用非平衡溶剂萃取法分离钴镍的研究.pdf

6 用非平衡溶剂萃取法分离钴镍的研究 牛聪伟王开毅舒万＆ 中膏王韭夫举托学忧王学院，长沙棚C 0 8 3 摘囊鞋 一嵇一己基西薹，鞲赣f 诧警隽P 抽 捧莘敢粥，鞲窕了要非平囊游剡葶取法扶 燕牲碱鲢盐溶滩中分鹦钻镍过程中。术相平衡p H 值．两朔混时阐。空气氧化时闸和负羲有机相 用硫酸反革等因素对井离钻镍的影响．锆粜表婀在水相中需加适量的 N H 0 晶o 。或证辩液在空 气中寄德氧亿，埒可使话狂 戴亿或砖力学捧挂配啻耱一链 靛} 蘸配舞子，她拜龉翦萃取建率鞍 慢。西镰辨革琅速率较抉，控制礴相摁台聪阅，j l I 非平瘩溶剂革敷法可有效分离钴镍．甩稀碱酸溶 液从负载有机相中反摹镍，镰厦萃率可进9 9 ％以上． 关键调非平衡溶耐萃蕺i 分离。钻镰 审重势类警T F 8 1 5文献标识鹤A 溶荆葶取一般是在两相充分混合，在萃 取过程达到热力学平衡状态下，和用不同街 质分配党的差异来实境翻质分离的，酃进行 的箍。平衡萃鞭。。这种。平衡萃教”有时难 醵达到专A 满意的分离袭累。箍着萃取动力 学研究的拜展，发疆利用军窝锈袋萃歉速率 的差异，也哥实现萃取分离某些糖曩。熬耪 剥用弼种物霞在萃取速事上的差异，通过控 制两捌接触时趣来萃取分离物质的方法称为 “非平餐潞剂荤取“” 有关非平衡萃取的研 究成果报道尚不多c 2 - 6 2 有关文献曾报道在氨性溶液中 [ c o N H j 0 ”配离子，既其有高度的热力学 稳定性，同时又是～种动力学惰性配合锄， 其萃取速率较慢．而[ N i N H a ；J 2 配离予是 一种动力学活性配合耪，其萃取速率较 抉”“’。旗予上述报道，本文班 一往一乙 蓦己摹 磷酸作萃取剂，避箭了用韩平衡萃 取法扶氨性溶液申萃鞭分离钻镰静磷究， 1试验方法 1 ．1 试扪二～ 2 一己基己萋 磷酸 代号 为p 。 为纯学纯试荆，硫酸锚、硫酸镰及其 它试荆均为分析纯试帮。 1 ．2 方法在锫镣f 繁镰摩承比巍l 5 约 氨性硫酸盐体系中，搬人适量豹 N H 。 墨p 。 终袋化割，轻避当热理料渡后，用p 。骥化煤 油洛渡进静萃取。嚣趣混合在康氏摄荡器上 进行。静避分期后，势圻萃众波中众属含 量，有机相中金属禽量用熬减法计算。 2 试验结暴与讨{ 2 ．1 水相平衡p H 值对钴镍萃取率的彰晌 由于p “是一种酸性萃取剂，水相平衡p H 对金属萃敬率的影响稚显著．为此考察了东 相平衡p H 值对钴镍萃取率的影响。变骚结 果觅瞬l 。 由图l 胃鞋看出，链懿萃驭辜璇套珏蓬 舞嵩瓣降低，在p H 馕太子9 ．5 对，且乎不 被萃取。褥镶鳇萃取率随p H 壤拜离露增 大，在p H 佳搀9 。5 奎右几乎完垒被萃敷； 钴的攀取率照p H 值班裹两降低，这是因为 槔者篱蠢牛嚣讳f l 蹦一，，女，串摩工业太学化学纯互学照霹士研巍生 万方数据 7 p H 潮1 承籀平簧蝉蘧瓣镶镶 萃取率嚣影璃 两相混台时间1 0r a m 。濑崖於℃ 在p H 德较低时，钴 Ⅱ 难以澎成高配位数 的钴氨配离子，因此不易被氧化而转化为动 力学馈饿瓤台姆钴 Ⅲ 氨配离子。随p H 德舞离，拳耀孛辩鸯N H ，浓度逐澎增夫，这 耪转像便棼于进行，嚣孬链懿纂淑攀逐渐降 低， 2 ．2两榴混合时问对钴镍萃职攀的影响 实验结粜见图2 。由图2 可见，锚锦的萃取 速率槌藏根太。镍在1 0 m i n 农右选刊萃取 乎衡，帮取率趋近1 0 0 ％。磊铤趁考察时闻 蠹萃取察趋遥于零，说明萁萃取速率镶谨。 对同 m l n 豳2拜相混合时间对铺镍 萃取率麓影晌 瘩稿平簿难篷为9 ．4 8 。器瘴2 5 ℃ 实验避一步考察了p 。肇独萃链时，两 相混合时间对钻萃取率的影响。料液为钴 Ⅲ 氨性溶液，实验结果见图3 。 鞠3嚣籀涅台封阖对镶攀取率黥彰璃 辩潦鸯话 噩 蠢性溶液，p H 蓬洚垒4 s l 溢壅2 5 ℃ 幽闰3 可知，两相混合时间在3 0 r a i n 左 右，钻几乎不被萃取，8 h 掇右才达到萃取 平衡。进一步证明钴 Ⅲ 飙配离子的萃取 速率徽慢，是一种动力学惰性配合物。 2 ．