一种分离电解溶液中镍、钴离子的方法与流程

本发明涉及湿法冶金
技术领域：
，具体涉及一种分离电解溶液中镍、钴离子的方法。
背景技术：
：镍、钴是重要的工业资源，应用广泛。电解镍生产中，镍阳极电解溶液除钴工艺技术直接关系着电解镍的纯度，是决定电镍质量的关键性因素。利用氯气除钴的工业研究在多年以前就已广泛开展，但直到今日仍存在着一些缺陷，如传统氯气对管道的腐蚀性大，毒性大，在电解镍工业中存在严重的安全隐患，采用传统的氯气氧化除钴工艺，该工艺钴渣含镍高，钴渣渣量大，工业中直接开路处理，不仅影响镍直收率，而且造成了镍、钴资源的浪费。因此镍电解液的除钴流程对整个工艺的有极其重要的作用。同时随着科技的发展，动力电池领域、三元电池材料领域对镍、钴需求日益非常旺盛。而随着镍钴消费的加剧，镍钴矿石资源日渐枯竭，各种尾矿、次生矿、伴生矿等以前较少利用的矿料正逐步得到开发利用，从矿料中浸出镍钴的浸出剂也由单一硫酸扩展到盐酸、硝酸、生物浸出剂等，浸出液中的杂质，如铜、锌、锰、镁、钙、铝、镉等含量也逐渐增多，萃取分离难度加大。从溶液中分离镍、钴有化学沉淀法、溶剂萃取法、双水相法、离子交换法等，其中，溶剂萃取法应用较为普遍和成熟。单一的萃取剂很难将镍、钴与其他杂质金属离子有效分离，而协萃体系则可以取得不错的分离效果，并且不少协萃体系已经得到规模化的应用。但协萃体系面临一些问题需要解决，如：目前应用比较成熟和广泛的协萃体系lix63+versatic10中，lix63的降解问题较为突出；而磷酸类萃取剂，如cyanex272、cyanex301、cyanex302等，价格昂贵，生产成本高，规模化应用受到一定限制。目前，有研究显示，羟醛肟和羟酮肟可以与有机羧酸或有机磷酸类萃取剂组成协萃体系，但在使用过程中存在钴难反萃取的问题，目前还没有有效解决方法。技术实现要素：针对现有技术中分离镍钴难的问题，本发明的目的在于提供一种分离电解溶液中镍、钴离子的方法，该方法操作简单，分离效果好，具有较好的工程应用价值和经济价值。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种分离电解溶液中镍、钴离子的方法，该方法是针对含有镍离子与钴离子的电解溶液进行处理，首先采用氢氧化钠溶液调整电解溶液的ph值；然后以锰砂为催化剂，通过紫外线(uv)照射-二氧化氯高级氧化技术，将溶液中钴离子氧化形成沉淀，从而使电解溶液中的镍离子与钴离子实现分离。该方法具体包括如下步骤：(1)电解溶液的调ph值处理：取含有镍和钴离子的电解溶液，用氢氧化钠溶液调节电解液ph至4.5-6.5，持续搅拌30-60min，至溶液ph值稳定；(2)待溶液ph值稳定后，将电解溶液于水浴锅中加热至60℃-80℃，并加入锰砂；然后开启紫外线(uv)灯置于电解溶液上方；(3)利用紫外线(uv)照射-二氧化氯高级氧化技术除钴：向电解溶液中通入二氧化氯，当电解溶液中出现连续均匀的气泡，表明电解溶液开始与二氧化氯发生反应，反应40-120min，反应结束，停止通入二氧化氯；反应过程中及停止通二氧化氯后都持续对溶液进行uv灯辐射和水浴加热，16-20h后停止uv辐射；通过ph计检测溶液ph值，采用硝酸将溶液ph调至3.0-6.5后，静置12-24h使钴离子形成的钴渣完全沉淀下来；(4)通过过滤分离出反应后溶液中的钴渣，实现电解溶液中的镍离子与钴离子分离。