1、P507 负载有机相洗镍工艺研究王靖坤，李进，许万祥，王治钧，郭瑞，周严（西安瑞鑫科金属材料有限责任公司，西安 710016）摘要：以P507萃取分离镍钴后负载有机相为原料，使用连续化逆流萃取分离设备混合澄清槽，分别以硫酸溶液、硫酸和硫酸钴混合溶液、硫酸钴溶液为洗涤剂研究了连续逆流洗镍工艺。结果显示，硫酸和硫酸钴混合溶液、纯硫酸钴溶液、硫酸溶液将有机相中镍浓度洗涤至小于5 mg/L分别需要2级、3级和67级。关键词：洗涤；镍；钴；萃取；混合澄清槽中图分类号：TF815；TF816 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2018）09-0000-00Study on Nickel Was
2、hing Process from Loaded Organic Phase of P507WANG Jing-kun, LI Jin, XU Wan-xiang, WANG Zhi-jun, GUO Rui, ZHOU Yan（Xian Rarealloys Co., Ltd, Xian 710016, China）Abstract：Nickel was washed from loaded organic phase of P507 by continuous countercurrent washing process in mixer-settler applying sulfuric
3、 acid solution (SAS), mixed solution of sulfuric acid and cobalt sulphate (MSSCS), and cobalt sulphate solution(CSS), respectively, as abstergent. The results show that nickel concentration in organic solution is 5 mg/L below after two-stage, three-stage and six to seven stage continuous countercurr
4、ent washing with SAS, MSSCS, and CSS respectively.Key words：washing; nickel; cobalt; extraction; mixer-settler镍基高温合金废料中含有大量镍（55%60%）、钴（5%10%）和稀有元素如钨、钽等 1-2。通过对比目前高温合金废料的处理工艺 3-5，作者选择采用湿法工艺处理镍基高温合金废料。首先通过选择性溶解，使镍、钴、铬、铝等金属元素以水溶性离子形式进入溶液，而钨、钽等稀有金属元素富集在固体渣中；接着采用水解沉淀法使溶液中的铬、铝等金属元素发生水解，以沉淀物形式除去，得到镍钴净化富集溶液
5、（镍离子浓度2030 g/L、钴离子浓度 310 g/L）；然后以P507 为萃取剂、260 #溶剂油为稀释剂配制有机相（有机相构成15%P507+85%260#溶剂油，实际皂化率70% ），进行多级逆流萃取，获得P507负载有机相。由于萃取剂的共萃作用和有机相夹带料液带来的污染 6，P507 负载有机相中含有不希望被萃取的元素镍。因此，要想获得较纯的钴产物，反萃之前必须经过洗涤，把镍元素从P507负载有机相中除去。根据不同情况，洗涤剂一般用纯水、各种酸或碱溶液、欲萃取目标元素的盐溶液。本文以P507负载有机相洗涤过程为研究对象，分别以硫酸溶液、硫酸和硫酸钴混合溶液、硫酸钴溶液为洗涤剂，研究了
6、三种洗涤剂的洗涤效果。1 试验部分1.1 仪器与试剂主要试剂为分析纯硫酸和硫酸钴、纯水（4 Mcm）。主要仪器有有机玻璃混合澄清槽、火焰原子吸收光谱仪、蠕动泵等。1.2 负载有机相中金属元素浓度分析方法P507有机相负载镍、钴后呈深蓝色，用酸反萃完全去掉镍、钴负载后呈现无色。利用这一特性，首先采用较高酸度硫酸溶液，按一定相比将负载有机相中的镍、钴完全反萃到水相，通过测定水相中镍、钴质量浓度，可以间接计算出有机相镍、钴浓度。试验中，用移液管移取50.00 mL负载有机相及4.5 mol/L硫酸溶液50.00 mL，置于分液漏斗中振荡反萃取，负载有机相变为无色时，测定水相中镍、钴质量浓度，该浓度即
7、为有机相中镍、钴质量浓度。1.3 试验内容以萃取分离镍、钴后P507负载有机相为原料（其中钴浓度6 986 mg/L 、镍浓度290.2 mg/L，钴镍浓度比24），以硫酸溶液、硫酸与硫酸钴混合溶液、硫酸钴溶液为洗涤剂，采用混合室500 mL的混合澄清槽进行8级连续逆流萃取试验。混合澄清槽工作原理示意图见文献7 。收稿日期：2018-05-21基金项目：陕西省重大科技创新专项（2017ZKC04-86 ）作者简介：王靖坤（1985-），男，陕西汉中人，硕士研究生；通信作者：李进(1981-)，男，博士研究生，高级工程师.doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018 .09
