一種用離子交換樹脂從鈷電解液中深度除銅的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用離子交換樹脂從鈷電解液中深度除銅的方法，該方法包括如下步驟：用螯合型離子交換樹脂對(duì)鈷電解液進(jìn)行多級(jí)逆流靜態(tài)吸附，將溶液中Cu的濃度降至40mg/L以下，用低濃度酸溶液洗滌樹脂，除去以物理夾帶及化學(xué)吸附的Co，用酸溶液進(jìn)行解吸得到富銅解吸液；對(duì)靜態(tài)吸附后液進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附，控制溶液的流速與溫度，從而獲得Cu濃度低于3mg/L用于鈷電解陰極液的鈷溶液。本發(fā)明專利技術(shù)所得負(fù)載樹脂中Cu/Co比高，避免了除銅渣的生成，實(shí)現(xiàn)了無(wú)渣化除銅。本發(fā)明專利技術(shù)具有除銅深度高，工藝簡(jiǎn)單，無(wú)雜質(zhì)引入、成本低、無(wú)廢氣廢渣排放等優(yōu)點(diǎn)，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保價(jià)值。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及化工
，更具體涉及一種用離子交換樹脂從鈷電解液中深度除銅的方法。
技術(shù)介紹
鈷是一種重要的戰(zhàn)略資源。鈷產(chǎn)品對(duì)其中的雜質(zhì)含量有很高的要求，對(duì)雜質(zhì)銅的要求尤其嚴(yán)格，如我國(guó)有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鈷標(biāo)準(zhǔn)(YS/T255-2009)中規(guī)定：Co9980中，Cu含量不大于0.008％，Co9998中，Cu含量不大于0.001％。鈷金屬主要通過(guò)電解制得，銅作為鈷電解陽(yáng)極液中的主要雜質(zhì)離子，其標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)(+0.337V)比鈷的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)(-0.27V)高得多，因此電解過(guò)程中電解液中的銅離子會(huì)優(yōu)先于鈷析出，嚴(yán)重影響電鈷質(zhì)量，因此需嚴(yán)格控制電解液中的銅離子含量。工業(yè)上要求鈷電解液除銅后液中Cu≤4.72×10-5mol/L(3mg/L)。目前應(yīng)用的除銅工藝主要是硫化沉淀法，該法是基于CuS的溶度積遠(yuǎn)小于CoS溶度積的性質(zhì)差異，當(dāng)溶液中加入S2-時(shí)，銅會(huì)優(yōu)先沉淀析出而實(shí)現(xiàn)與Co的深度分離。如鈷粉和硫磺同時(shí)除去銅鎳，但該法需要消耗大量鈷粉，增大了生產(chǎn)成本，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量含銅鎳鈷的除銅渣，不能直接用于銅冶煉系統(tǒng)。與產(chǎn)生大量銅渣的硫化法相比，無(wú)渣化除銅是一個(gè)很有前景的方向，溶劑萃取法、電化學(xué)法以及離子交換法均能在一定程度上實(shí)現(xiàn)無(wú)渣化除銅。溶劑萃取法因易出現(xiàn)第三相、乳化以及有機(jī)相溶損等問(wèn)題而限制了應(yīng)用。電化學(xué)法則因除銅深度低、處理量小及能耗高等缺點(diǎn)而不適合工業(yè)生產(chǎn)。離子交換法在元素的深度分離領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，具有分離深度高、無(wú)渣化除雜等優(yōu)點(diǎn)，極有可能實(shí)現(xiàn)鈷冶金中銅鈷的深度分離。實(shí)際上，銅鈷均為重金屬元素，對(duì)于重金屬元素的離子交換研究已十分深入，其中，螯合樹脂因能與重金屬離子形成穩(wěn)定的螯環(huán)而對(duì)重金屬有很強(qiáng)的吸附能力。