萃取法從電鍍污泥中回收鎳的試驗報告

1、鎮(zhèn)江華科生態(tài)電鍍科技發(fā)展有限公司萃取法從電鍍污泥中回收鎳的試驗報告電鍍污泥的處理流程（三）一、前言電鍍污泥在經(jīng)過黃鈉鐵礬法除鐵、N902萃取銅后，富鎳溶液中還含有鐵、少量的銅、鈣和鎂等雜質(zhì)，必須除雜后才能制得符合工業(yè)標準的硫酸鎳。進一步處理銅的萃余液最主要的工作就是鎳鋅分離和鎳的凈化。提銅后的富鎳溶液沉淀法除去鉻和鈣鎂，經(jīng)過壓濾，壓濾渣送固化場固化處理，濾液用P204萃取液萃雜，進一步深度除雜后得到工業(yè)級的硫酸鎳溶液。在這個過程中，鎳的損失很少，通過提純，鎳的回收率可達98。部分清洗廢水送中和污水處理池處理達標后排放。二、 P204的萃取機理（1）P204是一種酸性萃取劑，分子量為322.43

2、。為淺黃色透明油狀液體，不溶于酸性或堿性溶液，易溶于煤油等有機溶劑，密度為0.9694 -0.97 g/cm3。P204萃取劑分子中，保留了一個可以離解的氫原子 ，所以有酸性。P204的萃取過程是陽離子的交換過程，即P204中的H+與金屬陽離子（M（H2O）m2+）交換，使水溶液中的金屬轉(zhuǎn)入有機相，有機相中的H+轉(zhuǎn)入水相中。（2）P204萃取金屬次序（硫酸鹽體系中）：Fe3+Zn2+Ca2+Al3+Cu2+Fe2+Mn2+Co2+Mg2+Ni2+，因此控制適當?shù)臈l件就可以把溶液中的Fe、Ca、Mn等雜質(zhì)萃入有機相，達到除雜的目的。 （3）為了維持萃取過程中的pH，萃取前，預先將P20

3、4 與液堿反應制成鈉皂。因P204是酸性萃取劑，在萃取過程中會有H+析出，會降低水相的PH值，使萃取過程難以進行，為了維持萃取的進行使萃取過程中的PH變化不大，所以，一般在萃取前將有機相制成堿性的。一般制成鈉皂。濃液堿的質(zhì)量濃度為400-500g/l,主要反應：（HL-P204，Me-金屬離子）        制皂：HL+NaOH=NaL+H2O        萃?。?NaL+Me2+=2Na+MeL2       反萃：Me

4、L2+2H+=Me2+2HL  (4)萃取劑的濃度越大，或PH越高，越有利于萃取進行。但PH升高到一定程度，金屬離子會發(fā)生水解沉淀。由于鎳的萃取pH在4.5-5.0左右，所以一般萃取鎳時，溶液的pH為4.5-5.0，以保證鎳的凈化完全。三、鎳的凈化工藝流程一） 鉻和鈣鎂的除去1 、工藝流程由于N902的萃余液中一般含有鉻和鈣鎂，為了在下一步P204的順利萃取，一般需要先除去鉻和鈣鎂。具體流程如下： N902萃余液濾渣（饹馇）濾 液90 pH5，沉淀過濾20%NaCO3氟化鈉90，pH5，加入氟化鈉檢測濾液中的鈣鎂是否有殘余合格，趁熱過濾不合格濾渣（廢渣處理）濾 液P204萃取凈化2、

5、 工藝參數(shù)除鉻的工藝的技術參數(shù)是：1) 溫度90度左右，2) pH53）、加入20%NaCO3除鈣鎂的工藝參數(shù)為1) 溫度90度2) pH5.03) 按照鈣鎂含量的1.5倍加入氟化鈉（本實驗中的鈣鎂含量一般在2-3g/L左右）4、用氨水和磷酸檢測溶液中的鈣鎂殘量，直至檢測無沉淀為止二）P204萃取凈化流程1、方法原理：利用酸性陽離子萃取劑P204萃取在pH為5時，鎳的萃取效果基本沒有，而銅鋅鐵的萃取效果很好，從而實現(xiàn)分離的目的。2、條件要求：由于反應過程會產(chǎn)生H+降低pH，一般會采取制取鈉皂萃取。根據(jù)實驗鈉皂在50%時效果最佳。根據(jù)料液要求，有時還需制取鎳皂。鎳皂是利用鈉皂制取的。萃取劑：20

6、%的P204溶液（1升的磺化煤油加入200克P204）鈉皂的制?。?0%皂化（每升萃取劑加入40mL20%NaOH溶液）料液要求：銅鋅鐵含量低于0.001g/L；中性浸出：pH=5硫酸鎳的成品要求：98%以上相比：1：1萃余液6N HCl2N H2SO40.2-0.5N H2SO4萃前液P204鈉皂3、生產(chǎn)工藝流程圖：反鐵液再生有機相反鋅液洗鎳液加到低酸浸出制碳酸鎳制硫酸鋅 說明：1）制鈉皂時再加入20%NaOH溶液溶液后，需攪拌1分鐘左右在進行萃??；2）萃取的級數(shù)的確定需要檢測萃取液中的銅的殘留量和pH，銅的含量小于0.002g/L、pH在4.5-5.0時表示合格；3）洗鎳的級數(shù)是看反洗溶液

