專利名稱：：一種利用室溫離子液體回收紅土鎳礦生物浸出液中鎳離子的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及到一種室溫離子液體，該室溫離子液體可對紅土鎳礦生物浸出液中的鎳、鈷等金屬離子進(jìn)行萃取回收。本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)中生物濕法冶金研究領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：我國的鎳的資源總量為7^)力'噸，按儲量基礎(chǔ)計算，平均60%以上的資源為難以得到經(jīng)濟(jì)利用的紅土鎳礦資源。鎳資源貧乏的現(xiàn)狀促使我們尋求一種新型的工業(yè)技術(shù)來解決紅土鎳礦資源利用的難題。采用生物冶金技術(shù)處理紅土鎳礦，篩選高效生物冶金異養(yǎng)微生物，進(jìn)行鎳褐鐵礦或硅鎂鎳礦等紅土鎳礦的選擇性生物浸出可以得到較高的鎳、鈷浸出率。在生產(chǎn)成本和處理能力上優(yōu)于傳統(tǒng)的加壓浸出和高溫熔煉、還原焙燒一常壓氨浸等方法。但生物浸出液存在酸度高、成分復(fù)雜、主體金屬離子含量低、摻雜有機(jī)相和固體顆粒等特點(diǎn)，采用化學(xué)沉淀方法回收率低，夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重，形成二次圃體污染物構(gòu)成環(huán)境危害；而采用一般溶劑萃取方法存在著設(shè)備(級數(shù))多，占地大，有機(jī)、無機(jī)試劑消耗量大，投資費(fèi)用和生產(chǎn)成本較高等缺陷，且萃取劑自身萃取效率不高、污染嚴(yán)重、形成生產(chǎn)效率低，行業(yè)競爭力差的狀況，因此，有必要提供一種新的工藝來處理紅土鎳礦生物浸出液。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是應(yīng)用室溫離子液體六氟磷酸根l-烷基-3-甲基咪唑[CmimPF6(n=4，6，8)對通過紅土鎳礦生物浸出得到的復(fù)雜成分浸出液進(jìn)行常溫條件下萃取。并通過控制調(diào)節(jié)浸出液酸度達(dá)到萃取和反萃的目的。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明涉及的室溫離子液體(RTILs:RoomtemperatureionicHquMs)是一類在室溫或相近溫度條件下完全由有機(jī)陽離子和有機(jī)或無機(jī)明離子組成的液體化合物，屬于鹽類，熔點(diǎn)通常約在1001C以下。該物質(zhì)具有無毒、無顯著蒸氣壓、對環(huán)境友好、無可燃性、導(dǎo)電性好且電化學(xué)窗口寬、熔點(diǎn)低且液態(tài)區(qū)間寬、熱穩(wěn)定性好、可溶解多種有機(jī)物及無機(jī)物的特點(diǎn)，本發(fā)明所應(yīng)用的室溫離子液體可購自河南利華制藥有限公司或阿法埃莎(AlfeAesar)化學(xué)有限公司，室溫離子化學(xué)名即為其型號。本發(fā)明僅利用室溫離子液體對金屬離子的萃取功能，對室溫離子液體本身不申請專利保護(hù)。本發(fā)明所述的紅土鎳礦礦石，包括鎳褐鐵礦(Hmonite)和硅酸鎳礦。所涉及到的紅土鎳礦生物浸出液來自于由黑曲霉(J伊"g說"《(該菌種市場有售)經(jīng)培養(yǎng)所產(chǎn)生的混合有機(jī)酸對紅土鎳礦礦物顆粒的浸出過程。其中黑曲霉經(jīng)培養(yǎng)所產(chǎn)生的混合有機(jī)酸種類包括有檸檬酸、蘋果酸和草酰乙酸等。被浸出紅土鎳礦礦物顆粒粒度為一200目，浸出溫度為室溫條件(約35'C),浸出過程采用搖瓶浸出或攪拌浸出方式，浸出周期為24~48h,紅土鎳礦礦物中鎳浸出率為95~98%,鈷浸出率小于80%,鈣、鎂、鐵浸出率均小于60%,浸出過程后金屬離子與各種雜質(zhì)和固體顆粒均進(jìn)入由有機(jī)酸所形成的有機(jī)相中，但有機(jī)相中所含主體金屬離子濃度很低。本發(fā)明工藝將室溫離子液體與金屬鎳離子濃度為小于500mg/L的紅土鎳礦生物浸出液按體積比1:50~100混合，充分?jǐn)嚢韬箪o置分層為水相和室溫離子液體兩相，浸出液中鰲合金屬離子的有機(jī)溶劑部分富集于室溫離子液體相中，并將鎳、鐵、鈷等金屬離子轉(zhuǎn)移至室溫離子液體相，但浸出液中的雜質(zhì)和固體顆粒均可留在水相中。隨著pH的增大，金屬離子在室溫離子液體相中的分配比逐漸增大，此時萃取的金屬離子選擇性順序為Co>Fe>Ni。當(dāng)紅土鎳礦生物浸出液中金屬鎳離子的濃度大于500mg/L時，可以加入少量酸性萃取劑P204(二(2—乙基己基)磷酸)進(jìn)行輔助萃取。