[发明专利]一种协同萃取剂及其从酸性含镍溶液中选择性萃取镍的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种协同萃取剂及其从酸性含镍溶液中选择性萃取镍的方法；属于化学萃取技术领域。

背景技术

镍是重要的战略稀有金属，在工业上具有广泛的用途。酸性体系的湿法冶金是从低品位含镍资源（如镍红土矿、含镍废催化剂、镍钼矿、电镀污泥等）中提取镍的主要方法之一。在含镍物料的酸性体系湿法冶金过程中会产生含有杂质的酸性含镍溶液，如镍红土矿硫酸浸出液，电镀污泥硫酸浸出液，废含镍催化剂硫酸浸出液等。这些酸性含镍溶液中除了含有价金属镍离子外，还含有大量的贱金属阳离子杂质，如铁、铝、锰、镁、钙、铬等。目前工业上从这类含有杂质的酸性含镍溶液中提取镍的传统方法为“除杂——沉镍”工艺[刘大星.从红土矿中回收镍、钴技术的进展，有色金属（冶炼部分），2002（3）：6-12]。该方法先在加温和较低pH值的条件下进行除铁（铁矾法、针铁矿法和中和沉淀法），除铁后液调高pH值进行水解深度净化除去铁铝等杂质，除杂后液采用沉淀剂沉淀镍获得镍中间产品，最终将pH值控制在镁沉淀之前将镁与镍分离。镍沉淀剂有多种：（烧碱、纯碱、氢氧化镁/氧化镁、石灰乳、硫化物等）。上述方法存在如下不足：1.流程长；2.需要沉淀法除铁及深度除铁铝，沉淀除杂过程镍损失大，能耗大；3.碱性沉淀剂（烧碱、纯碱、氢氧化镁/氧化镁）沉淀镍时选择性较低，镍中间产品含有一定数量的锰、镁、钙等杂质；4.硫化物沉淀镍虽然选择性较好，可以获得杂质含量低的镍中间产品，但硫化物价格贵，毒性强，对设备要求高，工艺成本高；5.对于碱性沉淀剂沉淀获得的镍中间产品需要进一步采用“酸溶解——除杂（萃取）”处理才能获得纯的镍盐溶液，成本高且伴随有镍的损失；6.对于硫化物沉淀获得的中间产品需要采用氧化浸出或送火法冶金处理。

相对于传统的化学沉淀法，溶剂萃取法具有选择性高、反应速度快、分离效果好和过程容易实现自动化等特点，是一种高效的富集分离方法，广泛应用于水溶液中金属离子的相互分离，如镍/钴分离，铜/铁分离，稀土元素相互分离等。但由于缺乏对镍具有良好选择性的特效萃取剂，优先萃取镍使铁、铝等杂质与镍直接分离的研究工作非常困难。针对红土矿酸浸液提镍传统方法的缺陷，澳大利亚学者在专利WO Patent No.2005/073416A1中提出一种直接萃取法代替传统工艺中的“镍沉淀——酸溶解——除杂（萃取）”工序，该方法采用LIX63+Versatic10或LIX63+Versatic10+TBP混合萃取剂选择性萃取镍，萃取过程中镍选择性萃取进入负载有机相，杂质钙、镁、锰留在萃余液中而与镍分离，负载有机相用无机酸反萃取获得高浓度的纯镍溶液。该方法解决了镍与钙、镁、锰的萃取分离问题，在一定程度上能缩短流程和降低消耗，但该萃取过程不能实现镍与铁、铝的分离，依然没有解决传统的化学沉淀法除铁、铝过程中镍损失大和能耗大的问题。

发明内容

本发明针对现有的从含镍酸性溶液中提镍工艺中存在成本高、过程复杂，杂质分离不完全的缺陷，目的在于提供一种能从含有铁、铝、锰、镁、钙、铬等多种杂质的酸性含镍溶液中选择性萃取镍的协同萃取剂。

本发明还有一个目的在于提供一种采用上述协同萃取剂从酸性含镍水溶液中选择性萃取镍的方法，该方法对镍的萃取收率高、流程短、成本低，易于实现产业化应用。

本发明提供了一种协同萃取剂，该协同萃取剂为萘磺酸或萘磺酸盐与吡啶羧酸酯的复配物，所述的复配物中萘磺酸或萘磺酸盐与吡啶羧酸酯的摩尔比为1:1～6；所述的萘磺酸或萘磺酸盐具有式I结构；所述的吡啶羧酸酯具有式II结构；

式Ⅰ

式II

其中，R₁、R₂或R₃各自独立的选自C_6～12的烷基，M为氢离子、钙离子、镁离子、铵离子（NH₄⁺）或碱金属离子中一种，n为M的价态数。

优选的协同萃取剂，R₁、R₂或R₃各自独立的选自C_6～12的直链烷基。

本发明还提供了一种用所述的协同萃取剂从酸性含镍水溶液中选择性萃取镍的方法，该方法是用含有所述协同萃取剂的有机相对酸性含镍水溶液进行单级萃取或多级逆流萃取，所得的负载有机相采用无机酸水溶液进行单级反萃取或多级逆流反萃取，即得含镍溶液。

所述的酸性含镍水溶液中的杂质离子包括铁离子、铝离子、锰离子、镁离子、钙离子或铬离子中的一种或几种。