一種Cu(Ⅱ)-Me(Ⅱ)-Cl溶液體系中分離Cu(Ⅱ)和Me(Ⅱ)的方法
【專利說明】_種(^1( N )-Me( N )-CI溶液體系中分離Cu( N )和
Me ( N )的方法
技術領域
[0001]本發明屬于濕法冶金和資源環境領域，具體涉及一種Cu( II )-Me( II )_Cl(Me為Co、N1、Mn和Zn中的I種及以上)溶液體系中分離Cu( II )和Me ( II )的方法。
【背景技術】
[0002]在有色金屬鈷的濕法提取冶金過程中，采用碳酸鈷、氫氧化鈷及水鈷礦為原料生產高純氯化鈷產品，原料中除含鈷外，還含銅、鎳、錳、鋅等金屬。
[0003]經濕法冶金提取氯化鈷后，原料中的銅、鎳、錳、鋅等及剩余的鈷轉化為相應的氯化物溶液，形成Cu( II )-Me( II )-Cl的溶液體系。已有技術均采用碳酸鈉全沉淀處理Cu( II )_Me( II )-Cl溶液體系，所得碳酸鹽的混合沉淀物返回火法系統處理，只回收其中的單價較高的銅和鈷。此處理方式除消耗大量的純堿外，更嚴重的是火法處理碳酸鹽混合沉淀渣，鈷和銅的回收率僅有45%左右，造成鈷和銅的大量損失，而且錳和鋅在火法冶煉過程中被造渣丟棄，因此火法處理Cu ( II )-Me( II )-Cl溶液體系碳酸鹽混合沉淀渣工藝均已停止使用。由此導致每年堆積的碳酸鹽混合沉淀廢渣達數千噸，其中有價金屬鈷約80噸(價值2000萬元)、銅400噸(價值2000萬元)、錳1500噸(價值1300萬元)。如何經濟高效的提取出這些有價金屬，成為鈷冶煉企業亟待解決的難題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是開發一種Cu ( II ) -Me ( II ) -Cl溶液體系中分離Cu ( II )和Me ( II )的新方法，預計每年能從提取鈷后的Cu ( II ) -Me ( II ) -Cl溶液中，提取出近80噸鈷、400噸銅、1000余噸錳，顯著提高金屬的回收率，完善鈷系統的生產工藝，減少大量沉淀廢渣的堆放場地。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0006]—種Cu ( II ) -Me ( II ) -Cl溶液體系中分離Cu ( II )和Me ( II )的方法，首先采用堿液調節Cu ( II ) -Me ( II ) -Cl溶液體系pH值1.0?4.0，再加入復合成分沉淀劑選擇性沉淀Cu ( II )，實現Cu ( II ) -Me ( II ) -Cl溶液體系中Cu ( II )和Me ( II )的有效分離，Me為Co、N1、Mn和Zn中的I種及以上；選擇性沉淀Cu( II )的復合成分沉淀劑為碳酸鹽溶液和碳酸氫鹽溶液的混合物。
[0007]本發明的原料是經濕法冶金提取氯化鈷后，氯化鈷提取過程所用原料中的銅、鎳、錳、鋅及剩余的鈷轉化為相應的氯化物溶液，形成的Cu( II )-Me( II )-Cl溶液體系。
[0008]上述方法中調節Cu( II )-Me( II )_C1溶液體系pH值所用的堿液為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的I種或以上的混合溶液。堿液的濃度為2.5?10mol/L。
[0009]上述方法中碳酸鹽和碳酸氫鹽為銨鹽或鈉鹽或鉀鹽。復合成分沉淀劑中碳酸鹽和碳酸氫鹽的摩爾數之比為5:1?10:1、兩者總的摩爾濃度為1.0?5.0mol/L、依據Cu( II )-Me( II )-Cl溶液中各離子濃度和溶液體積，計算出復合沉淀劑的用量為200?100ml0
[0010]上述方法中選擇性沉淀Cu( II )反應溫度為50?80°C、反應時間為2?5h。
[0011 ] 發明的優點和積極效果
[0012]通過Cu( II )-Me( II )_C1溶液體系中選擇性沉淀Cu( II )，為鈷冶煉提取所得Cu( II )-Me( II )-Cl溶液體系中有價金屬的有效分離和回收提供基礎。
【具體實施方式】
[0013]以下結合實施例旨在進一步說明本發明，而非限制本發明。