目前，螯合樹脂被大量用于從廢水中吸附重金屬離子，從而達(dá)到凈水的目的。專利申請(qǐng)文件(申請(qǐng)?zhí)?01410202114)利用螯合樹脂從含鹽廢水中回收銅、鋅、鎳等重金屬離子。該專利申請(qǐng)文件采用裝有AmberliteIRC-748樹脂的吸附柱從含鹽廢水中回收重金屬，在吸附硝酸體系中的Cu2+時(shí)，當(dāng)進(jìn)料溶液中Cu2+濃度為50mg/L，吸附流速為每小時(shí)10倍樹脂床體積，吸附溫度為30℃，當(dāng)流出體積為42倍樹脂床體積時(shí)，銅的去除率僅為56.2％。這類研究大多將關(guān)注點(diǎn)集中在銅鎳鉛鋅等重金屬元素的吸附，并未關(guān)心螯合樹脂對(duì)不同重金屬離子的選擇性差異。溫俊杰(新型硅膠—聚胺有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合樹脂從鈷(鎳)電解液中除銅的基礎(chǔ)研究.中南大學(xué)，2010)選用硅膠-聚胺螯合樹脂CuWRAM為吸附劑，通過(guò)動(dòng)態(tài)吸附法經(jīng)離子交換柱從銅含量為0.5～2.0g/L的鈷(鎳)電解液中選擇性除銅。在處理Cu含量為0.87g/L的氯化鈷電解液時(shí)，流出液體積為25倍樹脂床體積時(shí)，即已漏穿。且流出液中Cu濃度高達(dá)43.5mg/L(P76～78)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鈷溶液除銅要求，過(guò)小的漏穿體積和流出液中過(guò)高的Cu濃度，都意味著該技術(shù)無(wú)法滿足工業(yè)應(yīng)用要求。因此，這些直接用離子交換柱分離銅鈷的方法，在處理銅含量高達(dá)500～1000mg/L的工業(yè)鈷電解液時(shí)，存在漏穿體積過(guò)小，樹脂利用率低等問(wèn)題，并不適用于工業(yè)鈷電解液除銅。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題就是如何在鈷電解液中實(shí)現(xiàn)深度除銅并且無(wú)渣化，而提供一種用離子交換樹脂從鈷電解液中深度除銅的方法。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種用離子交換樹脂從鈷電解液中深度除銅的方法(所用原料均市購(gòu)獲得)，該方法包括如下步驟：步驟一：將鈷電解液泵入吸附槽，泵入螯合型離子交換樹脂，控制溫度，在攪拌下進(jìn)行多級(jí)逆流靜態(tài)吸附，從而將溶液中Cu的濃度降至40mg/L以下，過(guò)濾，用低濃度酸溶液洗滌樹脂，除去以物理夾帶及化學(xué)吸附的Co，用酸溶液進(jìn)行解吸得到富銅解吸液；步驟二：將步驟一中得到的Cu含量低于40mg/L的鈷溶液泵入填裝有螯合型離子交換樹脂的交換柱，進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附，控制溶液的流速與溫度，從而獲得Cu濃度低于3mg/L用于鈷電解陰極液的鈷溶液；步驟三：當(dāng)步驟二中的離子交換柱漏穿后，將交換柱中的樹脂泵出用于步驟一的靜態(tài)吸附過(guò)程，進(jìn)入下一輪吸附過(guò)程。優(yōu)選地，所述的螯合型離子交換樹脂的樹脂官能團(tuán)為亞氨基二乙酸基團(tuán)。優(yōu)選地，在步驟一中，所述的鈷電解液的成分為Co40-120g/L，Cu200-1200mg/L；電解液為氯化體系、硫酸體系或氯硫混合體系；用硫酸、鹽酸或碳酸鈷調(diào)整溶液pH，將pH調(diào)至1.0-5.0，優(yōu)選pH為3.0-4.5。優(yōu)選地，在步驟一中，所述鈷電解液的溫度為5～70℃；所述吸附時(shí)間為1～24h；所述逆流吸附級(jí)數(shù)視Cu濃度而定，對(duì)Cu濃度500mg/L的鈷電解液，逆流吸附級(jí)數(shù)為3級(jí)。優(yōu)選地，在步驟一中，所述鈷電解液的溫度為40～60℃，所述吸附時(shí)間為4～6h。