[发明专利]一种含镉的镍钴溶液净化除镉的方法

说明书

一种含镉的镍钴溶液净化除镉的方法属于黑色或有色金属化合物处理技术领域。本发明工艺流程简单，仅通过一步P204工序就把镉在洗涤段富集到洗镍镉液中，再经过化学净化，在保证镍钴收率前提下，杂质镉被较彻底的沉淀下来，固化到渣中。本发明使用的原料含镉品位要求不高，在萃取能力允许前提下，可以按较大比例配入生产系统，采用本发明提供的除杂方法，同样也能得到纯度很高的镍钴盐产品，有助于降低原料采购成本。P204工序洗涤段分两步洗涤，使价格昂贵的钴金属在洗涤段产出，杂质镉绝大部分在洗镍段截留，可以直接满足下道工序要求，降低辅料单耗。本发明杂质镉去除彻底，固化程度深，镍钴金属损失小、污染小。

技术领域

本发明属于黑色或有色金属化合物处理技术领域，特别是涉及到一种含镉的镍钴溶液净化除镉的方法。

背景技术

随着动力电池三元材料的爆发式增长，引导了市场对高纯硫酸镍、钴盐需求快速增加，预计未来三年的需求增速达到34％以上。但是，原生镍、钴资源逐年在减少，而工业和民用废品量却不断增加，因此，再生镍钴金属的回收和综合利用也愈加重要。成为各镍、钴盐生产厂家竞相关注的原料。

对镍钴金属废料处理方式多为火法——湿法联合处理。火法熔炼产出杂质较低的镍、钴合金，采用化学法(硫酸、盐酸、硝酸做溶剂)或电化学法溶解，产出含有杂质的镍、钴溶液，然后根据具体情况，用化学沉淀法(中和沉淀、硫化沉淀、置换沉淀及盐沉淀法等)、溶液萃取和离子交换技术从溶液中分离其它元素，以富集和提纯镍、钴。得到纯净的镍盐溶液、钴盐溶液，再经蒸发、结晶、筛分、包装等工序产出高纯晶体镍盐、钴盐。

由此可见，有害杂质的去除深度，是决定能否生产出高纯硫酸镍盐、钴盐的关键。而在除杂的净化工序中，镉作为生物毒性较大的金属元素，因其特殊的化学性质，成为净化分离的一个难点。

目前除镉的方法通常采用锌粉置换法、硫化沉淀法、萃取——离子交换法等。如：

(1)金川集团粉体材料有限公司的高文斌、王清宏等人做得锌粉置换法除镉，净化除杂后液含镉仍在0.05g/l左右，除镉的深度不适合生产高纯硫酸镍盐(高纯硫酸镍盐溶液标准，镍浓度≥80g/l镉≤0.002g/l)，且引入元素锌等其它杂质，需要二次净化；

(2)包头锐博新能源材料有限公司的徐蒙、靳存柱等人提出的硫化氢沉淀法除镉，存在以下弊端：仅适用于硫酸体系，若在盐酸体系时，硫化氢气体的持续加入，会导致溶液pH值不断降低，当pH值＜2.34时，产生的硫化镉沉淀，又与卤素离子形成的不稳定配离子，极易分解出镉离子，发生镉的反溶解现象。除杂操作要反复进行，一次合格率过低；

若在钴离子浓度较高(≥20g/l)的溶液中，当pH值≥3.0时，硫化钴也发生沉淀析出，掺杂到硫化镉渣中，导致钴金属收率偏低。

(3)浙江华友钴业的杨仁武、杨杰等人提出的萃取——离子交换法处理含镉的镍钴溶液，在萃取工序的反萃段用盐酸将镉、钴共同反萃取下来，形成氯化钴、镉的混合液，再经树脂交换，分离出氯化钴溶液(交换后液)和氯化镉溶液(解析液)。

该方法中，萃取设置P204、P507两道工序。镉的去除效果较好，可达到0.002g/l以下。

这种工艺流程设置，缺陷在于，由于P204、P507的萃取特性曲线(萃取率％—pH值图)中，镉萃取率虽理论上大于钴，但对应的pH值范围与钴金属的范围极为接近，在实际应用上，表现就是对负载钴、镉的P204、P507进行洗涤除镉时，一部分钴也被洗脱。需要使用树脂进行钴镉的二次分离。交换后的钴又要通过萃取法回收。要进行多次反复的萃取，反萃，才能完成镉与镍钴的分离。不但造成酸碱的额外耗费，所需设备的占地面积大，而且萃取线长，操作较复杂；

且该方法使用的树脂，用量大，再生难，还会产生二次污染，运行费用偏高。而且受到树脂处理能力限制，萃取前液镉的浓度通常被限制在0.1g/l以下。