[0014]實施例1:取100ml氯化銅和氯化錳的混合溶液，機械攪拌下升溫到60°C，滴加350ml3.0mol/L的氨水，將溶液的pH值調節到3.5后，加入350ml總濃度為2.5mol/L的碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合溶液(碳酸鈉和碳酸氫鈉的摩爾比為5:1)，繼續反應3h，真空抽濾，測定濾液中銅和錳的濃度，計算出各金屬的沉淀率為:銅98.5、錳2.5。試驗結果表明，通過控制反應體系的PH值、碳酸鈉和碳酸氫鈉復合沉銅試劑的配比、濃度和用量等條件，可以實現銅與錳的有效分離。
[0015]實施例2:取1500ml氯化銅和氯化鈷的混合溶液，機械攪拌下升溫至80 °C，滴加800ml2.5mol/L的氨水和氫氧化鉀的混合堿液(氨和氫氧化鉀的摩爾比為4:1)，將溶液的pH值調節到2.0后，加入450ml總濃度為3.5mol/L的碳酸鈉和碳酸氫錢的混合溶液(碳酸鈉和碳酸氫銨的摩爾比為3:2)，繼續反應5h，真空抽濾，測定濾液中銅和鈷的濃度，計算出各金屬的沉淀率為(％):銅99.3、鈷1.2。試驗結果表明，通過控制反應體系的pH值、碳酸鈉和碳酸氫銨復合沉銅試劑的配比、濃度和用量等條件，可以實現銅與鈷的有效分離。
[0016]實施例3:取800ml氯化銅和氯化鎳的混合溶液，機械攪拌下升溫到70°C，滴加200ml3.5mol/L的氫氧化鈉和氫氧化鉀混合堿液(氫氧化鈉和氫氧化鉀的摩爾比為5:1)，將溶液的PH值調節到2.5后，加入245ml總濃度為3.0mol/L的碳酸鉀和碳酸氫鈉的混合溶液(碳酸鉀和碳酸氫鈉的摩爾比為5:3)，繼續反應4h，真空抽濾，測定濾液中銅和鎳的濃度，計算出各金屬的沉淀率為(％):銅98.7、鎳3.5。試驗結果表明，通過控制反應體系的PH值、碳酸鉀和碳酸氫鈉復合沉銅試劑的配比、濃度和用量等條件，可以實現銅與鎳的有效分咼。
[0017]實施例4:取2000ml氯化銅和氯化鋅的混合溶液，機械攪拌下升溫到50 °C，滴加900ml3.5mol/L的氨水、氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合堿液(氨:氫氧化鈉:氫氧化鉀摩爾比為5:3:1)，將溶液的pH值調節到3.0后，加入650ml總濃度為3.0mol/L的碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合溶液(碳酸鈉和碳酸氫鈉的摩爾比為5:4)，繼續反應2h，真空抽濾，測定濾液中銅和鋅的濃度，計算出各金屬的沉淀率為(％):銅97.6、鋅0.5。試驗結果表明，通過控制反應體系的pH值、碳酸鈉和碳酸氫鈉復合沉銅試劑的配比、濃度和用量等條件，可以實現銅與鋅的有效分尚。
[0018]實施例5:取1000ml氯化銅、氯化鈷和氯化錳的混合溶液，機械攪拌下升溫到600C，滴加380ml 3.5mol/L的氫氧化鈉堿液，將溶液的pH值調節到2.3后，加入400ml總濃度為2.5mol/L的碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合溶液(碳酸鈉和碳酸氫鈉的摩爾比為6:1)，繼續反應3h，真空抽濾，測定濾液中銅、鈷和錳的濃度，計算出各金屬的沉淀率為(％):銅96.8、鈷1.7和錳1.5。試驗結果表明，通過控制反應體系的pH值、碳酸鈉和碳酸氫鈉復合沉銅試劑的配比、濃度和用量等條件，可以實現銅與鈷、錳的有效分離。
[0019]實施例6:取800ml氯化銅、氯化鈷、氯化鎳和氯化錳的混合溶液，機械攪拌下升溫到60°C，滴加195ml3.5mol/L的氨水和氫氧化鈉混合堿液(氨和氫氧化鈉的摩爾比為6:I)，將溶液的pH值調節到2.4后，加入280ml總濃度為2.5mol/L的碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合溶液(碳酸鈉和碳酸氫鈉的摩爾比為6:1)，繼續反應3h，真空抽濾，測定濾液中銅、鈷、鎳和錳的濃度，計算出各金屬的沉淀率為(％ ):銅95.1、鈷2.3、鎳0.9和錳3.5。試驗結果表明，通過控制反應體系的PH值、碳酸鈉和碳酸氫鈉復合沉銅試劑的配比、濃度和用量等條件，可以實現銅與鈷、鎳、錳的有效分離。