所述电解溶液中，镍离子的含量大于0.1g/l，钴离子含量大于0.1g/l。上述步骤(1)中，用于调节ph值的氢氧化钠溶液的浓度为1-5mol/l。上述步骤(2)中，所述锰砂的加入量与电解溶液的比例为(10-20g)：(500-1000ml)。上述步骤(3)中，所述二氧化氯的通入流量为0.1-0.5l/min；用于调节溶液ph值的硝酸的浓度为1-5mol/l。利用该方法对电解溶液进行镍离子与钴离子分离后，分离后的溶液中钴离子浓度小于0.005g/l％。本发明所述含有镍离子与钴离子的电解溶液是指电解镍生产中的镍阳极电解溶液；或者，所述含有镍离子与钴离子的电解溶液是指各类矿料中浸出的含有镍钴离子的浸出液。本发明的有益效果如下：1、本发明对含有镍、钴离子的电解溶液进行镍、钴离子分离方法简单，过程简单可控，便于大规模生产，具有很好的实用性和经济前景。2、本发明对含有镍、钴离子的电解溶液进行镍、钴离子分离时引入uv辐照-二氧化氯高级氧化技术代替传统的氯气氧化，提高氧化过程中的钴离子的氧化速率，达到精准、高效分离目的。3、本发明对含有镍、钴离子的电解溶液进行镍、钴离子分离时，利用二氧化氯是用于饮用水消毒的低毒特性来降低使用时的安全隐患，降低了对管道的腐蚀从而提高了经济效益。附图说明:图1为含有镍、钴离子的电解溶液进行镍、钴离子分离的流程图。具体实施方式：以下结合实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，不对本发明的范围有任何限制。本发明为精准、高效的对含有镍、钴离子的电解溶液进行镍、钴离子分离，流程如图1所示。所采用的镍、钴分离方法用于含有镍、钴离子的电解溶液分离提取。“含有镍、钴离子的电解溶液”是电解镍生产中的镍阳极电解溶液，以及各类矿料中浸出的含有镍钴离子的浸出液，以下实施例中，镍、钴离子的电解溶液中ni为83g/l，cu为0.5g/l，fe为0.5g/l，co为0.24g/l，其余为水，原液ph值为3.54。因为在ph调节过程中，酸碱的加入导致溶液的浓度的发生变化，实施例中将原液的浓度同比例稀释，以确定实施例中镍钴离子的含量。以下实施例中采用265nm紫外线灯，紫外线灯距离电解溶液上表面30cm。以下实施例中用于调节溶液ph值的氢氧化钠溶液浓度为1mol/l，硝酸浓度为4.83mol/l。以下实施例中二氧化氯的通入流量为0.3l/min。实施例1：(1)含镍、钴电解溶液调ph值处理：取500ml含有镍、钴离子的电解溶液，用氢氧化钠溶液调节电解液ph至5.5，持续搅拌30min，待溶液ph值稳定后，于水浴锅中加热至65℃，并加入10g锰砂，开启紫外线(uv)灯置于电解溶液上方。(2)紫外线(uv)照射-二氧化氯高级氧化技术除钴：向电解溶液中通入二氧化氯，待电解溶液中出现连续均匀的气泡，表明电解溶液开始与二氧化氯发生反应，40min反应结束，停止通入二氧化氯。持续对溶液进行uv灯辐射和水浴加热，16h后停止uv辐射。通过ph计检测溶液ph值，采用硝酸将溶液ph调至6.28后，静置使形成的钴渣完全沉淀下来。过滤分离钴渣和镍溶液，实现电解溶液中的镍、钴离子分离。(3)取上清液30ml利用icp-ms2000e电感耦合等离子体质谱仪进行镍钴的含量分析，结果如表一：表一：实施例1中镍钴离子分离结果phni(g/l)co(g/l)原液3.5475.450.218镍钴分离后上清液6.2867.650.002实施例2：(1)含镍、钴电解溶液调ph值处理：取500ml含有镍、钴离子的电解溶液，用氢氧化钠溶液调节电解液ph至6.0，持续搅拌40min，待溶液ph值稳定后，于水浴锅中加热至70℃，并加入15g锰砂，开启紫外线(uv)灯置于电解溶液上方。