氧化鎳礦酸浸液中鈷、鎳、鎂的分離方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及鎳礦冶煉方法，具體涉及氧化鎳礦酸浸液中鈷、鎳、鎂的分離方法。
【背景技術】
[0002]酸浸工藝是氧化鎳礦冶煉的常用技術，其中硫酸浸出工藝在氧化鎳礦的濕法冶煉中應用十分普遍。氧化鎳礦中除了含有鎳、鈷元素外，還含有鐵、鎂、鋁等金屬元素。對氧化鎳礦進行硫酸浸出得到的是含鐵、鋁、鎂、鎳、鈷等金屬離子的浸出液，必須對其進行分離才能獲得鎳、鈷等金屬及其化合物。對于氧化鎳礦酸浸液中金屬離子的分離，通常先通過沉淀法分離鐵、鋁離子，再進一步分離鎳、鈷、鎂離子。
[0003]通常采用溶劑萃取法分離氧化鎳礦硫酸浸出液中的鈷和鎳，常用的萃取劑有二(2-乙基己基)膦酸(P204)，2-乙基己基膦酸單2-乙基己基脂(P507)，二(2，4，4-三甲基戊基)膦酸(Cyanex272)等。這三種常用的酸性膦類萃取劑的酸性依次減弱而分離鈷、鎳能力逐次增強。P204價格便宜，但對鎳鈷的分離能力較弱，主要適用于較低pH值下的萃取分離場合；Cyanex272對鈷鎳的分離能力較強，但要求在較高的pH值(pH>4)下進行萃取，且Cyanex272價格昂貴，難以大規模工業應用；P507價格低廉，其對鈷鎳的萃取分離能力低于Cyanex272，但高于P204，因而在三種萃取劑中應用最為普遍。
[0004]酸性磷類萃取劑與金屬離子的萃取反應是金屬離子與萃取劑的H+之間的交換反應，隨著萃取反應的進行，H+不斷轉移至水相中。為避免水相酸度增加影響萃取率，萃取劑使用前要用堿性物質如氨水(或銨鹽)、NaOH等進行皂化處理，使用皂化后的萃取劑與金屬離子進行萃取反應，用銨根離子(或鈉離子)與金屬離子進行交換，可保證萃取過程的酸度不發生變化。但皂化過程和萃取過程必然會產生氨氮廢水或含鈉離子的廢水，這些廢水需經處理才能排放。在鎳礦冶煉工藝中，采用P507萃取分離鈷鎳前也需預先對P507進行氨皂(或鈉皂)處理，如公開號為CN103146934A和CN103898339A的發明專利都采用皂化后的P507萃取分離鈷鎳。為了防止萃余液中滯留的鈉離子或銨根離子對硫酸鎳電解過程的影響，有人提出在氨皂(或鈉皂)之后增加鎳皂工序，以避免鈉離子或銨根離子進入萃余液中，如申請號為201120399701.9的專利提出P507的皂化需包括鈉皂和鎳皂兩步。另外，萃取劑經反萃后還需重新皂化才能循環萃取，這意味著需要不斷消耗氨水(或銨鹽)、NaOH等堿性物質。顯然，萃取劑的皂化不僅會造成環境污染，還使得萃取工藝流程變長，試劑消耗增加，增加了萃取成本。
[0005]在酸性浸出液中，P507對鈷、鎳、鎂三種金屬離子的萃取順序為:Co2+>Mg2+>Ni2+。因此，若溶液中只含有鈷、鎳兩種金屬離子時，P507優先萃取鈷，從而實現了鈷鎳的分離。但是，氧化鎳礦硫酸浸出液中含有很高濃度的鎂離子，且鎂離子濃度遠高于鈷、鎳離子濃度，采用P507從含有鎳、鈷、鎂的氧化鎳礦酸浸液中分離鈷、鎳時，由于鈷、鎂離子同時被萃入有機相，大大降低了鈷的萃取率，使鈷鎳分離效率下降，萃取分離級數大大增加，即使增加洗滌工序也很難完全分離進入P507中的鈷和鎂。
[0006]P507萃取分離鈷鎳的初始pH值約為3.5左右，萃取平衡的pH值為4.5?5.5。氧化鎳礦酸浸液的pH值大多< 1，浸出液經除鐵、除雜處理后送入鎳鈷分離工序時，大多數浸出液的pH值升至大于1但小于2的范圍。因此，不能直接用P507萃取分離鈷鎳，需加入堿性物質對浸出液進行中和、將浸出液的pH值升至大于3后才可進行萃取操作，如公開號為CN101532094A的專利中就提到采用P507萃取分離鎳鈷前要用加入調節劑將溶液的pH值調至3?4.5，這也會增加堿性物質的消耗，增加了萃取成本。
