萃取， 溶液中铜、 镍的萃取率可达 & " # $ # $萃取剂， & ’ # (以 上， 钴不被萃取， 经)级低酸选择性反萃镍， 镍的反萃率达& 镍反萃液中铜含量小于$ ／ 满足电镍生产要求。有机 & (以上， ’ $ $ *+ ,，
表# 二级逆流串级萃取试验结果
% B J K ; ! L ; 6 D K = > : 6 > K M ; 4 = ; ? = A B < = 3 > 4 < B 6 < B @ ; = ; 6 =F 3 = G! " #$ % & " & "
水相 编号 ／ （ ・ 1N!） 0 有机相 ／ （ ・ 1N!） 0 萃取率 ／ #
第 "期
王成彦： 氨性溶液中铜镍钴的萃取分离
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／ 采用图解法得出萃取理论级数， 结果见图# 。 ! "时，
! 电镍的要求， 于< ／ 符合生产 " 反萃液的 ’ < < "& ?，
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钴、镍萃取分离原理与方法
钴、镍萃取分离原理与方法钴、镍萃取分离原理与方法目前，钴镍冶金原料已由以前的硫化钴镍矿逐渐转为钴镍杂料、钴镍氧化矿（含钴、镍红土矿）等，处理工艺由传统的火法造锍、湿法分离相结合转为浸出、净化全湿法流程。
钴镍原料来源不一，浸出液成分复杂，沉淀、离子交换工艺难以实现钻、镍及钴镍与钙、镁等其他杂质离子的分离。
溶剂萃取法有选择性好、金属回收率高、传质速度快等优点，尤其根据离子性质差异及萃取理论研发的新萃取剂及萃取体系，更优化了萃取效果。
所以，从根本上找出钴、镍性质的差异，分析现有钴、镍分离工艺原理，对新萃取剂和萃取工艺的开发有指导意义。
一、钴、镍性质区别钴镍原子序数相邻，同为第四周期第Ⅷ族元素，仅外层d电子数不同，这种性质上的差异可用于萃取法分离。
（一）晶体场配位理论分析钴镍性质差异1、钴镍轨道简并钴、镍比较常见的配位数为4和6。
配位数为6时，配体呈八面体型。
由于配体之间的位置不同，5个轨道简并为2组，电子与配体顶头接近的d z2、d x2－y2作用强烈，能量较高，为6Dq；而另外的d xy、d yz、d zx轨道作用力弱得多，能量较低，为－4Dq。
配位数为4时，配体可以形成平面四方形或正四面体构型。
萃取剂的分子量较大，分子间存在较大的空间位阻，所以一般为正四面体构型。
同样，四面体场亦发生简并，但是与八面体场完全相反，d xy、d yz、d zx轨道能量较高，为1.78Dq，而d z2、d x2－y2的轨道能量较低，为－2. 67Dq。
2、钴镍轨道电子排布电子在轨道的排布遵循能量(CFSE)最低原则，其中成对的电子还需要克服能量为P或P’的成对能。
按这个规则，电子排布与对应能量大小如表1。
表1 钴镍离子不同配位数时对应的能量可以看出：6配位正八面体的稳定性大于4配位正四面体的稳定性。
Ni(Ⅱ)的6配位八面体的稳定性远大于四配位四面体的稳定性，而Co(Ⅱ)的6配位八面体的稳定性仅略强于四配位四面体的稳定性，所以，溶液中Ni(Ⅱ)仅有6配位存在，而Co(Ⅱ)的6配位或4配位都可以存在。
镍钴矿的萃取工艺研究
萃取温度：控制温度以优化萃取效果
萃取时间：调整萃取时间以获得最佳萃取效果
洗涤参数：优化洗涤条件以去除杂质和未反应的萃取剂
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反萃取温度和时间的控制：根据实验结果调整反萃取温度和时间