[0020]實施例7:取600ml氯化銅、氯化鈷、氯化鎳、氯化錳和氯化鋅的混合溶液，機械攪拌下升溫到60°C，滴加150ml 3.5mol/L的氨水和氫氧化鉀混合堿液(氨和氫氧化鉀的摩爾比為6:1)，將溶液的pH值調節到2.5后，加入210ml總濃度為2.5mol/L的碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合溶液(碳酸鈉和碳酸氫鈉的摩爾比為6:1)，繼續反應3h，真空抽濾，測定濾液中銅、鈷、鎳、錳和鋅的濃度，計算出各金屬的沉淀率為):銅96.2、鈷0.8、鎳1.2、錳2.3、鋅1.7。試驗結果表明，通過控制反應體系的pH值、碳酸鈉和碳酸氫鈉復合沉銅試劑的配比、濃度和用量等條件，可以實現銅與鈷、鎳、錳、鋅的有效分離。
【主權項】
1.一種Cu( II )-Me( II )-Cl溶液體系中分離Cu( II )和Me( II )的方法，其特征在于，首先采用堿液調節Cu ( II ) -Me ( II ) -Cl溶液體系pH值1.0?4.0，再加入復合成分沉淀劑選擇性沉淀Cu ( II )，實現Cu ( II ) -Me ( II ) -Cl溶液體系中Cu ( II )和Me ( II )的有效分離，Me為Co、N1、Mn和Zn中的I種及以上；選擇性沉淀Cu( II )的復合成分沉淀劑為碳酸鹽溶液和碳酸氫鹽溶液的混合物。2.根據權利要求1所述的Cu(II )-Me( II )-Cl溶液體系中分離Cu( II )和Me( II )的方法，其特征在于，經濕法冶金提取氯化鈷后，原料中的銅、鎳、錳、鋅及剩余的鈷轉化為相應的氯化物溶液，形成Cu ( II )-Me( II )-Cl的溶液體系。3.根據權利要求1所述的Cu(II )-Me( II )-Cl溶液體系中分離Cu( II )和Me( II )的方法，其特征在于，調節Cu( II )-Me( II )-Cl溶液體系pH值所用的堿液為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀的I種或以上的混合溶液。4.根據權利要求1或2或3所述的Cu( II ) -Me ( II ) -Cl溶液體系中分離Cu ( II )和Me ( II )的方法，其特征在于，堿液的總濃度為2.5?lOmol/L。5.根據權利要求1所述的Cu(II )-Me( II )-Cl溶液體系中分離Cu( II )和Me( II )的方法，其特征在于，碳酸鹽和碳酸氫鹽為銨鹽或鈉鹽或鉀鹽。6.根據權利要求1或2或5所述的Cu( II ) -Me ( II ) -Cl溶液體系中分離Cu ( II )和Me ( II )的方法，其特征在于，復合成分沉淀劑中碳酸鹽和碳酸氫鹽的摩爾數之比為5:1?10:1、兩者總的摩爾濃度為1.0?5.0mol/L、依據Cu( II )-Me( II )_C1溶液中各離子濃度和溶液體積，計算出復合沉淀劑的用量為200?1000ml。7.根據權利要求6所述的Cu(II )-Me( II )-Cl溶液體系中分離Cu( II )和Me( II )的方法，其特征在于，選擇性沉淀Cu( II )反應溫度為50?80°C、反應時間為2?5h。
【專利摘要】本發明公開了一種Cu(Ⅱ)-Me(Ⅱ)-Cl(Me為Co、Ni、Mn和Zn中的1種及以上)溶液體系中分離Cu(Ⅱ)和Me(Ⅱ)的方法。根據Cu(Ⅱ)-Me(Ⅱ)-Cl溶液體系中Cu(Ⅱ)的沉淀特性，通過控制溶液的pH值，采用一種復合成分的選擇性沉淀劑，將Cu(Ⅱ)優先從Cu(Ⅱ)-Me(Ⅱ)-Cl溶液體系中沉淀出來，實現Cu(Ⅱ)與Me(Ⅱ)的有效分離。
【IPC分類】C22B3/46, C22B15/00
【公開號】CN104911354
【申請號】CN201510308504
【發明人】周康根, 彭長宏, 王靜靜, 梁春盛, 張浩浩, 黃虹
【申請人】中南大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月8日