[发明专利]一种协同萃取剂及其从酸性含钴溶液中选择性萃取钴的方法

说明书

本发明公开了一种协同萃取剂及其从酸性含钴溶液中选择性萃取钴的方法；所述的协同剂为多烷基双‑2‑吡啶甲基胺与萘磺酸或萘磺酸盐的复配物；从酸性含钴溶液中选择性萃取钴的方法是用该协同萃取剂从酸性含钴水溶液中选择性萃取钴，实现钴与铁离子、铝离子、锰离子、镁离子、钙离子、铬离子等杂质离子的有效分离，负载有机相采用无机酸进行反萃取获得纯度高的含钴溶液。该方法钴回收率高，钴与杂质分离效果好，流程短，易于实现工业化。

技术领域

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

背景技术

钴是重要的战略金属，在工业上尤其是新能源和硬质合金领域具有广泛的用途。钴很少有独立矿床，大部分与其它元素主要是铜、镍伴生，由于其品位偏低，矿石组成复杂，故其回收工艺较复杂，生产成本高，钴回收率低。对于低品位的铜钴矿，多采用湿法工艺处理。而铜钴矿硫酸堆浸液经铜萃取后的萃铜余液中除了含有价金属钴离子外，还含有大量的贱金属阳离子杂质，如铁、铝、锰、镁、钙等。目前工业上从这类含有杂质的酸性含钴溶液中提取钴的传统方法为“氧化中和除铁－沉钴－酸溶－除杂”工艺。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钴获得钴中间产品，最终将pH值控制在镁沉淀之前将镁与钴分离。钴沉淀剂有多种：(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，工序复杂；2.需要沉淀法除铁及深度除铁铝，沉淀除杂过程钴损失大，能耗大；3.碱性沉淀剂(烧碱、纯碱、氢氧化镁/氧化镁)沉淀钴时选择性较低，钴中间产品纯度较低；4.硫化物沉淀钴虽然选择性较好，可以获得杂质含量低的钴中间产品，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钴中间产品后续分离提纯工艺较复杂；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。目前在硫酸盐体系中应用广泛的萃取富集钴的萃取剂主要有P507和Cyanex 272等，但此类萃取剂优先萃取铁、锌、钙、镁、锰等杂质元素。在大部分的钴萃取工艺中，萃钴前液都需先经中和沉铁、除钙镁后再进行钴的萃取回收。由于缺乏对钴具有良好选择性的特效萃取剂，优先萃取钴使其与铁、铝、锰、镁、钙等杂质直接分离的研究工作非常困难。针对含钴酸性溶液提钴传统方法的缺陷，澳大利亚学者在专利WO Patent No.2005/073416 A1中提出一种直接萃取法代替传统工艺中的“沉钴—酸溶—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钴，萃取过程中钴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钴分离，负载有机相用无机酸反萃取获得高浓度的纯钴溶液。该方法解决了钴与钙、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钴与铁、铝的分离，依然没有解决传统的化学沉淀法除铁、铝过程中钴损失大和能耗大的问题。

发明内容

本发明针对含钴酸性溶液提钴工艺中存在成本高、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钴溶液中选择性萃取钴的协同萃取剂。

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钴水溶液中选择性萃取钴的方法，该方法对钴的萃取收率高、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，该协同萃取剂为多烷基双-2-吡啶甲基胺与萘磺酸或萘磺酸盐的复配物，复配物中多烷基双-2-吡啶甲基胺与萘磺酸或萘磺酸盐的摩尔比为1:1～4；所述的萘磺酸或萘磺酸盐具有式I结构；所述的多烷基双-2-吡啶甲基胺具有式II结构；