分離室溫離子液體相后，采用鹽酸對離子液體進(jìn)行逐級反萃，實現(xiàn)對鎳離子的回收，并可適量回收鈷離子。為保證室溫離子液體對生物浸出液中鎳離子萃取過程的順利進(jìn)行，新工藝采用如下設(shè)計方案(參見附圖1原則工藝流程)-(1)如工序l所示，對得到的生物浸出液進(jìn)行元素分析，測定其中的鎳、鐵、鈷離子濃度。當(dāng)鎳離子濃度小于50(teig/L時采用工序2進(jìn)行下一歩操作當(dāng)鎳離子濃度大于500mg/L時采用工序3進(jìn)行下一步操作。(2)如工序2所示，將室溫離子液體與濃度小于500mg/L的紅土鎳礦生物浸出液按體積比1:5CK100進(jìn)行混合，充分?jǐn)嚢韬箪o置分層，生物浸出液中鰲合金屬離子的有機(jī)溶劑部分富集于離子液體相中，并將鎳、鐵、鈷等金屬離子轉(zhuǎn)移至室溫離子液體相。(3)如工序3所示，將室溫離子液體與濃度大于500mg/L的紅土鎳礦生物浸出4液按體積比1:50~100進(jìn)行混合，同時在體系中加入少量的酸性萃取劑P204(大致體積比為與室溫離子液體體積比為1:8~10),充分?jǐn)嚢韬箪o置分層，浸出液中鰲合金屬離子的有機(jī)溶劑部分富集于室溫離子液體相中，并將鎳、鐵、鈷等金屬離子轉(zhuǎn)移至室溫離子液體相。(4)如工序4所示，在富含鎳、鐵、鈷等金屬離子的室溫離子液體相中加入與室溫離子液體相體積比為l:卜1.5的2mo!/L稀鹽酸，降低室溫離子液體相的酸度值,進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，約3分鐘達(dá)到反萃平衡，金屬鎳離子首先被反萃出來。然后在反萃余液中加入與室溫離子液體相體積比為1:1~1.5的3mol/L稀鹽酸，使鐵離子得到反萃。剩余液體再加入與室溫離子液體相體積比為1:1~1.5的3mol/L稀鹽酸進(jìn)行反萃，使鈷離子得到反萃。室溫離子液體相可以循環(huán)使用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，無乳化現(xiàn)象，萃取效率高，操作時間短，容易實現(xiàn)多級組合，具有高效、經(jīng)濟(jì)和對環(huán)境友好的優(yōu)勢，本發(fā)明建立了紅土鎳礦生物浸出液高效萃取新工藝，充分利用低品位原生紅土鎳礦資源，提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平，降低環(huán)境污染，提高經(jīng)濟(jì)效益a本發(fā)明適合應(yīng)用于我國現(xiàn)有紅土鎳礦礦山。圖l為本發(fā)明原則工藝流程圖圖2為本發(fā)明所使用的室溫離子液體六氟磷酸根l-烷基-3-甲基咪唑[CmimPF6](=4,6,8)的分子結(jié)構(gòu)示意式具體實施例方式如圖1所示，工序1為生物浸出液分析工序，對生物浸出液進(jìn)行元素分析，測定其中的鎳離子濃度。當(dāng)浸出液中鎳離子濃度小于500mg/L時進(jìn)入室溫離子液體直接萃取工序2。當(dāng)浸出液中鎳離子濃度大于500mg/L時進(jìn)入室溫離子液體添加萃取劑P204萃取工序3。萃取液進(jìn)入加酸反萃工序4，進(jìn)行加酸逐級反萃。生物浸出過程中鎳金屬的回收率高于70%,溶液中鎳離子的萃取率高于,反萃率髙于卯％。實施例1:如某含鎳品位為1.32%的鎳褐鐵礦，其具體礦樣成分如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>該礦物采用黑曲霉生物浸出方法，礦漿濃度5W,酸濃度為0.2mol/L,溫度為35t:，轉(zhuǎn)數(shù)120轉(zhuǎn)/min進(jìn)行搖瓶試驗，浸出周期為36小時。最終鎳離子浸出率為95.8%,鈷離子浸出率為68.5%,鐵離子浸出率為43.0%。浸出液中鎳離子含量為495mg/L,鈷離子含量為15.1mg/L,鐵離子含量為1970mg/L。在每升浸出液中加入室溫離子液體六氟磷酸根l-烷基-3-甲基咪唑10ml,使用振蕩器充分振蕩攪拌10分鐘，靜置分層，此時溶液酸度值pH為4.0。進(jìn)行反萃，加入10ml的2mol/L的鹽酸，降低室溫離子液體相的酸度值，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?分鐘達(dá)到反萃平衡，金屬鎳離子首先被反萃出來，然后在反萃余液中再加入10mi的3mol/L鹽酸，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?分鐘達(dá)到反萃平衡，使鐵離子得到反萃。剩余液體再用10ml的3mol/L鹽酸進(jìn)行反萃，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?