HBL110 从红土镍矿加压浸出液中萃取镍的研究：效果显著

HBL110 从红土镍矿加压浸出液中萃取镍的研究：效果显著

红土镍加压浸出液中镍的萃取研究莫兴德，肖连生，张桂清，蔡旭东（中南大学冶金与环境学院，长沙）摘要：采用新型萃取剂在硫酸条件下从红土镍加压浸出液中直接萃取镍。考察了萃取剂浓度、平衡pH及相比对镍萃取的影响，绘制了镍萃取等温线。结果表明：在有机相体积组成为50%+50%磺化煤油、料液pH=2.5、有机相皂化率60%、相比O/A=1/1、萃取时间5min、温度为30℃的条件下，镍的单级萃取率可达96%；相比O/A=1/2，五级逆流萃取时镍的萃取率可达99%。 负载后的有机相用稀酸洗涤后，按照时间10min、相比O/A=4/1、温度30℃、硫酸浓度100℃的优化条件进行四级逆流反萃，镍的反萃率达到98.5%，反萃液镍浓度达到40g/L，反萃液杂质含量较低。关键词：红土镍矿；加压酸浸；萃取；反萃； 中图分类号：TF815文献代码：A文章编号：1007-7545 (2014)06-0000--de,-sheng,-qing,CAIXu-dong(,ty,,China):10.ion,,0%%,.6,%,ate99%-/A=1/2.,ur-.nt.:;ng;;;目前，约占镍资源总量65%的红土镍矿仅提供了镍产量的40%左右。

随着镍需求量的不断增加和硫化镍矿资源的稀缺，有效开发红土镍矿资源变得重要。火法工艺适用于处理高品位腐殖质型红土镍矿。对于镍品位低、铁含量高的褐铁矿型及过渡型红土镍矿，一般采用湿法工艺。湿法工艺具有能耗低、成本低、污染小的特点，主要湿法工艺有还原焙烧-氨浸出、硫酸加压浸出、常压酸浸出和常压盐酸浸出[4-7]。硫酸加压浸出[8-10]工艺具有镍、钴回收率高、酸耗低、选择性高、反应速度快等优点，因此得到了迅速发展和广泛应用[11]。从红土矿浸出液中富集回收镍、钴的方法有：硫化物沉淀法、氢氧化物沉淀法和溶剂萃取法。 沉淀法回收镍钴的方法是先从浸出液中除铁，再调节pH值再加入沉淀剂，得到镍钴中间产品，但其存在沉淀剂消耗量大、固液分离困难、工艺流程长等缺点，而且沉淀法只能得到镍钴中间产品，需要经过精炼才能得到金属产品[12-13]。过去常用溶剂萃取法回收镍钴，在镍钴中间产品的精炼阶段分离镍钴[14]。近年来，该方法被广泛研究从红土镍矿酸浸液中回收镍钴[15-17]。典型工艺是对浸出液经中和除铁后先提取钴，提钴后再从浸出液中提取镍。但该方法在提取钴的同时，也将锌、铜、镁等杂质提取出来。 因此需对钴反萃取液进行再次沉淀，工艺流程较为复杂[18]。

现行提取工艺中，浸出液需经过中和、除铁、除钙、镁后再进行提取，还存在铜、钴、镍不能同时提取、有机相损失大等问题[19]。因此，研制一种能高选择性直接从浸出液中提取有价值金属的浸出剂十分必要。中南大学研制的一种新型专用镍萃取剂，可从料液中一步高选择性地提取镍，从而实现镍与铁等杂质的高效分离。本文采用从低品位红土镍矿硫酸加压浸出液中直接萃取镍，并利用硫酸对负载的有机相中的镍进行反萃取，取得了良好的实验效果。 实验1.1实验材料与设备收稿日期：2013-12-03作者简介：莫兴德(1989-)，男，广西河池人，硕士生。doi:10.3969/j.issn.1007-7545.2014.06.008实验所用矿样为进口红土镍矿，矿样镍、钴含量较低，铁、镁含量较高，主要元素分析结果(%)为：Ni1.53、Co0.18、Cu0.01、Mg18.50、Fe13.13、Ca0.32、Si16.6。萃取剂、稀释剂均为磺化煤油。 主要实验设备有：FYXD-1型2L钛衬高压反应器、125mL梨形分液漏斗、SXL-70型恒温水浴振荡器。1.2实验原理脂类有机物组成的萃取剂与Ni的最佳体积比为12，在此配比体系下，镍提取的选择性及镍与铁的分离效果最佳。