反萃取剂的选择：根据镍钴矿的性质选择合适的反萃取剂
产品提纯方法的选择：根据产品要求选择合适的提纯方法
镍钴矿的萃取工艺对环境的影响：包括废水、废气、废渣等
镍钴矿的萃取工艺的创新：研发新型萃取剂和工艺，提高萃取效率和环保性能
镍钴矿的萃取工艺的社会责任：关注环境问题，承担社会责任，推动可持续发展
镍钴矿的萃取工艺的可持续发展：改进工艺，降低能耗和排放，实现绿色生产
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实验方法：采用溶剂萃取法，比较不同溶剂对镍钴矿的萃取效果
实验结果：某溶剂对镍钴矿的萃取效果最佳，萃取率高达90%
分析与讨论：讨论萃取效果的影响因素，如溶剂性质、萃取温度、萃取时间等，并提出改进措施。
实验目的：研究镍钴矿的萃取工艺，提高萃取效率
实验方法：采用溶剂萃取法，比较不同溶剂对镍钴矿的萃取效果
优化方法：试验法、数学模型法、计算机模拟法等
磨矿参数：包括磨矿机类型、磨矿时间、磨矿浓度等
破碎参数：包括破碎机类型、破碎比、破碎粒度等
焙烧温度：影响镍钴矿的氧化程度和反应速率
焙烧时间：影响镍钴矿的氧化程度和反应速率
制浆浓度：影响镍钴矿的浸出效果和反应速率
制浆时间：影响镍钴矿的浸出效果和反应速率
萃取剂选择：根据镍钴矿的性质选择合适的萃取剂
萃取：将净化后的溶液进行萃取，使镍钴离子进入有机相中。
沉淀：将反萃取后的溶液进行沉淀，使镍钴离子形成沉淀。
关于钴和镍车间的工艺
钴镍提取分离的工艺一．工艺原则流程总图二．黄铁矾法除铁将粗碳酸钴渣投入到溶解罐中，加入配置好浓度的硫酸，加热溶解。
投放配比的氯酸钠或双氧水，使得溶液中的亚铁离子完全氧化为高铁离子。
再加入适当的纯碱或烧碱，调节PH值。
加热并逐渐投入碱，控制温度和PH 值，足够长时间后，控制PH值，产生蛋黄色的晶体（黄铁钠矾）沉淀。
再过滤洗涤，渣丢弃，滤液即是除铁后液，洗涤液返回酸溶。
黄铁钠矾【Na2Fe6(SO4)4(OH)12】为蛋黄色的晶体，是一种过滤性、洗涤性较好的复式硫酸盐。
溶液中的铁离子（Fe3+）在较高的温度（大于90℃）、足够的钠离子（Na+）和硫酸根离子（SO42-）存在、一定量的晶种存在、PH 值适当时，就生成黄铁钠矾。
黄铁钠矾沉淀反应十分复杂，主要反应为：3Fe2(SO4)3+Na2SO4+12H2O = Na2Fe6(SO4)4(OH)12 + 6H2SO4硫酸铁硫酸钠水黄铁钠矾硫酸反应的条件：1. 温度：大于92℃2. 反应时间：大于5小时3. 在除铁前的PH值控制在2.0左右，除铁后过滤前的PH值2.5-3.04. 酸溶解后，要加入氯酸钠(NaClO3)氧化亚铁离子(Fe2+)，加热并在加碱之前投入。
用量为（氯酸钠：亚铁含量=0.4：1）5. 反应前要用碱调节PH值，过程中要不断地投入碱调节PH值。
因为反应中产生了硫酸，酸度上升，要用碱中和。
在投入碱的同时，也是向溶液中补充了足够的钠离子（Na+）。
6. 为保持反应完全，在加热时，可以空气鼓风；可以将纯碱配置为7-10%溶液；7.指标：除铁后液含铁＜100mg/l ;钴镍损失率＜1%；洗涤水返回酸溶或配碱。
三．氟化钠法除钙镁、硫代硫酸钠法除铜除铁后液加入除钙镁罐，控制温度95-100℃，投放适量的氟化钠，用碱来控制PH值合适，足够长时间后，产生氟化钙、氟化镁的沉淀物。
过滤洗涤，渣丢弃，滤液就是料液，洗涤液返回配碱。
