[发明专利]一种镍钴矿生物浸出液除杂和镍钴分离提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍钴矿生物浸出液除杂和镍钴分离提取方法，属于湿法冶金技术领域。 

背景技术

镍、钴是重要的有色金属，具有抗腐蚀、抗氧化、高强度、延展性好等特点，广泛应用于制造高强度合金，硬度合金，抗腐蚀合金，精密仪器合金等合金材料。 

钴、镍是化学性质非常相近的过渡金属，在矿中常共生、伴生。在镍钴矿中含有大量的战略金属钴和镍，采用生物冶金技术从镍钴矿中回收钴和镍具有重要的经济价值和环保意义。在镍钴矿的生物浸出过程中镁和铁等金属元素将被浸出而进入生物浸出液。 由于浸出液中存在铁镁等杂质，导致镍钴的分离困难，所以要有效的分离提取镍钴，首先必须先将浸出液中的铁镁等杂质除去或者使其低于一定的浓度。 

由于生物浸出过程需要铁而且矿物浸出过程产铁，导致铁离子在生物浸出液中不断累积，严重影响镍钴矿生物浸出液中镍钴的分离提取，因此需要研究生物浸出液的除铁技术。目前工业上主要应用的主要除铁方法有铁矾法、赤铁矿法。铁矾除铁法是一种常压除铁的方法。在湿法冶金工业中，铁矾沉铁法具有沉淀速率快、除铁效果好、渣比较稳定优点。而正是由于铁矾的稳定，不易被降解，且其含铁量较低无法被再利用，因此铁矾法存在的最大缺陷是环境压力大，污染严重。赤铁矿法除铁的操作温度较高，一般在200℃左右，在高温及控制较高的溶液pH条件下，溶液中的Fe³⁺便水解形成赤铁矿渣，铁渣的过滤性能良好。赤铁矿法沉淀除铁工业应用较少，目前只在锌冶炼中有应用。 

镍、钴元素具有很多相似的物理化学性质，常出现在一起，使得两者的分离极为困难。因此镍、钴分离与回收技术的研究特别值得关注。多年来，许多冶金研究者进行了大量的研究工作。目前，冶金工业上主要的镍钴分离方法有：化学沉淀法、离子交换法和溶剂萃取法。化学沉淀法操作简单、工艺成熟，在镍、钴分离中得到广泛应用，但沉淀法对钴、镍的选择性低，得不到较纯的产品，需要后续处理，生产成本高。离子交换法虽分离速度快、回收率高、分离效果好，但还未大规模应用，仍处在实验室研究阶段。相对而言，溶剂萃取法由于具有分离效果好、金属回收率高、易于实现自动化、有机试剂可以循环利用等特点，而被广泛应用于镍、钴的提取和分离。 

申请专利号为：CN103184337A，名称为：低品位硫化矿生物浸出液镍钴协萃分离提取，申请专利权人为：北京有色金属研究总院，该申请所述方法首先采用生物成矾沉淀法除铁，然后采用P204萃取法除铁浸出液中的钙镁等杂质，最后采用协萃与反萃相结合实现镍钴分离分离提取。 

从上述文献了解到：采用生物成矾沉淀法除铁虽然除铁率相对较高，在95%以上，但是对于含铁量较高的浸出液，即使除铁后浸出液然后含有较多铁离子，影响后续分离提取；在用P204萃取除去钙镁杂质的同时也会存在不足之处，如一部分镍钴离子会被一起萃到有机相中，造成镍钴离子的分离困难以及回收率低。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种镍钴矿生物浸出液除杂和镍钴分离提取方法，所述方法通过针铁矿法除铁、氟化钠沉淀法除铁和萃取法来实现，具体包括以下步骤： 

（1）首先制备针铁矿晶种，然后在pH值为2~5、反应温度为50~90℃、氧化剂浓度为4~10%的H₂O₂，沉淀时间为20~80min条件下除铁；

（2）在pH值为3~6、反应时间为20~80min、NaF用量为理论用量的1~2倍和反应温度为50~90℃条件下采用氟化钠沉淀除镁；

（3）采用P507为萃取剂，其浓度为2~8%，在pH为2~5、相比O/A为1:3~2:1，温度为25~40℃和时间为4~10min条件下萃取镍钴；

（4）采用4~8g/L的硫酸进行反萃。

本发明的有益效果在于： 

（1）传统除铁一般使用成矾法除铁，虽然除铁率相对较高，在95%以上，但针对本发明研究对象为低浓度高杂质镍钴矿生物浸出液，采用针铁矿法除铁，除铁率比使用成矾法高，在99.9%以上；

（2）对于低浓度镍钴矿生物浸出液，传统大多使用萃取法除镁，本发明针对MgF₂ 的浓度积为6.4×10^-9，而NiF₂和CoF₂为可溶物，采用化学沉淀法就实现含镁钴镍溶液除镁，除镁率高，在99.9%以上，比使用其他试剂时除镁率高，浸出液中镁的残留量少，并且氟化钠成本低，比大多数的萃取剂便宜，降低了试验成本；