一種用于鎳電解陽極液除銅的萃取劑、其制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于鎳電解陽極液除銅的萃取劑、其制備方法及應(yīng)用。該萃取劑為N，N-二（叔丁氧羰基亞甲基）-2吡啶甲基胺及其衍生物，它具有銅鎳分離選擇性高、反萃后液中銅鎳質(zhì)量比高等優(yōu)點(diǎn)，可用于氯鹽體系、氯鹽-硫酸鹽混合體系的鎳電解陽極液深度凈化除銅。該萃取劑的制備方法簡(jiǎn)單。將其用于氯化銅與氯化鎳、氯化銅與硫酸鎳中時(shí)，其銅鎳分離系數(shù)分別達(dá)到2027和716。將其用于氯鹽體系的鎳電解陽極液，除銅后液中含銅為0.9～1.8mg/L，反萃后液的銅鎳質(zhì)量比為153～199。將其用于對(duì)氯鹽—硫酸鹽混合體系的鎳電解陽極液，除銅后液含銅為1.2～1.8mg/L，反萃后液的銅鎳質(zhì)量比為33～63。本發(fā)明的萃取劑可滿足鎳電解陽極液深度凈化除銅的工業(yè)要求。
【專利說明】—種用于鎳電解陽極液除銅的萃取劑、其制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于鎳電解陽極液除銅的萃取劑、其制備方法及應(yīng)用，屬于有色金屬濕法冶金領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在鎳的電解精煉過程中，鎳電解陽極液的深度凈化除銅是生產(chǎn)高品質(zhì)鎳的關(guān)鍵所在。由于銅鎳化學(xué)性質(zhì)相似，其有效分離成為長(zhǎng)期困擾國(guó)內(nèi)外冶金界的難題。從目前研究和生產(chǎn)的情況來看，鎳電解陽極液凈化除銅的方法主要有化學(xué)沉淀法，離子交換法和溶劑萃取法。
[0003]化學(xué)沉淀法是傳統(tǒng)方法，也是實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最多的一種方法，可細(xì)分為硫化鎳精礦加陽極泥法，二氧化硫加硫磺法等近十種方法?；瘜W(xué)沉淀法存在產(chǎn)生大量殘?jiān)?、渣中鎳含量高、工作環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。
[0004]離子交換法作為一種重要的現(xiàn)代分離技術(shù)，具有操作連續(xù)、金屬回收率高、無廢渣產(chǎn)生等特點(diǎn)。有研究者利用Cu+易與溶液中的Cl—形成配合物的特點(diǎn)，先用Na2SO3將Cu2+還原為Cu+，然后采用717#陰離子交換樹脂吸附Cu+絡(luò)陰離子，最后用含雙氧水的酸性NaCl溶液進(jìn)行解吸，達(dá)到深度凈化除銅目的(陳愛良，用離子交換法從鎳電解陽極液中除銅的研究[J].礦冶工程，2005，25 (6):51-56)。但是由于加入亞硫酸鈉還原既增加了運(yùn)行成本又增加了鎳電解陽極液的亞硫酸鈉雜質(zhì)。有研究者用硅膠負(fù)載聚胺有機(jī)-無機(jī)復(fù)合樹脂對(duì)鎳電解液進(jìn)行除銅的研究，能夠達(dá)到深度凈化除銅的要求，但存在銅鎳分離選擇性差等問題(溫俊杰，新型硅膠-聚胺有機(jī)-無機(jī)復(fù)合樹脂從鈷(鎳)電解液中除銅的基礎(chǔ)研究，中南大學(xué)博士論文，2010)。
[0005]溶劑萃取法是濕法`冶金過程中常用的分離方法，具有處理能力大、可連續(xù)化操作、易于自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。包福毅等人選擇用叔胺N235萃取分離鎳電解液中的銅，通過四級(jí)萃取，除銅后液中的銅離子濃度降到3mg/L以下(包福毅，方軍，趙百仁等.溶劑萃取凈化氯氣浸出高銅氯化鎳溶液和銅的回收工藝研究.礦產(chǎn)綜合利用，1994 (4):12-15)，但是該法僅適用于氯鹽體系中銅離子含量較高的酸性鎳電解液(pH〈l)的凈化除銅。吳芳等人研究以M5460為萃取劑，硫酸溶液為反萃劑，經(jīng)三級(jí)萃取，三級(jí)反萃后，可以從含有高濃度硫酸鎳溶液中分離出99.9%的銅。(吳芳，呂軍.銅萃取劑M5640從硫酸鎳溶液中分離銅的應(yīng)用研究，五邑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004 (18):25-28)，然而，文中未指出反萃后液中的銅鎳質(zhì)量比。蒙延雙等人研究了有機(jī)磷酸萃取劑P204對(duì)鎳電解陽極液的萃取除銅，一級(jí)萃取率為81.33%，除銅后液中銅離子濃度為82.15mg/L(蒙延雙.鎳電解液用P204萃取除銅[J].有色金屬(冶煉部分)2007 (6):7-9)，但除銅后液中銅離子的濃度較高，未滿足鎳電解陽極液深度凈化除銅的要求。