镍钴萃取
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）。
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。
镍钴湿法冶金中萃取剂的研究与应用
杂 - 不溶阳极电积工艺，处理多种混合原料。混合原料经过
硫酸浸出后，得到的浸出液经过滤和换热后作为萃取前液
送往萃取工序进行镍钴分离和除杂。Cyanex272 萃取有机
相 组 成 10%（v/v）Cyanex272+90% 轻 质 白 油，配 置 后 氢
离子浓度为 0.1mol/l，皂化率为 40%~60% ；萃取前液经过
Cu ≤ 0.1 ≤ 0.001
Co ≤ 0.1 ≤ 0.005
Fe ≤ 0.1 ≤ 0.001
由上表可知，C272 萃取镍钴溶液中 Co，实现镍钴分离
效果优于 P507，萃取作业率达到 99.5% 以上，同时对 Cu、
Fe、Mn、Zn 等杂质离子除去效果良好。
24 世界有色金属 2021年 11月下
收稿日期 ：２０２１－１１ 作者简介 ：王轩，女，生于 １９９７ 年，河南尉氏县人，学士学位，初级工程师， 主要从事镍湿法冶金方面的研究。
图 1 P204 萃取金属的萃取率 -pH 关系曲线
张愈祖 [6] 等人采用 P204 萃取除杂并分离镍、钴的工艺 流程，综合回收废料中的钴、铜、铁得到优质的氧化钴粉、 铜粉及镍粉等。Huang[7] 等人用 P204 萃取剂在微乳液体系 中 萃 取，获 得 了 较 好 的 镍 钴 分 离 效 果。微 乳 液 萃 取 具 有 高 效、高选择性和低使用有机溶剂的优点，具有较好的萃取效 果，在金属萃取方面有广阔的应用前景。
由 于 P204 对 镍 和 钴 的 萃 取 能 力 相 近，因 此 在 工 业 生 产 中 P204 通 常 被 用 于 Cu、Mn、Zn、Ca 等 杂 质 的 脱 除。 某 厂 使 用 P204 萃 取 除 杂 ——C272 萃 取 分 离 镍 钴 的 工 艺 生 产 硫 酸 镍 溶 液。P204 萃 取 除 杂 段 使 用 的 有 机 相 配 比 为 25%P204+75% 溶剂油，皂化率 40%-60%，设置 8 级镍皂， 6 级洗钠，9 级萃取，9 级洗镍，9 级反萃，7 级再生，3 级洗 氯。产生的萃余液送入 C272 萃取工序镍钴分离后获得硫酸 镍溶液。经过反萃后产生的洗镍液、再生残酸和洗氯水送酸 水中和工序处理后进一步回收镍钴。P204 除杂段萃取前后 溶液成分见表 1。
镍钴矿的生产工艺与流程设计
爆破法：适用于矿石坚硬、开采难度大的情况
钻探法：适用于勘探阶段，获取地质信息
选矿流程
矿石破碎：将矿石破碎至合适粒度，便于后续处理
添加标题
磨矿：将破碎后的矿石磨成细粉，提高后续选矿效率
添加标题
选别：根据矿石中镍钴矿与其他矿物的性质差异，采用合适的选矿方法进行选别
案例分析结果
案例背景：某镍钴矿生产企业的生产工艺与流程设计
生产工艺：包括矿石破碎、磨矿、选矿、冶炼等步骤
流程设计：根据矿石特性和生产需求，设计合理的生产流程
案例分析：通过对生产工艺和流程设计的分析，提出改进措施和建议，以提高生产效率和产品质量
案例经验总结
01
案例背景：某镍钴矿生产企业的生产工艺与流程设计
04
02
03
生产工艺：湿法冶金、火法冶金、氢还原等
流程设计：矿石破碎、磨矿、选矿、冶炼等
案例分析：生产效率、成本控制、环保措施等方面的分析
05
经验总结：优化生产工艺、提高生产效率、降低成本、加强环保等方面的经验总结
感谢观看
汇报人：
磨矿机：用于磨碎矿石，使有用矿物与脉石分离
破碎机：用于破碎矿石，提高选矿效率
选矿技术
浮选法：利用矿物表面的物理化学性质差异进行分离
磁选法：利用矿物磁性差异进行分离
重选法：利用矿物密度差异进行分离
化学选矿法：利用矿物化学性质差异进行分离
联合选矿法：结合多种选矿方法进行分离
选矿工艺优化：提高选矿效率，降低成本和环境影响
膜分离法：利用膜分离技术将镍钴矿中的金属离子分离出来
离子交换法：利用离子交换树脂将镍钴矿中的金属离子交换出来
钴镍的萃取分离
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
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。
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。
经典的钴镍分离工艺
经典的钴镍分离工艺经P204萃取除杂质和P507萃取分离Co/Ni之后可以得到纯净的CoCl2和NiSO4溶液，CoCl2溶液用草酸铵沉淀后即可得到草酸钴，草酸钴再经煅烧即可生产纯氧化钴粉。
镍的产品可以从P507萃取分离Co/Ni后的萃余液中用Na2CO3沉淀NiCO3，经洗涤脱Na后再用H2SO4溶解生产结晶硫酸镍萃取除铜之后的溶液可以采用硫化沉淀法沉淀CoS和NiS，也可以采用NaOH将钴、镍沉淀成氢氧化物。
采用沉淀CoS的方法时，硫磺、铁粉的消耗量较大，产出的CoS 又难以溶解，必须加入氧化剂。
故本项目采用NaOH沉淀氢氧化物的方案。
