[發明專利]一種控制酸性萃取劑除錳過程中pH變化的方法

有效

• 申請號: 201810838008.3
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109022779B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 趙云斌;張亞茹
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C22B3/38
• 分類號: C22B3/38;C22B23/00;C22B7/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了一種控制酸性萃取劑除錳過程中pH變化的方法，屬于金屬分離回收技術領域。該方法為向酸度系數為3?5的酸溶液中加入堿，得到緩沖溶液；將該緩沖溶液加入到待除錳料液中，調節pH至3.8?4.2，使待除錳料液中錳離子的濃度小于6g/L，得到混合溶液；用酸性萃取劑溶液對混合溶液進行多級萃取，以除去待除錳料液中的錳離子。本方法在萃取過程中無需再加入強堿或強酸，也不需對料液的pH值進行測試，便可實現料液在酸性萃取劑除錳過程中pH變化的有效控制。

技術領域

本發明屬于金屬分離回收技術領域，更具體地，涉及一種控制酸性萃取劑除錳過程中pH變化的方法。

背景技術

隨著能源的日益枯竭以及人們對可持續清潔能源的迫切需求，鋰離子電池被越來越廣泛地應用于電子設備、電動汽車、工業儀器和醫療器械中，其產量也在以飛快的速度增長。鋰離子電池需求的迅猛增長，導致對鈷鎳需求的大量增加。鈷鎳主要來源于礦石和鈷鎳的循環利用。

溶劑萃取是從礦石和廢舊鋰電池等二次資源中分離鈷鎳最常用的技術。含鈷鎳的礦石或廢舊材料經處理后得到的料液，一般含有金屬錳。因此，采用溶劑萃取法從料液中分離鈷鎳，首先須除錳。

酸性萃取劑P204是除錳最常用的萃取劑。P204除錳回收鎳鈷主要是根據三者與P204發生萃取作用的pH值不同實現的。錳在較低pH時被萃取，鈷、鎳在稍高pH時被萃取，發生萃取作用的pH值大小順序為錳<鈷<鎳。為提高P204的萃取能力，P204在使用前需用氫氧化鈉進行皂化。皂化后的P204在萃取過程中，萃取劑中的Na⁺除與料液中的金屬離子進行交換外，還會發生與料液中H⁺的交換作用，引起料液pH值升高。但是錳、鈷的pH₅₀差值較小，pH₅₀差值僅為1左右。所以，在萃取過程中，對料液的pH值控制極其重要，否則除錳過程中鈷的共萃取會很嚴重。

通常采用在萃取過程中不斷加入強堿或強酸的方法來調控料液的pH值。該方法存在以下明顯缺陷：(1)強堿或強酸的用量不便預先確定，只能通過多次試驗確定經驗值；(2)為控制料液的pH值，萃取過程中需對料液的pH值進行頻繁測定，操作繁瑣，降低工效；(3)一旦料液的組成、萃取劑的濃度、相比等條件發生變化，需要重新調整強堿或強酸的用量。因此，采用溶劑萃取法除錳，急需改進萃取過程中料液酸度的調控方法。

發明內容

本發明解決了現有技術中酸性萃取劑除錳過程中pH的控制方法操作繁瑣，且不能預先確定酸堿用量的技術問題。

為了實現本發明的目的，本發明提供了一種控制酸性萃取劑除錳過程中pH變化的方法，含有以下步驟：

(1)向酸度系數為3-5的酸溶液中加入堿，得到pH值為4-4.5的緩沖溶液；

(2)將步驟(1)所述緩沖溶液加入到pH值調至4.0-5.0的待除錳料液中，使錳離子的濃度小于6g/L，用酸或堿調節pH至3.8-4.2，得到混合溶液；

(3)用酸性萃取劑溶液對步驟(2)所述混合溶液進行多級萃取，以除去待除錳料液中的錳離子；所述酸性萃取劑溶液的濃度小于或等于0.4mol/L，所述多級萃取所用的酸性萃取劑溶液中酸性萃取劑總的物質的量與步驟(2)中加入到待除錳料液中的緩沖溶液使用的酸溶液中的酸溶質的物質的量之比為1：(5-10)。

優選地，步驟(3)所述酸性萃取劑為P204萃取劑、P507萃取劑或Cyanex272萃取劑。

優選地，步驟(1)所述堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

優選地，步驟(3)所述酸性萃取劑溶液為皂化的酸性萃取劑溶液。

優選地，所述皂化的酸性萃取劑溶液的皂化率為50％-70％。

優選地，步驟(2)所述待除錳料液為同時含有錳離子、鈷離子和鎳離子的混合料液。