氟化钠除钙镁，就是产生化学反应，生成难溶的氟化钙、氟化镁沉淀。
镍钴矿的分离提纯与应用技术
电池材料
镍钴矿在电池中的作用：提 高电池的能量密度和循环寿 命
镍钴矿在电池中的应用：镍 钴锰酸锂电池、镍钴铝酸锂 电池等
镍钴矿在电池中的制备方法： 火法冶金、湿法冶金等
镍钴矿在电池中的发展趋势： 高镍低钴、无钴电池等
航空航天
镍钴合金在航空航 天领域的应用
镍钴合金的性能特 点
镍钴合金在航空航 天领域的优势
率
采用先进的分离提 纯技术，降低生产
成本和环境污染
推广循环经济模式， 实现资源的高效利
用和循环利用
加强国际合作， 共同应对全球 资源挑战
加强环境保护意 识，制定严格的
环境保护法规
提高公众意识，倡 导绿色生活方式，
减少资源浪费
循环经济与绿色发展
循环经济：通过回收利用废弃 物，减少资源浪费和环境污染
绿色发展：采用环保技术和工 艺，降低生产过程中的能耗和 排放
镍钴合金在航空航 天领域的发展趋势
石油化工
镍钴矿在石油化工中的作用： 改善产品质量，降低生产成 本
镍钴矿在石油化工中的应用： 作为催化剂，提高反应效率
镍钴矿在石油化工中的挑战： 如何提高镍钴矿的活性和稳 定性
镍钴矿在石油化工中的发展 趋势：开发新型催化剂，提
高反应效率和选择性
医疗器械
镍钴合金：用于制造心脏起搏器、人工关节等医疗器械 镍钛合金：用于制造支架、导管等医疗器械 钴铬合金：用于制造牙科植入物、骨科植入物等医疗器械 镍钴钽合金：用于制造神经外科、耳鼻喉科等医疗器械
联合分离法
原理：利用不同金属离子在溶液中的溶解度差异进行分离
步骤：首先将镍钴矿粉碎，然后加入酸或碱溶液进行浸出，接着通过过滤、洗涤、干 燥等步骤得到镍钴混合物，最后使用联合分离法进行分离
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硫酸盐溶液中钴镍的萃取
（5）羧酸类萃取剂
脂肪羧酸和环烷酸由于水溶性较大，应用较少。 叔碳酸（Versatic911）由于水溶性小，不仅可在酸性溶 液中，甚至可在pH值较高的氨性溶液中分离钴镍。 酸性溶液中镍优先被萃，而在氨性溶液中，由于镍氨络 合物稳定性高于钴氨络合物，使得钴优先于镍被萃。 Versatic911是一种一元异构羧酸，可从含铁、铜、镍、 钴、锌的溶液中萃取分离这些金属。
随之增强。可以在低pH下萃取钴镍。
2.
用1mol/L盐酸可以将钴大部分反萃，但镍不被反萃。
3.
有机相中加入仲辛醇不但可以提高镍的萃取速度，还
可以使之易于反萃。
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
有机磷酸萃取剂在应用中应注意的问题
1、料液：料液的Co/Ni是影响萃取剂选用的主要因素之一
表12. 料液Co/Ni变化时萃取剂选用一般原则 Co/Ni 选用萃取剂 1/5<Co/Ni P204 1/10<Co/Ni<1/5 P507 Co/Ni<1/10 Cyanex272
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
（2）单烷基膦酸单烷基酯萃取剂萃取镍钴—P507
图12. P507对某些金属的萃取率与平衡pH的关系
硫酸盐溶液中钴镍的萃取 ◆
影响P507萃取分离镍钴的因素
随着温度的升高，P204的萃取分离系数增大较缓慢， 和P507增大较快。随着pH增大，P204和P507萃取钴镍的
分离系数都先增大后减小，它们的最佳pH在4~5。
3. 4.
