艺术设计093班刘正轩2009443778.docVIP

镍溶液去杂研究 学生姓名：刘正轩 年级：艺术设计093班 学号：209443778 摘要： ２００９年，新的硫酸镍和氯化镍产品标准［１－２］相继颁布。硫酸镍新标准取消了原Ｉ类产品合格品等级，对镍、钴、铁、铜、铅、钙、镁及水不溶物的含量进行了调整，增加了钠、锰、镉、汞、铬的指标，删除了硝酸盐、铵沉淀物、氨、氯化物４项指标。电镀用氯化镍新标准对镍、钴、锌、铁、铜、铅、镉、砷和水不溶物指标也进行了调整，增设了汞、锰２项指标。新的标准增加了对杂质种类的要求，对杂质含量要求也更加严格，如电镀用硫酸镍，新增了对钠的含量要求，对钙镁的含量也明确给出了限值。因而对镍溶液除杂工艺也提出了更高要求。结合镍溶液中常见金属杂质离子的情况，概括了从镍溶液（主要是硫酸镍溶液）中去除杂质离子的方法，并分析了今后的发展趋势。 关键词：铁；沉淀；萃取；锌；钙；镁；钠 １铁的去除 １．１沉淀除铁 根据溶液中铁的浓度，可以选择水解沉淀法和黄钠铁矾沉淀法除铁［３］。水解沉淀法主要依据的是各种物质在不同条件下水解生成氢氧化物沉淀，进而与溶液中的其他离子分离。根据氢氧化物的溶度积，可以计算不同金属离子开始沉淀和结束沉淀时的ｐＨ（表１）。但由于共沉淀等原因，沉淀物中会包裹部分有价金属，特别是形成絮状沉淀物时，如氢氧化铁，夹带有价金属更多。有价金属损失比较多时需要进行洗涤，或用其他溶液浸泡。溶液中铁离子质量浓度低于２ｇ／Ｌ时，可以采用水解沉淀法去除，其优点是方法简单、容易控制、处理成本低；但当铁离子质量浓度超过２ｇ／Ｌ后，选择形成沉降性能更好的黄钠铁矾法则效果更好。如果溶液中有亚铁离子存在，最好先用双氧水或次氯酸钠将亚铁离子氧化成铁离子，再沉淀去除。 １．２萃取除铁 萃取法除铁在近年来得到了广泛应用。铁（Ｆｅ３＋）是最容易被萃取的金属之一，几乎各种类型的萃取剂都能萃取铁，并使铁优于其他金属进入有机相。有机磷酸类萃取剂是应用价值较高、研究 较多的 铁的萃取 剂，如ＴＢＰ、Ｐ２０４、Ｐ５０７、Ｃｙａｎｅｘ２７２等，无论是在盐酸体系、还是硫酸体系中，对铁都有很好的优先萃取效果，如图１，２所示。但是因为铁很容易被萃取，被萃取后的铁离子与萃取剂结合紧密，因此要采用高酸溶液（６ｍｏｌ／Ｌ的盐酸）才能将其反萃取下来。 ２铜、锌的去除 ２．１沉淀法去除铜、锌 早期的研究［４］中，对铜锌杂质基本上都是采用沉淀法去除。以硫化氢为沉淀剂，铜、锌以硫化物形式沉淀出来。广州铜材厂［５］针对生产标准阴极铜钟产生的副产物硫酸镍中存在铜、铁、锌杂质问题，采用水解中和法除铁、硫化氢沉淀法除铜锌、浓缩法除钙工艺，但镍回收率较低。后改为采用Ｐ２０４萃取法，成本大大降低，并且硫酸镍产品品质提高。安徽铜都铜业金昌冶炼厂［６］（中科铜都粉体新材料股份有限公司的前身）采用传统方法，分４步去除粗硫酸镍中的杂质———氧化水解除铁，硫化氢沉淀除铜、锌，浓缩除钙，氟盐除钙镁，然后２次结晶，分别得到电池级硫酸镍和电镀级硫酸镍产品。 ２．２萃取法去除铜、锌 铜的萃取剂很多，国外尤多，基本由几家大型公司生产，如Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｍｉｌｌｓ公司生产的ＬｉＸ６４、ＬｉＸ６５Ｎ、ＬｉＸ７０、ＬｉＸ７１、ＬｉＸ７３，Ｈｅｎｋｅｌ公司生产的ＬｉＸ８６０、ＬｉＸ６２２、ＬｉＸ６０２２、ＬｉＸ８６４、ＬｉＸ８６５、ＬｉＸ８４、ＬｉＸ９８４及ＬｉＸ９７３，Ｓｈｅｌｌ公 司 生 产 的ＳＭＥ５２９、ＳＭＥ５３０，Ｚｅｎｅｃａ公 司 生 产 的Ｐ５１００、Ｐ５２００、Ｐ５３００、ＰＴ５０５０、Ｍ５６１５、Ｍ５３９７、Ｍ５６４０，美 国 阿 希 兰 化 学 公 司 生 产 的Ｋｅｌｅｘ１００、Ｋｅｌｅｘ１２０，美国联合化学公司生产的ＭＡＣ－４５、ＭＯＣ－５５ＴＤ、ＭＯＣ－１００ＴＤ。国内方面，北京矿冶研究总院研制的ＢＫ－９９２以及中科院上海有机化学研究所研制的特效铜萃取剂Ｎ９０２也得了广泛应用。吴芳等［７］采用Ｍ５６４０研究了从高浓度硫酸镍溶液中萃取分离铜，结果表明，９９．９％的Ｃｕ２＋被萃取，Ｎｉ　２＋萃取率少于０．５％，Ｃｕ２＋、Ｎｉ　２＋分离较为完全。ＢＫ－９９２是北京矿冶研究总院研发的一种铜萃取剂，与ＬＩＸ９８４具有相似的结构与性能，是羟酮肟和羟醛肟的复配物，属于螯合萃取剂，其萃取能力强、萃取速度快、无毒，而且价格较为便宜（比Ｌｉｘ９８４便宜１／３），生产合成工艺清洁。郭华军等［８］采用ＢＫ－９２２进行试验，结果表明，随着水相ｐＨ的升高，铜萃取率显著增大：当ｐＨ小于４．０时，镍、钴离子基本不被萃取；而当ｐＨ大于４．０时，部分镍、钴离子进入有机相，并且随ｐＨ增大，镍、钴离子被萃取的比例显著增大。对于Ｃｕ的萃取，Ｌｉｘ　８４Ｉ是国际上的一种主流萃取剂。图３是Ｌｉｘ　８４Ｉ萃取分离Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ的ｐＨ平衡曲线。可以看出，Ｌｉｘ　８４Ｉ是一种优良