钴富集物成份为Co 10~12%，Ni 2.5~3%，溶解后，经过黄钠铁矾法除铁，P204萃取除去微量的Mn、Zn、Cu等杂质，再用P507萃取分离Co/Ni，得到纯净的CoCl2和NiSO4溶液，然后根据市场需要生产各种钴、镍产品，如草酸钴、氧化钴、硫酸镍等。
铜萃余液送到除铁、沉钴工序，在搅拌下加入石灰石粉控制PH值在3.8左右使Fe沉淀，铁渣过滤。
滤液在沉钴槽中加入一定浓度的NaOH溶液（或Na2CO3溶液），控制一定的条件沉淀钴和镍得到钴富集物，滤液可直接排放。
钴富集物溶解精制钴、镍产品钴富集物中含Co达到10%以上，用硫酸溶解，调正PH值除铁、过滤，铁渣与浸出渣合并出售。
滤液送P204萃取除杂工序控制一定的技术条件除去溶液中的Cu、Fe、Mn、Zn、Pb、Ca等杂质。
P204除杂以后的溶液再采用P507萃取分离Co/Ni，有机相用HCl反萃后得到纯净的CoCl2溶液，用草酸铵沉淀可以得到草酸钴，草酸钴售出。
P507萃取分离Co/Ni以后的萃余液用Na2CO3沉淀得到碳酸镍，碳酸镍再用硫酸溶解精制得到结晶硫酸镍。
除铁温度60～70℃时间1h终点PH值 3.7～4.0CaCO3加入量75 kg/m3NaClO30.8 kg/m3沉钴温度60～70℃时间1hNaOH浓度50g/LNaOH消耗8～10 kg/m3终点PH值8.2～8.5渣率（干计）18 kg/m3钴渣酸浸、除铁溶解温度60～70℃除铁温度80～90℃酸浸后PH值 1.8～2.0PH终3.5～4.0中和剂50 g/l NaOH或100 g/l Na2CO3反应时间3～4 hP204萃取除杂有机相10%（v/v）P204煤油皂化率60～70%萃取温度15～30℃级数制镍皂 3萃取7洗钴 5反萃 5反萃铁 3洗钴液 1.2 mol HCl反萃液 2.5 mol HCl反萃铁 6 mol HClP507萃取分离Co/Ni有机相25%（v/v）P507煤油皂化率70%萃取温度20～30℃级数制镍皂 3萃取7洗镍 5反萃钴 5反萃铁 3洗镍液 1.2 mol HCl反萃液 2.5 mol HCl反萃铁 6 mol HCl沉草酸钴草酸溶液比重 1.02～1.03草酸铵溶液PH 4.5沉钴温度55～65℃沉钴终点PH 1～1.5沉钴时间30～40 min一次母液含Co 0.5～1.0 g/l二次母液含Co 0.06 g/l结晶硫酸镍沉淀剂50 g/l Na2CO3沉NiCO3PH 8.5沉淀温度70℃。
镍钴净化液萃取分离工艺的研究
摘要本文研究了用溶剂萃取法分离镍钴的工艺条件。
该方法是以P507体积分数为30%，TBP体积分数为5%，260#溶剂油体积分数为65%的有机相对镍钴溶液进行萃取分离。
在一系列探索实验的基础上进行了单因素实验，初步确定了该方法的较佳工艺条件为水相pH4.5，反应时间7min，P507皂化率65%，相比O/A 1.5。
在此条件下，钴的萃取率可达到95.5%，镍的萃取率为1%。
通过正交实验，钴的最高萃取率为96.75%，镍的最低萃取率为1.2%。
对正交试验结果进行极差分析，得出各因素对镍钴分离的影响由大到小依次是：水相pH、萃取时间、P507皂化率、相比O/A。
然后进行模拟三级逆流萃取实验，三级逆流萃取产物萃余相中钴的萃取率为99.95%，而镍的萃取率为0.02%,钴镍分离良好。
经过三级反萃，钴的反萃率可达到100%，而镍的反萃率可达到99.95%。
根据正交试验与模拟三级逆流萃取实验的结果，并综合考虑产品中镍钴比和H2SO4溶液以及有机相的消耗量等因素，最终确定P507萃取分离镍钴溶液的最优工艺条件为：水相pH为4.5、萃取时间7min、P507皂化率65%、相比O/A 1.5。
该工艺流程短、能耗小、镍钴分离度高，萃取产物经检测钴镍比可达到2000以上，达到了萃取分离工艺的工业指标。
关键词：P507萃取镍钴分离正交实验优化研究ABSTRACTIn this paper, we have researched using solvent extraction to separated nickel and cobalt and it’s process conditions. The method is based on volume fraction of P507with 30%,260 # solvent oil volume fraction of 65%, TBP volume fraction of 5% .By orthogonal xperi-mental design and range analysis wo determined the better conditions for liquid pH 4.5, reaction time 7min, P507 saponification rate of 65%, phase ratio O/A = 1.5. By orthogonal experimental design and poor analysis of various factors on the impact of the separation of nickel and cobalt ，the order of main factors influence are: liquid pH, extraction time, P507saponification rate, phase ratio O/A.And then proceed to simulate the three counter-current extraction experiments, the three counter-current extraction phase more than the product of extraction of cobalt extraction rate of 99.95 percent, while the extraction rate of nickel 0.02%, Co and Ni separation of After three back-extraction is good, cobalt stripping rate can reach 100%, while nickel back-extraction rate of 99.95% can be achieved. Orthogonal experiment and simulation through three counter-current extraction experiments, and considered more than nickel and cobalt products and H2SO4 solution and the organic phase of consumption and other factors, ultimately determine the P507 purification of nickel and cobalt extraction of the optimal solution conditions were as follows: purification liquidpH 4.5, extraction time of 7min, P507 saponification rate of 65 percent, phase ratio O/A at 1.5.This process is short, less power consumption, high separation of nickel and cobalt, cobalt-nickel products tested than can be achieved over 2000 and reached the industrial extraction process indicators.Key words:P507extraction, Nickel and cobalt’s separation, orthogonal experiment, optimization research目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章文献综述 (1)1.1化学沉淀分离镍钴 (1)1.2溶剂萃取法分离镍钴 (2)1.2.1 胺类萃取剂 (2)1.2.2 磷(膦)酸类萃取剂 (2)1.2.3 酮肟类萃取剂 (4)1.2.4 萃取剂组合及其他萃取分离技术 (4)1.2.5 溶剂浮选 (5)1.2.6 双水相体系溶剂分离技术 (5)1.2.7 液膜萃取 (6)1.3离子交换树脂法分离镍钴 (6)1.4聚合物-盐-水液-固萃取(非有机溶剂液固萃取)法分离镍钴 (6)1.5电反萃取法分离镍钴 (7)1.6本研究的意义与内容 (8)1.6.1 本研究的意义 (8)1.6.2 本研究的内容 (8)第二章P507萃取分离镍钴溶液工艺的研究 (9)2.1实验部分 (9)2.1.1 实验原理 (9)2.1.2 实验原料与仪器 (9)2.1.3 萃取实验方法与步骤 (10)2.1.4 反萃实验方法与步骤 (11)2.1.5 正交实验方法与步骤 (11)2.2萃取单因素实验结果与讨论 (12)2.2.1 萃取时间对镍钴萃取率的影响 (12)2.2.2 水相pH对镍钴萃取率的影响 (13)2.2.3 P507皂化率对镍钴萃取率的影响 (14)2.2.4 相比O/A对镍钴萃取率的影响 (15)2.3反萃单因素实验结果与讨论 (15)2.3.1 反萃时间对镍钴反萃率的影响 (15)2.3.2 反萃相比A1/O1对镍钴反萃率的影响 (16)2.4正交实验结果与讨论 (17)2.4.1 萃取正交实验结果 (17)2.4.2 萃取实验结果极差分析 (18)2.5本章小结 (18)第三章模拟三级逆流萃取工艺研究 (20)3.1实验方法与步骤 (20)3.2实验结果与讨论 (22)3.2.1 萃取率的变化 (22)3.2.2 反萃率的变化 (22)3.2.3 各级萃余液中镍钴比的变化 (22)3.2.4 各级反萃液中钴镍比的变化 (23)3.3本章小结 (24)第四章结论与展望 (25)4.1结论 (25)4.2展望 (25)致谢 (27)参考文献 (28)第一章文献综述由于钴、镍的化学性质非常相似，在矿床中常共生、伴生，因此在各种含钴废渣中常有镍，如镍冶炼转炉渣、铜冶炼含钴转炉渣、镍精炼含钴渣等;在各种特殊合金材料、电池材料、催化剂中，也都同时含有钴和镍;而且随着钴与镍资源的日益枯竭，对它们的分离与回收就显得十分重要。