季铵萃取钴时，萃取率亦随溶液中Cl-浓度的提高而升高。 季铵萃取钴时，亦需加入改性剂，常用长链醇。
氯化物溶液中钴镍的萃取
胺类萃取剂在应用中应注意的问题
1. 氯化物体系在处理复杂物料方面有独特的优势，不仅钴镍分 离系数高，而且不萃钙镁。 2. 在氯化物体系中分离钴镍时，需要注意氯离子浓度，萃取过 程中氯离子浓度会下降，需要及时补充。 3. 在配制胺类萃取剂的有机相时，稀释剂和改性剂应配合使用， 随着稀释剂中芳烃含量下降，应提高改性剂的添加量。 4. 由于芳烃的毒性，工业上不宜采用芳烃含量高的稀释剂。
图1.碳酸铵浓度、料液pH对钴镍萃取分离的影响
高的钴镍分离系数。
氨—铵盐溶液中钴镍的萃取
硫酸根离子对萃取的影响
随着溶液中硫酸根离子浓 度增加，钴镍的萃取率都降低，
当硫酸根离子浓度大于40g/L时，
镍的萃取基本被抑制，因此分 离钴镍时，硫酸根离子浓度不
能大于40g/L。
图1.溶液中硫酸根浓度 对P204分离钴镍的影响
萃取之前将钴氧化，也可达到钴镍分离的目的。
氯化物溶液中钴镍的萃取
氯化物溶液中钴镍的化学性质
在氯化物溶液中，Co(H2O)62+的配位水逐渐被Cl-
取代而形成CoCl(H2O)5+、CoCl2(H2O)2、 CoCl3(H2O)、 CoCl42-等配合物，从而可以用胺类萃取剂及可以 形成阳离子的中性萃取剂萃取，而Ni由于不易与Cl形成阴离子配合物而不被萃取。
氯化物溶液中钴镍的萃取
叔胺与钴配阴离子生成的萃合物有 较强的极性，在非极性有机溶剂中溶解 度低，因而必须加入改性剂。长链醇类 极性较强，可增大萃合物溶解度，但也 会削弱胺的萃取能力。 水相中氯离子浓度对钴的分配比影 响最大，当氯离子达到5mol/L以后，随 着氯离子浓度增大显著增加。 在盐酸介 质中，由于HCl自身被萃取，与CoCl42竞争萃取剂，当HCl浓度增加到一定程 度后，会使钴的萃取反呈下降趋势。
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
图1.Versatic9对铁铜锌镉镍钴的萃取率
氨—铵盐溶液中钴镍的萃取
氨—铵盐溶液中的萃取平衡
当pH值较低时，游离氨浓度很低，各金属萃取顺序无变化。 当pH值升至8以上时，游离氨浓度急剧升高，金属离子与氨形 成配合物，由于各金属离子与氨形成配合物的稳定常数不一 样，使得金属的萃取顺序发生变化。
氨—铵盐溶液中钴镍的萃取
羧酸类酸性萃取剂萃取钴镍
Versatic911在酸性条件下
萃取镍的pH值低于萃钴，在
硫酸铵溶液中，当pH>8时， 则钴会先于镍被萃，且分离系 数随硫酸铵浓度上升而增大。
图1.硫酸铵浓度对Versatic911 萃取分离钴镍的影响
氨—铵盐溶液中钴镍的萃取
羟肟类萃取剂萃取钴镍
硫氰酸盐溶液中钴镍的萃取
硫氰酸盐溶液中钴镍萃取平衡
1. SCN-与Co2+形成的四面体阴离子配合物Co（SCN）42稳定性比CoCl42-更高，因此萃取钴捏分离系数高达105，
但在钴镍工业中却未得到广泛应用。
2. 当SCN-浓度很高时， Ni2+才被季胺萃取。 3. Co（SCN）42-稳定性较高，不易从有机相中反萃下来， 较为有效的反萃剂是氨—碳酸氢铵溶液。
恶化，可在有机相中加入抗氧化剂防止稀释剂的氧化。 5、停留时间：有机磷酸萃取钴镍速度较快，皂化后萃取速度更
快，建议混合室停留时间为2~4min。
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
表5.钴镍与其他共存金属的分离 大量金属 钴镍 镍 —— 铜铁钴镍 钴 微量金属 铜铁锌锰铝 钙镁 钴铜铁锌锰 铝钙镁 钴镍铜铁锌 锰铝钙镁 锌锰铝钙镁 镍铜铁锌锰 铝钙镁 方法 选用磷酸类或羧酸类萃取剂除杂，然后洗涤 反萃回收有价金属 选用选择性高的双烷基膦酸 先用磷酸类萃取剂除杂，再将钴镍一同萃取， 然后反萃富集成浓度较高的溶液，再分离 可先用羟肟类萃取剂萃取铜，再氧化萃铁， 除杂后再用磷酸类萃取剂分离钴镍 有机磷酸类除杂，再通过协同萃取萃取镍
1. 羟肟类萃取剂与环烷酸、月桂酸、Versatic911等混和萃取剂对 钴镍有显著的协同效应，但存在反萃困难，萃取速度慢的缺点。
2.
二价钴可为羟肟类萃取剂萃取，有机相接触空气即氧化成三价
钴，当钴镍共萃入有机相时，可先反萃镍，再反萃钴，实现分 离。此时负载钴的有机相需要硫化氢才能沉淀出来。
3.