(2)紫外线(uv)照射-二氧化氯高级氧化技术除钴：向电解溶液中通入二氧化氯，待电解溶液中出现连续均匀的气泡，表明电解溶液开始与二氧化氯发生反应，80min反应结束，停止通入二氧化氯。持续对溶液进行uv灯辐射和水浴加热，18h后停止uv辐射。通过ph计检测溶液ph值，采用硝酸将溶液ph调至5.05后，静置使形成的钴渣完全沉淀下来。过滤分离钴渣和镍溶液，实现镍阳极电解溶液中的镍、钴离子分离。(3)取上清液30ml利用icp-ms2000e电感耦合等离子体质谱仪进行镍钴的含量分析，结果如表二：表二：实施例2中镍钴离子分离结果phni(g/l)co(g/l)原液3.5471.040.20镍钴分离后上清液5.0570.460.0015实施例3：(1)含镍、钴电解溶液调ph值处理：取500ml含有镍、钴离子的电解溶液，用氢氧化钠溶液调节电解液ph至5.7，持续搅拌30min，待溶液ph值稳定后，于水浴锅中加热至60℃，并加入20g锰砂，开启紫外线(uv)灯置于电解溶液上方。(2)紫外线(uv)照射-二氧化氯高级氧化技术除钴：向电解溶液中通入二氧化氯，待电解溶液中出现连续均匀的气泡，表明电解溶液开始与二氧化氯发生反应，120min反应结束，停止通入二氧化氯。持续对溶液进行uv灯辐射和水浴加热，18h后停止uv辐射。通过ph计检测溶液ph值，采用硝酸将溶液ph调至5.3后，静置使形成的钴渣完全沉淀下来。过滤分离钴渣和镍溶液，实现镍阳极电解溶液中的镍、钴离子分离。(3)取上清液30ml利用icp-ms2000e电感耦合等离子体质谱仪进行镍钴的含量分析，结果如表三：表三：实施例3中镍钴离子分离结果实施例4：(1)含镍、钴电解溶液调ph值处理：取500ml含有镍、钴离子的电解溶液，用氢氧化钠溶液调节电解液ph至6.3，持续搅拌30min，待溶液ph值稳定后，于水浴锅中加热至75℃，并加入10g锰砂，开启紫外线(uv)灯置于电解溶液上方。(2)紫外线(uv)照射-二氧化氯高级氧化技术除钴：向电解溶液中通入二氧化氯，待电解溶液中出现连续均匀的气泡，表明电解溶液开始与二氧化氯发生反应，100min反应结束，停止通入二氧化氯。持续对溶液进行uv灯辐射和水浴加热，20h后停止uv辐射。通过ph计检测溶液ph值，采用硝酸将溶液ph调至5.05后，静置使形成的钴渣完全沉淀下来。过滤分离钴渣和镍溶液，实现镍阳极电解溶液中的镍、钴离子分离。(3)取上清液30ml利用icp-ms2000e电感耦合等离子体质谱仪进行镍钴的含量分析，结果如表四：表四：实施例4中镍钴离子分离结果phni(g/l)co(g/l)原液3.5466.190.19镍钴分离后上清液5.0364.120.0001由上述实施例1-4可以看出对含有镍、钴离子的电解溶液进行镍、钴离子分离时引入uv辐照-二氧化氯高级氧化技术代替传统的氯气氧化，提高氧化过程中的钴离子的氧化速率，达到精准、高效是分离目的。根据本发明的优点解决了传统镍钴分离过程中钴渣含镍高，渣量大，不仅影响镍直收率，而且造成了镍、钴资源的浪费的缺点，达到精准、高效分离镍、钴离子的目标，具有较好的工程应用价值和经济价值。当前第1页12