[0007]對負載P507進行反萃時一般需使用較高濃度的硫酸，導致反萃后的空白有機相余酸較高，需用水對空白有機相進行酸洗脫操作后，有機相才能循環利用，這不僅延長了萃取流程，還進一步增加了萃取分離的費用。

【發明內容】

[0008]本發明要解決的技術問題是提供一種氧化鎳礦酸浸液中鈷、鎳、鎂的分離方法。本發明所述方法不僅不需要對萃取劑進行皂化處理，還可以在進行萃取工序前實現氧化鎳礦酸浸液中的鎂與鎳鈷的分離，使得進入萃取工序的溶液中鎂離子的濃度極低，完全消除了鎂對鈷鎳萃取分離的影響，大大提高了鈷鎳分離效率。
[0009]本發明所述的氧化鎳礦酸浸液中鈷、鎳、鎂的分離方法，包括以下步驟:
[0010](1)將氧化鎳礦酸浸液置于攪拌釜中，攪拌條件下，向其中加入氧化鎂水性料漿，繼續攪拌反應，得到混合物；其中，氧化鎂水性料漿為氧化鎂與水混合均勻后形成的漿液，氧化鎂在氧化鎂水性料漿中的質量濃度為< 80%，氧化鎂的用量為氧化鎳礦酸浸液質量的0.001 ?0.01 倍；
[0011](2)將混合物過濾，分別得到濾液和濾渣；
[0012](3)取濾渣置于另一攪拌釜中，加入稀硫酸，攪拌直至濾渣全部溶解，得到溶解液；
[0013](4)所得溶解液送入萃取工序、洗滌工序、反萃工序，進行逆流萃取分離；其中:
[0014]在萃取工序中，以混合萃取劑為有機相，將混合萃取劑送入萃取槽第1級，將溶解液送入萃取槽最后一級；其中，所述的混合萃取劑按體積百分比計，由10?50%的2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯(P507)、10?40%的胺類萃取劑和余量的溶劑組成；在該工序中，有機相與溶解液的流量比為5?1:1?3 ;
[0015]在洗滌工序中，以從萃取槽最后一級的出口流出的液體為有機相，直接送入洗滌槽第1級；以水為水相，將水送入洗滌槽最后一級；在該工序中，有機相與水相的流量比為6 ?0.5:1 ?3 ;
[0016]在反萃工序中，以從洗滌槽最后一級的出口流出的液體為有機相，直接送入反萃槽第1級；以0?0.5mol/L的硫酸溶液為水相，將0?0.5mol/L的硫酸溶液送入反萃槽最后一級；在該工序中，有機相與水相的流量比為6?0.5:1?3 ;
[0017]在經過連續逆流萃取、洗滌和反萃后，從萃取槽第1級出口收集含硫酸鎳的溶液，從洗滌槽第1級出口收集硫酸鎂的溶液，從反萃槽第1級出口收集含硫酸鈷的溶液，從反萃槽最后1級出口收集空白混合萃取劑；
[0018](5)將步驟(2)所得的濾液和步驟(4)中收集的含硫酸鎂的溶液合并，送入氧化鎂制備工序。
[0019]本發明所述技術方案中，所述的氧化鎳礦酸浸液為經過除鐵操作的氧化鎳礦的硫酸浸出液，其中鐵離子(含Fe2+和Fe3+)的濃度< 0.01g/L(通過現有常規除鐵技術即可實現氧化鎳礦硫酸浸出液中鐵離子的濃度< 0.01g/L);所述氧化鎳礦酸浸液的pH值介于1?5之間。所述氧化鎳礦酸浸液中鎳、鈷、鎂、鐵等金屬離子的濃度分別介于下述范圍內:鎳 0.3 ?6g/L、鎂 2 ?30g/L、鈷 0.01 ?3g/L、鐵彡 0.01g/L。
[0020]上述分離方法的步驟(1)中，攪拌反應可以是在加熱或不加熱的條件下進行。優選地，攪拌反應可以在20?90°C，在此溫度限定條件下，攪拌反應的時間通常為0.1?4h。
[0021]上述分離方法的步驟(1)中，優選是將氧化鎂水性料漿緩慢的加入到