三价钴几乎不被羟肟类萃取剂萃取，而镍很容易被萃取，可在
2、皂化：由于萃取pH较高，萃取反应对pH较为敏感，当料液 浓度较高时，应先皂化，皂化率一般控制在70%~75%。
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
3、改性剂：改性剂的加入增大有机相及萃合物在稀释剂中的溶 解度，但它也能增加镍的萃取，从而使钴镍分离系数降低。
4、稀释剂：稀释剂会缓慢的氧化，导致钴镍分离和相分离急剧
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
◆ P507萃取过程中负载有机相的粘度变化规律
表 25%P507（皂化率为85%）负荷不同金属离子时的相对粘度
有机相负载的金属 相对粘度
钴 27.1
镍 5.3
铜 3.11
钠 10.3
当有机相中的钴浓度达到18g/L以上时，有机相粘度急剧 上升，因此实际应用时要控制钴浓度在18g/L以下。
图1.有机磷酸萃取钴镍 的分配比与pH的关系
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
（1）磷酸二烷基酯类萃取剂萃取钴镍—P204
图1. P204对各种金属的萃取率与平衡pH的关系
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
◆ 影响P204萃取分离钴镍的因素
1、料液中Co/Ni越高，分离系数越大 2、 pH为4-5时最有利于Co/Ni的分离 3、温度的影响十分显著，Co/Ni分离系数随温度的升高而 显著增大，因此在较高的温度下萃取对镍、钴分离有利。
氯化物溶液中钴镍的萃取
氯化物溶液中可用于分离钴镍的萃取剂
表1.氯化物溶液中分离钴镍的萃取剂 萃取剂 类别 中性 萃取剂
萃取剂
醇 酮 酯 伯胺
萃取能力及应用
萃取镍钴能力十分弱，未得到工业应用 萃取镍钴能力十分弱，未得到工业应用 萃取镍钴能力十分弱，未得到工业应用 对钴无明显的萃取作用 对钴有一定的萃取作用，但很微弱 对钴有较强的萃取能力， 目前已得到工业应用 对钴的萃取能力强于叔胺，目前已得到工业应用
图1.三异新胺的甲苯溶液 从HCl和LiCl中萃取钴
氯化物溶液中钴镍的萃取
季铵在氯化物溶液中对钴镍的萃取
萃取反应式如下： CoCl42- + 2R4N+=CoCl4(R4N)2
1.
2.
季铵的萃取能力强于叔胺，萃取钴的分配比略高于叔胺。
季铵本身为阳离子，萃取过程不再先加和H+，在pH为5时 仍能进行萃取。
温度/℃
βCo/Ni
30
1320
35
1850
40
2480
45
3220
50
4000
55
4790
60
5510
随着温度升高，钴镍分离系数增大。因此升高温度有利于钴镍分离。
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
（4）硫代有机磷酸萃取剂萃取镍钴—Cyanex301和Cyanex302
1.
酸性较相应的母体有机磷酸强，对金属的萃取能力也
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
◆ pH值对萃取镍钴的影响
βCo/Ni随平衡pH值不同
而变化， Cyanex272分离钴 镍的最佳pH为5.0~5.5。
图12. 平衡pH对Cyanex272 及P507分离钴镍的影响
硫酸盐溶液中钴镍的萃取
◆ 温度对萃取镍钴的影响
表12. 温度对Cyanex272钴镍分离系数的影响
胺类 萃取剂
仲胺 叔胺 季胺
氯化物溶液中钴镍的萃取
叔胺在氯化物溶液中对钴镍的萃取
萃取反应式如下： CoCl42- + 2R3NH+=CoCl4(R3NH)2 叔胺的结构对钴的萃取有 很大影响。含芳烃的叔胺由于碱 性被共轭效应消弱，萃取能力不
及链烃叔胺，而支链叔胺由于位
阻大，萃取能力弱于直链叔胺。
图1.叔胺从盐酸溶液中 萃取一些金属的萃取率
萃取冶金教程
钴镍的萃取
目录
硫酸盐溶液中钴镍的萃取 氨—铵盐溶液中钴镍的萃取 氯化物溶液中钴镍的萃取 硫氰酸盐溶液中钴镍的萃取 钴镍的协同萃取