3交气基毽黠阉对链镰摹辍牵的彩嫡 盎予辩液中溶舞的氧可彗主鑫馥建把链 珏 氧他为链 1 l I 氨配离子，因此考察了空气氧 化时间对钴镍萃取率的影响。由实驻结果 图4 可以看出，随着空气裁化时间的延 长，镰的萃取率保持不变，瓣钻的萃取率显 著降低，趋泛于不被萃取。 葶 姗 磐 糌 时同‘d 】 豳4 空气氧化时间瓣钴镍 萃取率韵影嫡 荣蔫耩| 霹I o l a i a 。菇发2 5 ℃ 2 ．4 受鼗有辊援中镶髓葳辇取上述实验 表明．【C o N H ， J “配离予几乎不被萃取．残 万方数据 8 留在水相。而[ N i N H ， 。】2 配离子几乎完全 被萃人有机相，从而可通过非平衡萃取实现 钴和镍的有效分离。萃余液中钴镍比可达 l 0 0 0 以上。 反萃剂为H 图6 所示。由图5 可知，当硫酸浓度大于 2 m o l ／L ，镍的反革已接近完全。由图6 可 见，当用2 m o l ／L H z S O 。反萃镍时，1 5 m i n 可达 到反萃取平衡，镍的反萃率大于9 9 ％。 荽 一 哥 荽 褂 H z S 0 4 m o l ／L 图5硫酸浓度对镍反萃率的影响 撮苗时间1 0 r a i n ．温度2 5 ℃ 时间 m i n 图6反萃时间对镍反萃率的影响 硫醴浓度删L ．温度2 5 ℃ 3结论 配离子氧化成动力学情性配合物一钴 Ⅲ 氨配离子，在p H 值为9 ．5 左右，用p 。磺 化煤油溶液进行萃取，两相混合时问1 0 m i n 左右，镍的萃取率可达9 9 ．9 ％以上，而钴几 乎不被萃取。这样通过非平衡溶剂萃取，即 可实现钴和镍的有效分离。 2 在C o Ⅲ 的氨性硫酸盐溶液中， 用p 。磺化煤油溶液进行萃取时，当两相混 合时间在0 ．5 h 内，钴的萃取率趋近于0 。 随着时间的增加钴开始被萃取．在8 h 左右钴 的萃取才达到平衡。由此表明．钴 Ⅲ 氨性 配离子萃取速率很慢，它是一种动力学惰性 配合物。 3 在钻 Ⅱ 、镍 Ⅱ 的氨性硫酸盐溶 液中，空气也能使钴 Ⅱ 自动氧化成钴 Ⅲ 氨配离子，从而使钴的萃取率下降。随 着时间的延长，钴的萃取率显著下降，趋近 于零．而镍的萃取率不变。这说明空气可取 代 N H ． 墨2 0 。作氧化剂。这种氧化方法可 降低生产成本，提高经济效益。 4 用稀硫酸溶液反萃镍时，镍的反萃率 可达9 9 ％以上． 6 7 8 9 1 0 1 在钴 Ⅱ 镍 Ⅱ 氨性硫酸盐混台溶 l l 液中，加入氧化荆 N H 4 鑫o ％使钴 Ⅱ 氨 参考文献 马荣骏．湿法冶金新进展．长沙中南工业大学出 版社，1 9 9 6 , 2 0 1 ． 张成群．周嘉贞、周秀珠．有色盒属．1 9 9 5 ．4 7 , 1 7 8 ． 刘树仁．有色冶炼，1 9 8 2 , 4 3 3 杨天林．有色金属 冶炼部分 ，1 9 9 4 ， 回1 1 ． A b d u lA z i s ，H i d e t oM a t s u y a m a ，M a s a a k i T e r a m o n o ．J ．C h e m ．E n gJ g n ．，1 9 9 5 ，2 8 5 6 0 1 M i n a g a w aY u k i n o r i ，e t a l ．S e l e c t i v eE x t r a c t i o n o fY t t r i u mi o r l ，U S 4 1 0 4 3 5 8 , 1 9 7 8 ． W a n gK a i y i a n dS h uW a n g y i n J ．C e n t ． S o u t hI n s t ．M i n ．M e t a u ．，1 9 8 8 ，1 9 4 4 6 7 ． 朱屯．有色金属 冶炼部分 ，1 9 8 6 ， 4 2 8 朱屯、黄淑兰、焦大明．化工冶金．1 9 8 2 , 0 5 3 舒万垠、王开毅、陈玉兰．有色金属 冶炼部分 1 9 8 3 ， 4 2 3 ． 王开毅、夏畅斌、吴文伟．有色金属 冶炼部 分 ，1 9 8 3 , 回2 2 ． 万方数据