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。
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。
镍钴矿的化学浸出与提取技术
提取原理
提取方法
酸浸法：使用硫酸、盐酸等强酸溶解镍钴矿
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碱浸法：使用氢氧化钠、氢氧化钾等强碱溶解镍钴矿
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氧化还原法：利用氧化还原反应提取镍钴矿中的金属元素
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溶剂萃取法：使用有机溶剂提取镍钴矿中的金属元素
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离子交换法：利用离子交换树脂提取镍钴矿中的金属元素
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电化学法：利用电化学反应提取镍钴矿中的金属元素
废水特点：含有重金属离子、酸碱物质等
废气处理
废气来源：化学浸出与提取过程中产生的有害气体
处理方法：采用吸收、吸附、催化燃烧等方法进行处理
排放标准：符合国家或地方排放标准
安全措施：设置报警装置，定期检查和处理废气处理设备，确保安全运行
废渣处理
废渣分类：根据废渣的性质和危害程度进行分类
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处理方法：采用物理、化学、生物等方法进行处理
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提取过程
烘干：将沉淀后的镍钴等金属元素进行烘干，得到最终产品
沉淀：将净化后的浸出液进行沉淀，使镍钴等金属元素沉淀出来
净化：对浸出液进行净化处理，去除杂质和杂质离子
固液分离：将浸出液与矿石残渣分离，得到含有镍钴等金属元素的浸出液
浸出：将破碎后的矿石与酸液混合，使镍钴等金属元素溶解在酸液中
矿石破碎：将镍钴矿破碎成小颗粒，便于后续处理
生物浸出剂：细菌、真菌等微生物产生的有机酸、酶等
浸出过程
浸出剂的选择：根据矿石的性质和浸出要求选择合适的浸出剂
浸出温度的控制：根据浸出剂的性质和浸出要求控制浸出温度
浸出时间的控制：根据浸出剂的性质和浸出要求控制浸出时间
搅拌速度的控制：根据浸液的化学成分和浓度来评价浸出效果
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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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P20
4、P507。
P204主要用于钴镍的初步除杂、而P507主要用于钴镍的深度除杂以及钴镍分离。
在钴镍浸出过程中，其他金属离子也会浸出进入溶液，比如铁铝锌锰钙铬镉铅镁等等，一般先用化学法把大量的铁铝铬钙除去，用P204萃取除少量的铁铝铬钙，大量的锌锰，以及部分铜。
而P507再深度除掉剩余的杂质如镁等，以及分离钴镍。
由于钙在反萃过程中会形成碳酸钙沉淀，而镁在P507除杂，由于与钴镍的萃取曲线靠的很近，所以有些公司会先用氟化铵除去钙镁。
对于铜，由于经常会与钴镍矿伴生，所以考虑综合回收利用，会先用铜萃取剂捞铜后再送P204除杂。
三、萃取的基本操作：
1、调节合适的萃取pH，酸性萃取剂对溶液pH比较敏感，所以保持合适的溶液pH既保证萃取，又可保证金属的分离，用P204、P507一般要求pH在3.5-4.0。
2、控制合适的相比，搅拌速度、混合时间。
在发生萃取时，一般萃取级数会确定，如果相比不合适，会降低钴镍的收率。
萃取其实就是一个混合澄清的过程，如果搅拌速率不合适，就会导致混相，在澄清段分相不好，就会污染料液，混合时间不合适会导致萃取效率低下。
3、反萃酸度以及反萃相比。
反萃就是一个分离与富集的过程，考虑到下一步的处理需要一定浓度的料液，所以反萃酸度就控制着料液的浓度。
比如用1.5moL/L的酸反萃，会得到约45g/L的钴镍料液。
用3.5moL/L的酸反萃，会得到约100g/L的钴镍料液。
4、对萃取过程的监控。
一般每2小时，需要把各级数的料液的杂质分析检测，以判断萃取分离的好坏。
5、油份的除去。
主要有三种措施：（1）静置分离，用一个比较高的储桶，上部进料，下部出料，油份由于密度小会悬浮在料液上部。
（2）活性炭除油，就是在一个活性炭的储桶里，让料液从其中经过。
（3）超声波除油，通过超声波的能量，破除乳化，加速油与水的分离。