[发明专利]一种钴镍分离用萃取剂的预处理方法及相应的萃取方法

说明书

本发明公开了一种钴镍分离用萃取剂的预处理方法及相应的萃取方法。其中所述预处理方法包括：通过弱酸强碱盐预处理剂对酸性萃取剂进行预处理。本发明可有效简化萃取工艺、降低萃取过程中酸碱的消耗以及二次污染物如盐、有机物等的排放，同时具有较高的萃取分离效率和循环利用率。

技术领域

本发明涉及钴、镍分离用萃取剂的技术领域。

背景技术

钴是一种非常重要的有色金属，在制造合金、锂离子电池等材料中具有十分重要的作用。矿石和废旧资源的回收再利用是钴的主要获取途径，其中，在矿石获取方面，由于钴、镍的化学性质非常相似，在矿床中常存在两者共生、伴生的现象，因此需要对钴、镍进行分离；在废旧资源回收利用方面，各种含钴的固废中也常含有镍，如废旧锂离子电池正极材料、废催化剂、镍冶炼转炉渣等，因此，也多需对钴、镍进行分离，即为获得高纯度的钴，钴、镍的高效分离往往是技术的关键。

溶剂萃取法由于具有高选择性、高回收率、流程简单等优点，是分离钴、镍的常用方法，其分离原理为：利用萃取剂结合钴的能力强于结合镍的能力的特点，在控制一定酸度的条件下，用萃取剂对含钴、镍混合离子的水相进行萃取，钴与萃取剂结合进入有机相，镍仍存在于水相，实现钴、镍的分离。常用于钴、镍分离的酸性有机磷萃取剂P507、Cyanex272，在75％乙醇水溶液中的pK_a值分别为4.51、6.02，P507的酸性及萃取能力强于Cyanex272，但Cyanex272萃取钴具有更好的选择性。酸性萃取剂的萃取能力与水相pH值密切相关，水相pH值越高，萃取剂的萃取能力越强，但对金属的分离效果越差。

另一方面，在酸性萃取剂萃取金属发生如上所述的萃取反应(1)后，释放的H⁺会使料液pH值下降，使萃取率显著降低。为克服该问题，现有技术普遍采取将萃取剂用氢氧化钠进行皂化处理、发生皂化反应(2)的处理手段，使部分萃取剂先转化为钠盐，其后，经皂化处理的萃取剂在萃取金属离子时，发生萃取反应(3)，该反应无H⁺产生，使萃取时水相pH值下降得到控制，可以获得较高的萃取率。

但该技术手段中，皂化后的萃取剂在萃取钴时，体系的水相pH值会出现明显上升，甚至出现金属离子的水解以及体系的乳化现象，其原因是部分皂化的萃取剂结合水相中的H⁺进入了有机相，发生反应(4)：

萃取钴时，若水相pH值上升，会导致镍发生严重的共萃，进而影响钴、镍的分离效果。为避免共萃现象的发生，反应中需要再加入一定量的酸使水相pH值保持相对稳定。

可以看出，通过皂化的酸性萃取剂进行钴、镍分离的方法存在以下弊端：(1)萃取剂的皂化需要消耗大量氢氧化钠；(2)萃取过程中需要加酸维持水相的pH值，额外增加酸的消耗，并产生高盐废水；(3)酸的用量不易控制。

部分现有技术，为改进上述问题提出了新的方案，如专利CN201510379361“一种萃取分离三价镧系与三价锕系离子的方法”中公开的一种利用弱酸缓冲剂调节水相酸度、酸性萃取剂分离金属离子的方法；专利CN201610837172“一种从石煤酸浸液中净化富集钒的方法”中公开的一种在水相中加弱酸盐调节水相酸度、酸性萃取剂萃取钒的方法。在上述方法中，萃取剂不需要皂化，萃取过程中通过弱酸缓冲体系控制水相pH值，简化了萃取工艺并降低了酸碱的消耗，但萃余的水相中含有机物，难以被回收利用，由此会产生大量高COD萃取废水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的萃取剂预处理方法及相应的萃取方法，其可有效简化萃取工艺、降低萃取过程中酸碱的消耗以及二次污染物如盐、有机物等的排放，同时具有较高的萃取分离效率和循环利用率。

本发明首先公开了如下的技术方案：