1.3 实验方法浸出试验将定量干燥细磨的红土矿样品和硫酸溶液加入高压釜中，密封加热，控制温度变化，设定转速，反应完成后通水冷却，将矿浆液固分离，收集浸出液，分析渣中金属含量，计算浸出率。萃取反萃试验将一定体积的水相和有机相加入梨形分液漏斗中，置于恒温水浴振荡器中均匀振荡，控制振荡过程，结束后取出分液漏斗，置于萃取架上进行相分离。 2.1 红土镍矿硫酸加压浸出试验得到的最佳硫酸加压浸出条件为：酸矿质量比0.51，浸出温度260℃，浸出时间0.5L/S=21（体积质量比），搅拌速度300r/min。在优化条件下进行了3组平行浸出试验。结果表明，镍平均浸出率达到92%，铁平均浸出率仅为7.14%，渣中镍含量降至0.17%以下。本文以加压浸出液为原料，进行镍的提取试验。 浸出液pH=1.22,成分(g/L):Ni 6.37、Fe 4.32、Mg 47.25、Al 0.68、Zn 0.03、Co 0.09、Mn 0.65。2.2 加压浸出液中直接提取镍2.2.1 萃取剂浓度对镍提取饱和容量的影响用氢氧化钠溶液调节浸出液pH为2.4,镍浓度为4.84 g/L,稳定无沉淀。

配制不同体积分数，稀释剂为磺化煤油，不皂化。萃取条件：O/A=1/1，萃取时间5 min，萃取温度30，连续萃取6次直至有机相中镍达到饱和，研究萃取剂浓度对镍萃取饱和容量的影响，试验结果如图1所示。25 30 35 40 45 50 55 1011萃取剂浓度对镍萃取饱和容量的影响图1离子可以看出随着萃取剂浓度的增加，镍的萃取饱和容量近似线性增加，当萃取剂浓度从25%体积增加到50%时，镍的萃取饱和容量从5.51增加到10.1g/L。 如果继续提高萃取剂浓度，镍的萃取饱和容量应该继续提高，但萃取剂浓度过高会使萃取反萃时相分离困难，故选择萃取剂浓度为50％(体积)。2.2.2平衡pH对金属萃取率的影响用氢氧化钠溶液调节浸出液pH，萃取剂浓度为50％(体积)，皂化率为60％。萃取条件：O/A=1/1，萃取时间5min，萃取温度30℃。 水相平衡pH对金属提取率的影响如图2所示。 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 1020 30 40 50 60 70 80 90 100 水相平衡pH Ni Fe Zn Mn Al Co 平衡pH对金属提取率的影响图2值可以看出，随着平衡pH的增加，各金属的提取率都有所增加，但镍和钴的增加幅度远远大于其他金属，在pH为+1时镍的提取率可达90%以上，远远大于其他金属的提取率，因此，采用此萃取体系可以达到选择性提取镍的目的。

但平衡pH过高会导致溶液不稳定，增加杂质的提取率，pH大于2.6时矿浆才会产生沉淀，故选择矿浆pH为2.5。 2.2.3 萃取比对镍提取率的影响 用氢氧化钠溶液调节浸出液pH为2.4，镍浓度为4.55g/L，稳定无沉淀。萃取剂浓度为50%体积分数，皂化率为60%。萃取条件：萃取时间5min，萃取温度30，改变萃取比O/A，研究其对镍提取率的影响，结果如图3所示。 萃取比对镍提取率的影响 Fig.3 ratio 可以看出随着O/A的增加，镍提取率逐渐降低，而萃余液中镍浓度逐渐升高，当O/A=1/1时，可以保证较高的提取率。 从单级角度考虑，选取O/A=1/1的比例较为适宜，但实际生产中不仅要考虑单级萃取分离效果，还要尽可能提高萃取剂的利用率，常采用逆流萃取，因此，根据变化比例的数据绘制了如图4所示的镍萃取平衡等温线。 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0