[發(fā)明專利]一種吡啶基磷酰胺化合物及其制備方法和作為鎳鈷萃取劑的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810515111.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN108822147B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹佐英;何冬梅;張貴清;李青剛;曾理;關(guān)文娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C07F9/58
• 分類號(hào): C07F9/58;C22B3/40;C22B23/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發(fā)明公開了一種吡啶基磷酰胺化合物及其制備方法和作為鎳鈷萃取劑的應(yīng)用，將吡啶?4?甲醛和烷基伯氨進(jìn)行氨醛縮合反應(yīng)，生成席夫堿中間體，所述席夫堿中間體與亞磷酸二烷基酯進(jìn)行加成反應(yīng)，即得吡啶基磷酰胺化合物。該制備方法具有綠色環(huán)保、條件溫和、工藝簡(jiǎn)單、流程短等優(yōu)點(diǎn)；合成的吡啶基磷酰胺化合物與P204配合作為鎳鈷協(xié)同萃取劑用于含鎳和鈷與鎂錳等陽離子的萃取與分離，具有萃取容量較高，分相時(shí)間短，萃取和反萃取性能優(yōu)良等特點(diǎn)，有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種吡啶基磷酰胺化合物及制備和用途，具體涉及一種同時(shí)含吡啶環(huán)、亞磷酸酯基及胺基的吡啶基磷酰胺化合物，以及吡啶基磷酰胺化合物與P204配合作為鎳鈷協(xié)同萃取劑在鎳和鈷與鎂、錳等雜質(zhì)金屬萃取分離與純化方面的應(yīng)用，屬于濕法冶金領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鎳鈷是我國重要的戰(zhàn)略金屬，在工業(yè)、國民經(jīng)濟(jì)與生活領(lǐng)域具有廣泛的用途。隨著高品位優(yōu)質(zhì)鎳、鈷礦資源的日益枯竭、環(huán)保要求的提高以及資源循環(huán)利用的需要，從低品位氧化鎳礦(如紅土鎳礦)和鎳鈷二次資源(如含鎳鈷廢催化劑、電鍍廢料、廢棄硬質(zhì)合金及不銹鋼、廢舊鋰離子三元電池)中提取回收鎳鈷對(duì)于我國鎳尤其是鈷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展顯得越來越重要。

目前工業(yè)上從含有雜質(zhì)金屬的酸性含鎳溶液中提取鎳鈷的處理方法可分為火法工藝和濕法工藝兩種。火法工藝的處理量大，但能耗高、原料適應(yīng)性較差、綜合回收率低、煙塵排放量多。而濕法工藝的主要特點(diǎn)是綜合回收率高、能耗低、適宜處理低品位礦石、煙塵排放量少。采用濕法工藝處理紅土鎳礦或鎳鈷二次資源，所得的酸性鎳鈷料液，除含鎳、鈷外，還含有少量的銅離子，以及一定量的鐵、鋁、錳、鎂、鈣、鉻等雜質(zhì)金屬離子。目前，國內(nèi)外針對(duì)這類料液的處理方法主要有：化學(xué)沉淀法、萃取法、離子交換法與吸附法等。相比之下，溶劑萃取法具有選擇性好、分離效果好、回收率高、流程簡(jiǎn)單、處理能力大、成本低、操作連續(xù)化和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，已成為鎳鈷分離的主要工業(yè)方法。自20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)在鎳鈷萃取冶金工藝中應(yīng)用最多的萃取劑主要有：叔胺(如：N235)、有機(jī)磷酸(如：P204，P507)、有機(jī)次膦酸(如：Cyanex 272)、有機(jī)硫代次膦酸(如：Cyanex 301)。其中，國內(nèi)最常用的萃取劑為P204和P507，由于分離系數(shù)的限制，P204幾乎被P507取代，P507適用于鎳鈷比變化范圍大的各種硫酸鹽、氯化物溶液。但是，P507自身也存在很多缺陷，它對(duì)鈣有一定的萃取能力，當(dāng)部分鈣共萃進(jìn)入有機(jī)相，采用硫酸(或硫酸鹽)洗滌或反萃時(shí)會(huì)產(chǎn)生硫酸鈣沉淀，影響正常操作，另外由于分離系數(shù)的局限，較難有效地分離高鎳低鈷(Ni/Co>50)的硫酸鹽溶液，而且當(dāng)有鐵存在時(shí)，P507有機(jī)相反萃比較困難。Cyanex 272、N235的萃取效果雖然優(yōu)于P507和P204，但是Cyanex 272的成本很高，而N235對(duì)水相要求高，且采用氯化物體系，對(duì)設(shè)備要求高。Cyanex 301也存在除鐵工藝復(fù)雜、成本較高，以及反萃困難等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中P204螯合金屬離子的能力過強(qiáng)，選擇性差，難以適用于鎳鈷萃取分離的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種同時(shí)包含吡啶基、氨基和磷酸酯基團(tuán)的吡啶基磷酰胺化合物，其配合P204使用可以明顯增強(qiáng)P204對(duì)鎳和鈷的選擇性螯合作用，可以用于鎳鈷與其他金屬雜質(zhì)的萃取分離。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種合成簡(jiǎn)單、反應(yīng)溫和、產(chǎn)率高、成本較低的合成吡啶基磷酰胺化合物的方法。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種吡啶基磷酰胺化合物在鎳鈷萃取分離中的應(yīng)用，吡啶基磷酰胺化合物與P204配合使用作為鎳和鈷的螯合萃取劑能實(shí)現(xiàn)鎳和鈷與雜質(zhì)金屬離子(如鎂、錳等)的有效分離，且具有選擇性強(qiáng)，分相快等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種吡啶基磷酰胺化合物，其具有式1結(jié)構(gòu)：

其中，

R₁為C₂～C₈的烷基；