王飛鏑等人采用羥肟類萃取劑N530 (2-羥基-4-仲辛氧基二苯甲酮肟)對(duì)鎳電解陽極液凈化除銅，單級(jí)萃取即可使除銅后液中的Cu2+降低到0.01Smmol/L，且N530對(duì)銅螯合能力很強(qiáng)但對(duì)鎳基本無作用，銅鎳分離系數(shù)達(dá)到IO6以上，但反萃后液中銅鎳質(zhì)量比為15，不滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。(王飛鏑，邱清華，王開毅.用2-羥基-4-仲辛氧基二苯甲酮肟從鎳電解液中除銅研究，廣東有色金屬學(xué)報(bào)，2001 (11):37-40)。楊佼庸等人采用醛肟與酮肟復(fù)配的萃取劑Lix984N，經(jīng)兩級(jí)萃取后可使鎳電解陽極液的除銅后液中的銅離子500mg/L降到2mg/L以下，反萃后液的銅鎳質(zhì)量比達(dá)到了 105(楊佼庸，劉大星，孫鳳琴.溶劑萃取凈化鎳電解陽極液除銅的方法.CN1113521A.2007-12-20)，但該萃取劑在循環(huán)使用過程中由于復(fù)雜的酸性環(huán)境等原因易發(fā)生降解，導(dǎo)致出現(xiàn)乳化、形成“三相”等問題(劉曉榮，邱冠周，胡岳華.Lix984N的降解行為研[J]，礦冶工程，2002 (22): 79-82)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述萃取劑存在的不足，提供一種在鎳電解陽極液中對(duì)銅離子脫除具有高選擇性且反萃后液中銅鎳質(zhì)量比高的萃取劑，該萃取劑可用于氯鹽體系、氯鹽-硫酸鹽混合體系的鎳電解陽極液深度凈化除銅。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高的上述萃取劑的制備方法。
[0008]本發(fā)明的另一目的為提供一種上述萃取劑的應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案
[0010]一種用于鎳電解陽極液除銅的萃取劑，其特征在于，所述的萃取劑為N，N-二 (叔丁氧羰基亞甲基)-2吡啶甲基胺或它的衍生物，其結(jié)構(gòu)式為:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種用于鎳電解陽極液除銅的萃取劑，其特征在于，所述的萃取劑為N，N-二 (叔丁氧羰基亞甲基)-2吡啶甲基胺或它的衍生物，其具有式I所示的結(jié)構(gòu)式:
2.權(quán)利要求1所述的用于鎳電解陽極液除銅萃取劑的制備方法，其特征在于，在N2氣氛保護(hù)下將具有式II所示結(jié)構(gòu)的2-氨甲基吡啶或它的衍生物與三乙胺和無水乙醇混合，再向混合物中滴加溴乙酸叔丁酯，反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60~80°C，時(shí)間4~8小時(shí)；反應(yīng)完全后冷卻至室溫，加水后用乙酸乙酯進(jìn)行萃取，合并有機(jī)相，干燥有機(jī)相，過濾，將濾液蒸干后用硅膠柱層析純化得到產(chǎn)物；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的2-氨甲基吡啶或它的衍生物、三乙胺與無水乙醇的摩爾比為1: (23~25): (30~35)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的2-氨甲基吡啶或它的衍生物與溴乙酸叔丁酯的摩爾比為1: (2~2.25)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，加入的水與無水乙醇的體積比為(2~3):1 ;乙酸乙酯與無水乙醇的體積比為(2~3):1。
6.權(quán)利要求1所述的萃取劑的應(yīng)用，將所述的萃取劑用于鎳電解陽極液凈化除銅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取劑的應(yīng)用，將所述的萃取劑用于氯鹽體系或氯鹽-硫酸鹽體系的鎳電解陽極液深度凈化除銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的萃取劑的應(yīng)用，其特征在于，向萃取劑中加入稀釋劑，配制成9~llg/L的萃取劑溶液，將萃取劑溶液加入鎳電解陽極液中進(jìn)行萃取。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的萃取劑的應(yīng)用，其特征在于，所述稀釋劑選自三氯甲烷、磺化煤油中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的萃取劑的應(yīng)用，其特征在于，萃取劑溶液和鎳電解陽極液的體積比為1: (0.8~1.2)。
【文檔編號(hào)】C25C1/08GK103820810SQ201410080626
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】胡慧萍, 戴寬, 劉云清, 李超, 劉士軍, 陳啟元, 賀竹雄 申請(qǐng)人:中南大學(xué)