复杂高镁低镍硫化矿生物浸出液中镍镁的分离研究

【摘要】复杂生物浸出液中,有价金属离子浓度低而杂质离子浓度高,且体系pH值较低,浸出液的这些特点给溶液分离带来难题。常规的沉淀分离法会使有价金属夹带在沉淀物中,造成大量损失,增加成本。因此针对生物浸出液的特点,开展高效、低成本分离方法的研究尤为必要。本文针对老挝复杂低品位硫化镍矿生物浸出液体系中杂质镁离子浓度数十倍于有价金属镍离子的特点,开展了在低pH值条件下,沉淀除铁,利用离子交换法富集镍离子并提高镍镁比及萃取法提取镍离子的实验研究,并对相关机理进行了探讨。通过分析4种树脂对镍镁混合溶液的吸附性能,树脂CN-27对镍具有较高的选择性系数,对混合溶液中的镍镁离子吸附质量比为1：10,小于原液中的1：50,可以有效富集镍离子并从浸出液中分离出部分镁离子。在树脂解吸阶段,由于镍离子的解吸酸度大于镁离子的解吸酸度,依靠不同酸度解吸可以进一步将溶液中的镁离子浓度降低。树脂CN-27对镍离子的穿透交换容量为0.487mmol/g树脂(0.613mmol/ml树脂),饱和交换容量为0.515mmol/g树脂(0.648mmol/ml树脂)；对镁离子的饱和交换容量为0.262mmol/g树脂(0.323mmol/ml树脂)。用较高浓度的硫酸对已穿透的离子交换树脂进行解吸,流出液中的平均镍离子浓度为4.84g/L,富集比在8倍以上。单一组分溶液在离子交换树脂上吸附饱和后进行解吸,镍离子和镁离子的解吸酸度几乎相同；混合溶液在树脂上吸附饱和后进行解吸,镍离子受镁离子的影响,解吸酸度提高。萃取法分离镍镁的研究表明：进行萃取前溶液中的总铁浓度要尽量降低。通过皂化可以提高P204、P507和Cyanex272对镍镁离子的萃取率,并且皂化后的萃取剂对镍离子的萃取容量较镁离子更大。但是在混合溶液中,高浓度的镁离子会使镍离子的萃取容量大大降低,而萃取剂对镁离子的萃取容量几乎不受影响。Versatic10在pH值6.5时能有效分离镍镁离子,Cyanex301在pH值为3时对镍镁离子有较好的分离效果；然而1.5M的硫酸常温下对负载镍离子的Versatic10的反萃率达到98.91%；50℃时5M的盐酸对Cyanex301中的镍离子反萃率只有2.98%。从对实际溶液的镍镁分离研究来看,调节pH值至4,可以使99.81%的铁得到去除,同时镍离子的损失不超过3%。用25g/L的硫酸解吸吸附饱和的树脂交换柱,可将部分镁离子解吸,再用150g/L的硫酸解吸,镍离子浓度可以达到4.04g/L,富集比在10倍以上,同时溶液中镍镁比达到1：2.3。富集后的混合溶液与除铁后液按照1：3比例混合,采用皂化75%的Versatic10进行萃取,镍的一级萃取率为98.65%,镁的一级萃取率为4.33%；采用1.5M的硫酸进行常温下反萃,镍离子的反萃率可以达到99.83%。通过以上工艺流程,实现了复杂低品位硫化镍矿生物浸出液中镍镁的分离和镍的高效提取,为今后的复杂生物浸出液分离提供了理论指导和技术支持。
【作者】谢刚；
【导师】温建康；
【作者基本信息】北京有色金属研究总院，有色金属冶金，2014，硕士
【关键词】生物浸出液；高镁低镍；离子交换；萃取；

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