分鐘達(dá)到反萃平衡，使鈷離子得到反萃.室溫離子液體相可以循環(huán)使用。最終鎳離子的萃取率為97.1%,反萃率為95.3%,鎳離子回收率為88.7%。鈷離子的萃取率為98.2%,反萃率為總回收率為58.3%。實施例2:如某含鎳品位為1.62%的鎳褐鐵礦，其具體礦樣成分如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>1.62Cr2030.17so30.23ZnO0.24MnO0.19CaO0.29C03O40.05該礦物采用黑曲霉生物浸出方法，礦漿濃度5%,酸濃度為0.211101幾,溫度為35'(:,轉(zhuǎn)數(shù)120轉(zhuǎn)/min進(jìn)行搖瓶試驗，浸出周期為48小時。最終鎳離子浸出率為96.7%,鈷離子浸出率為68.1%,鐵離子浸出率為46.5%。浸出液中鎳離子含量為615.6mg/L,鈷離子含量為12.5mg/L,鐵離子含量為2405.4mg/L。在每升浸出液中加入室溫離子液體六氟磷酸根l-烷基-3-甲基瞇唑15ml,同時加入lmi酸性萃取劑P204,使用振蕩器充分振蕩攪拌10分鐘，靜置分層，此時溶液酸度值pH為4.0。進(jìn)行反萃，加入10mi的2mol/L的鹽酸，降低室溫離子液體相的酸度值，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?分鐘達(dá)到反萃平衡，金屬鎳離子首先被反萃出來。然后在反萃余液中再加入10ml的3咖1/L鹽酸，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?分鐘達(dá)到反萃平衡，使鐵離子得到反萃。剩余液體再用10ml的3mol/L鹽酸進(jìn)行反萃，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?分鐘達(dá)到反萃平衡，使鈷離子得到反萃。室溫離子液體相可以循環(huán)使用。最終鎳離子的萃取率為98.7%,反萃率為96.1%，鎳離子回收率為91.7%。鈷離子的萃取率為99.0%,反萃率為87.2%,總回收率為58.8%。權(quán)利要求1、一種利用室溫離子液體回收紅土鎳礦生物浸出液中鎳離子的工藝，其特征在于它包括以下步驟(1)室溫離子液體與紅土鎳礦生物浸出液按體積比1:50～100混合，并充分?jǐn)嚢韬箪o置分層，浸出液中鰲合金屬離子的有機(jī)溶劑部分可富集于室溫離子液體相中，并將鎳、鐵、鈷等金屬離子轉(zhuǎn)移至室溫離子液體相；(2)分離室溫離子液體相后，逐次加入濃度為2～3mol/L，體積為室溫離子液體相的1～1.5倍的稀鹽酸對萃取液進(jìn)行逐級反萃，實現(xiàn)對不同金屬離子回收的目的。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用室溫離子液體回收紅土鎳礦生物浸出液中鎳離子的工藝,其特征在于在生物浸出液中金屬鎳離子濃度高于500mg/L時，萃取過程中還需加入體積比為與室溫離子液體體積比為1:810的酸性萃取劑P204,作為輔助萃取劑。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用室溫離子液體回收紅土鎳礦生物浸出液中鎳離子的工藝，其特征在于所采用的礦石為紅土鎳礦礦石，包括礦物為鎳褐鐵礦Uimonite)和硅酸鎳礦。全文摘要一種利用室溫離子液體回收紅土鎳礦生物浸出液中鎳離子的工藝，它包括以下步驟(1)室溫離子液體與紅土鎳礦生物浸出液按體積比1∶50～100混合，并充分?jǐn)嚢韬箪o置分層，浸出液中鰲合金屬離子的有機(jī)溶劑部分可富集于室溫離子液體相中，并將鎳、鐵、鈷等金屬離子轉(zhuǎn)移至室溫離子液體相；(2)分離室溫離子液體相后，逐次加入濃度為2～3mol/L，體積為室溫離子液體相的1～1.5倍的稀鹽酸對萃取液進(jìn)行逐級反萃，實現(xiàn)對不同金屬離子回收的目的。本工藝操作簡單，無乳化現(xiàn)象，萃取效率高，操作時間短，容易實現(xiàn)多級組合，具有高效、經(jīng)濟(jì)和對環(huán)境友好的優(yōu)勢，本發(fā)明建立了紅土鎳礦生物浸出液高效萃取新工藝，充分利用低品位原生氧化鎳礦資源，提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平，降低環(huán)境污染，提高經(jīng)濟(jì)效益。適用于我國現(xiàn)有紅土鎳礦礦山的開發(fā)利用。文檔編號C22B3/00GK101457292SQ20071017906公開日2009年6月17日申請日期2007年12月10日優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日發(fā)明者姚國成,武名麟,溫建康,黃松濤申請人:北京有色金屬研究總院