8、.0042 试验结果及讨论2.1 以硫酸溶液为洗涤剂试验条件：硫酸溶液酸度（H +浓度）1.0 mol/L、8级连续逆流，负载有机相流量与水相流量分别为33.33、8.4 mL/min。萃取平衡后，各级负载有机相中钴、镍浓度分布如图1所示。由图1可以看出，从有机相进口到出口各级有机相中镍浓度总体呈现下降趋势；出口有机相中镍仅2.41 mg/L，但钴也低至480.2 mg/L，大部分钴已经洗涤至水相。为了实现洗镍留钴的目的，在该条件下选择洗涤级数为67级，既可保证出口有机相中镍浓度5 10 mg/L，又可保证钴浓度大于7 000 mg/L，钴镍浓度比大于700，实现有机相中钴、镍有效分离。从有机
9、相进口到出口各级有机相中钴浓度呈现先上升后下降趋势，这是因为，有机相镍被酸洗涤至水相的同时，洗涤下来的钴又被萃至有机相，呈现浓度升高趋势，紧邻水相进口的第七、第八级由于酸度高，有机相钴被洗涤至水相呈浓度降低趋势。0123456789-101203405607809 CoNi 级 数 /nCo浓度/(mgL-1) -500501015020250 Ni浓度/(mgL-1)图 1 各级有机相中钴、镍浓度分布（硫酸溶液为洗涤剂）Fig.1 Concentration distribution diagram of cobalt and nickel in loaded organic phase o
10、f each stage with sulfuric acid solution as detergent2.2 以硫酸和硫酸钴混合溶液为洗涤剂试验条件：洗涤剂酸度（H +浓度）1.0 mol/L、Co 2+浓度15g/L、8级连续逆流，负载有机相流量与水相流量分别为33.33、8.4 mL/min。萃取平衡后，各级负载有机相中钴、镍浓度分布如图2所示。由图2可以看出，以硫酸和硫酸钴混合溶液为洗涤剂，只需要2级就可以将有机相中镍浓度降低至小于5 mg/L；该条件下选择洗涤级数23级，可保证有机相中钴浓度大于15 000 mg/L、镍浓度小于 5 mg/L。对比图1、图2可发现，以硫酸和硫酸钴混
11、合溶液作为洗涤剂洗镍效果优于单纯硫酸溶液，这是因为Co 2+易于被萃取，对相对难于萃取的镍具有置换作用，Co 2+和H +具有双重作用。0123456789240608010120140160 Ni浓度/(mgL-1)Co Ni级 数 /nCo浓度/(mgL-1)024681024161820 图 2 各级有机相中钴镍浓度分布（硫酸和硫酸钴混合溶液为洗涤剂）Fig.2 Concentration distribution diagram of cobalt and nickel in loaded organic phase of each stage with mixed solution
12、of sulfuric acid and cobalt sulphate as detergent2.3 以纯硫酸钴溶液为洗涤剂试验条件：硫酸钴溶液中Co 2+浓度15 g/L、八级连续逆流，负载有机相流量与水相流量分别为 33.33、8.4 mL/min。萃取平衡后，各级负载有机相中钴镍浓度分布如图3所示。可以看出，以纯硫酸钴溶液作为洗涤剂只需要3级就可以将有机相中镍浓度降低至小于5 mg/L，且有机相钴浓度稳定在8 000 9 000 mg/L 。对比图1、图2、图3，可以看出，硫酸和硫酸钴混合溶液洗涤效果最好，纯硫酸钴溶液次之，硫酸溶液最差，同时也可以看出Co 2+对有机相元素镍的置换作
13、用比H +强。01234567896650707508085090Ni浓度/(mgL-1)CoNi级 数 /nCo浓度/(mgL-1)01020304050607080图 3 各级有机相中钴镍浓度分布图（硫酸钴溶液为洗涤剂）Fig.3 Concentration distribution diagram of cobalt and nickel in loaded organic phase of each stage with cobalt sulphate solution as detergent3 结论1）硫酸和硫酸钴混合溶液洗涤效果最好，纯硫酸钴溶液次之，硫酸溶液最差。2）在试验条件
14、下，以纯硫酸溶液为洗涤剂需要67级洗涤可使有机相镍浓度降低至510 mg/L，以硫酸和硫酸钴混合溶液为洗涤剂只需要2级就可以将有机相中镍浓度降低至5 mg/L以下，以纯硫酸钴溶液作为洗涤剂只需要3级就可以将有机相中镍浓度降低至5 mg/L以下。3）Co 2+对有机相元素镍的置换作用比H +强。参考文献1 胡壮麒，刘丽荣，金涛，等. 镍基单晶高温合金的发展 J. 航空发动机，2005，31(3)：1-7.2 师昌绪，仲增墉. 我国高温合金的发展与创新J. 金属学报， 2010，46(11)：1281-1288.3 梁勇. 钴基废合金中钴的回收工艺研究进展J. 稀有金属与硬质合金， 2009，37(4)：58-60.4 行卫东，范兴祥，董海刚，等. 废旧高温合金再生技术及进展 J. 稀有金属，2013，37(3)：494-499.5 梁勇. 钴基废合金中钴的回收工艺研究进展J. 稀有金属与硬质合金， 2009，37(4)：58-60.6 马荣骏. 萃取冶金M. 北京：冶金工业出版社，2009 ：262.7 王靖坤，高凯，许万祥，等. P507 萃取分离镍钴工艺研究J. 有色金属（冶炼部分），2018（8）：19-22.
