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溶剂萃取法净化钴电解阳极液研究

哈敏  
【摘要】: 本课题采用饱和负载盐酸的N_(235)(也称为TOA或Alamin336),萃取经还原后钴电解阳极液中的铜。研究结果表明,使用亚硫酸钠固体将铜(Ⅱ)还原成为铜(Ⅰ)后,可以保证从钴电解液中深度除铜。同时考察了钴的共萃,相关的实验结果表明:在适合的氯离子浓度和有机相组成的条件下,对钴的萃取率较低(单级萃取钴的收率为97.3%),钴的饱和容量为3.5g/L,而铜的饱和容量大于钴的饱和容量,有效分离钴/铜的理想有机相组成为20%N_(235)+10%异辛醇+70%煤油,该有机相组成同时使得钴易于被水快速反萃。热力学计算结果表明:在相同萃取体系条件下,萃取铜(Ⅰ)、铜(Ⅱ)的反应焓变△H分别为15.89 kJ·mol~(-1)、10.62 kJ·mol~(-1),吉布斯自由能变化值△G分别为—4.04 kJ·mol~(-1)、—0.49kJ·mol~(-1),所以萃取铜(Ⅰ)比萃取铜(Ⅱ)在热力学上具有优势。 为了比较铜(Ⅱ)、铜(Ⅰ)在不同萃取剂浓度、氯离子浓度、相比、初始铜离子浓度条件下的萃取效果,进行了一系列单因素试验研究;随着萃取剂浓度的升高,萃取平衡时水相中铜(Ⅱ)、铜(Ⅰ)的浓度逐渐减小,并且对铜(Ⅰ)萃取大于对铜(Ⅱ)的萃取,这种差异随着萃取剂浓度的增加而减小。氯离子浓度试验和相比试验对照的结果也同萃取剂浓度因素实验相同。在铜离子浓度单因素试验中,随着初始铜离子浓度升高,萃取铜(Ⅱ)、铜(Ⅰ)达到平衡时水相中铜离子浓度也都升高,但是后者升高的要缓慢的多。 三级连续逆流萃取模拟实验表明,萃取后水相中铜离子的浓度为0.04g/L,其中第一级的萃取率最高,但随着铜离子浓度的降低,铜的萃取率也有所降低,因此必须增加萃取级数才能达到需要的净化效果。 在反萃过程中,先用水选择性反萃钴,铜的反萃量较少,将反萃钴液体中水份蒸发后返回萃取工序,这样将会提高钴的总收率。反萃钴后含有铜和其它杂质的有机相再用氨-氯化铵溶液反萃;然后有机相再重新负载盐酸,进行下一级萃取净化流程。


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