7、的顏色為無色是即為最后一級來確定的（實驗中一般在三級反洗后即可以）；洗鎳時，注意測量洗鎳液的pH，當pH大于2.0時，需加入硫酸（試驗中1L洗鎳液加入10mL18N硫酸）調(diào)節(jié)pH至2.0以下；4）反鋅級數(shù)是按照料液中的鋅含量來確定的（本實驗中一般的鋅含量在6g/L左右，只需3-4級反洗即可）4、萃取結(jié)果的檢測 由于P204萃取金屬次序（硫酸鹽體系中）為Fe3+Zn2+Ca2+Al3+Cu2+Fe2+Mn2+Co2+Mg2+Ni2+，而料液中的Fe2+、Mn2+、Co2+、Mg2+基本沒有，所以一般情況下檢測料液的萃取有沒有到達標準都采取測定料液中銅的含量，當銅含量小于0.002g/L是表示萃取

8、合格。下表是實驗中的萃取檢測銅含量的結(jié)果樣品編號萃取次數(shù)取樣數(shù)量（mL）銅含量（mg/L）1三級(第一次萃取)1<0.0022四級1<0.0043六級（富含有機物的料液）1<0.002通過對上表的分析可知，一般的鎳的萃取凈化需要4-6級萃取，就可以達到凈化標準。5、鎳鋅分離效果的測定 鎳鋅的分離比一般是指萃取后反鋅液中的鎳鋅比例，一般采取測定一級反鋅液來測定其中的鋅鎳。具體數(shù)據(jù)如下表：樣品編號測量元素取樣數(shù)量(mL)測量數(shù)據(jù)(mL)測量結(jié)果(g/L)萃取前含量(g/L)鋅鎳分離比P204萃取回收率一級反鋅液1#Zn12855.96.108000一級反鋅液1#Ni20.0370

9、.006555.3499.9%一級反鋅液2#Zn123.046.06.202139一級反鋅液2#Ni20.0890.01955.599.9%一級反鋅液3#Zn130.560.910.51968一級反鋅液3#Ni20.1700.03272.999.96%從上表中可看出，P204對于鎳鋅的分離效果很好，分離比平均都達到了2000以上，而且在三到四次萃取后，一級反鋅液中的鋅含量能達到50g/L左右。三）、碳酸鎳的制取萃取分離后，雖然除去了大部分的金屬離子，但由于溶液中含有的酸根較復雜，且含有大量有機物和鈉離子，影響了硫酸鎳結(jié)晶的質(zhì)量。所以首先將萃余液中的鎳變成碳酸鎳沉淀，從而分離有機物和鈉離子；再將

10、碳酸鎳用濃硫酸溶解，使酸根統(tǒng)一為硫酸根，再濃縮熱結(jié)晶。1、具體的工藝條件是：1）、加熱至90度；2）、加20%碳酸鈉調(diào)節(jié)pH至9.0左右，3）、檢測濾液中的硫酸根離子，至沒有為止（用氯化鋇溶液檢測濾液，至沒有白色沉淀為止）；2、工藝流程為：P204萃余液pH9.0、溫度90度20% NaCO3過濾水洗6次后再漿化過濾水洗檢測硫酸根離子合格不合格制取硫酸鎳，結(jié)晶說明：溶解碳酸鎳時，pH控制在2左右；溶解后每升硫酸鎳溶液加入一克左右的活性炭，再過濾。四）、硫酸鎳結(jié)晶硫酸鎳結(jié)晶有多種形態(tài)，結(jié)晶水的數(shù)量也不同，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的硫酸鎳一般為六個結(jié)晶水。在不同溫度下，硫酸鎳的六水結(jié)晶體也不同，分為和兩種。我

11、們需要的產(chǎn)品為型，為寶藍色，結(jié)晶溫度在30-50度之間。由于鈉鹽的結(jié)晶溫度在30度左右，為了減少鈉鹽的干擾，所以我們實際結(jié)晶時的溫度為35-50度。通過實驗知道，結(jié)晶結(jié)果與溫度的升降速度關系不大，只與溫度范圍有關。在實際結(jié)晶時，我們發(fā)現(xiàn)在pH值大于2.0時，晶體表面有白色，不亮澤；但pH小于2.0時，晶體光澤度較好。也就是說硫酸鎳一般在酸性條件下結(jié)晶較好。實驗中還發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶濃縮液的比重對晶體顆粒大小影響較大，一般作為晶種的濃縮液比重為1.46-1.48之間，結(jié)晶濃縮液的比重在1.54-1.58之間。比重過大時晶體較多但都是細結(jié)晶，顆粒較小；比重過小時達不到結(jié)晶條件。經(jīng)過進一步實驗了解到，結(jié)晶顆

12、粒大小，與加入的濃縮液的次數(shù)也有關。在有細結(jié)晶的溶液中，加入濃縮好的硫酸鎳液，繼續(xù)結(jié)晶，晶體顆粒變大，且顆粒比較均勻。綜上所述，硫酸鎳結(jié)晶時的條件是：1、 溫度為35-50度；2、 pH為2.0以下（最好在1.5左右）；3、 結(jié)晶濃縮液比重在1.54-1.58之間（晶種濃縮液比重為1.46-1.48）。四、實驗結(jié)果1、由下表可知，P204在萃取過程中對鎳的回收率為：2、通過鎳的凈化處理過程，達到了鎳的凈化目的，鎳鋅分離比在2000以上五、三廢的處理在萃取凈化鎳的過程中，會產(chǎn)生廢渣廢液，這些廢渣廢液需要進一步處理，以免產(chǎn)生二次污染。在本實驗中產(chǎn)生的主要廢渣有鉻渣和鈣鎂渣。鉻渣一般可以再次提取鉻制成鉻酸鈉或者將鉻渣作為建筑材料使用；鈣鎂渣（基本為硫酸鈣和硫酸鎂）一般都作為制