優(yōu)選地，在步驟一中，所述低濃度酸溶液為硫酸水溶液或鹽酸水溶液的一種或者二者的混合物，溶液pH值為1.5～2.5，優(yōu)選為pH＝2.0。優(yōu)選地，在步驟一中，所述解吸用的酸溶液為硫酸水溶液或鹽酸水溶液的一種或者二者的混合物，硫酸濃度范圍為1～10mol/L，鹽酸濃度范圍為1～10mol/L；所述解吸的溫度范圍為5～60℃。優(yōu)選地，在步驟一中，所述硫酸濃度范圍為2mol/L，鹽酸濃度范圍為4mol/L；所述解吸的溫度范圍為25～40℃。優(yōu)選地，在步驟二中，所述溶液的流速為每小時(shí)0.1-30.0倍樹脂床體積；所述溶液的溫度為5～80℃。(三)有益效果本專利技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鈷電解液中Cu的深度去除，通過(guò)本專利技術(shù)技術(shù)處理后，鈷溶液中Cu濃度可低于工業(yè)要求的3mg/L，另外，由于所用亞氨基二乙酸類螯合樹脂對(duì)鈷、鎳、銅的吸附能力依次增強(qiáng)，因此本專利技術(shù)在深度去除銅的同時(shí)，能夠有效降低鈷電解液中鎳的含量，可實(shí)現(xiàn)銅鎳的同時(shí)去除。本技術(shù)所得負(fù)載樹脂中Cu/Co比高，避免了除銅渣的生成，實(shí)現(xiàn)了無(wú)渣化除銅。本專利技術(shù)具有除銅深度高，工藝簡(jiǎn)單，無(wú)雜質(zhì)引入、成本低、無(wú)廢氣廢渣排放等優(yōu)點(diǎn)，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保價(jià)值。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本專利技術(shù)，但不能用來(lái)限制本專利技術(shù)的范圍。實(shí)施例1某工廠鈷電解液成分為Co75.4g/L，Cu525mg/L，Cl91.6g/L，用鹽酸將料液pH調(diào)至3.5，采用爭(zhēng)光樹脂D850進(jìn)行離子交換除銅。按照樹脂Cu飽和吸附容量計(jì)量加入樹脂，在攪拌槽中進(jìn)行三級(jí)逆流靜態(tài)吸附，吸附溫度為60℃，每級(jí)吸附時(shí)間2h，吸后液中Cu濃度降至31.3mg/L。用pH＝2.0的鹽酸溶液對(duì)負(fù)載樹脂進(jìn)行淋洗，洗脫夾帶的Co后，用2mol/L的鹽酸進(jìn)行解吸，得富銅解吸液。經(jīng)靜態(tài)吸附后的吸后液用泵泵入填裝有D850樹脂的離子交換柱進(jìn)行Cu的深度去除。鈷電解液以每小時(shí)5倍樹脂床體積的流速通過(guò)交換柱，吸附溫度為60℃，同時(shí)分析交后液中Cu濃度。經(jīng)分析，當(dāng)流出體積達(dá)到67倍樹脂床體積時(shí)，交后液中Cu濃度達(dá)到3.00mg/L，即認(rèn)為此時(shí)交換柱漏穿，將前67倍樹脂床體積流出液收集送鈷電積工序。交換柱中的吸附樹脂泵出后用于靜態(tài)吸附過(guò)程，進(jìn)行下一輪靜態(tài)吸附。實(shí)施例2某工廠鈷電解液成分為Co97.7g/L，Cu924mg/L，Cl118.9g/L，用鹽酸將料液pH調(diào)至4.0，采用爭(zhēng)光樹脂D8本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用離子交換樹脂從鈷電解液中深度除銅的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：步驟一：將鈷電解液泵入吸附槽，泵入螯合型離子交換樹脂，控制溫度，在攪拌下進(jìn)行多級(jí)逆流靜態(tài)吸附，從而將溶液中Cu的濃度降至40mg/L以下，過(guò)濾，用低濃度酸溶液洗滌樹脂，除去以物理夾帶及化學(xué)吸附的Co，用酸溶液進(jìn)行解吸得到富銅解吸液；步驟二：將步驟一中得到的Cu含量低于40mg/L的鈷溶液泵入填裝有螯合型離子交換樹脂的交換柱，進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附，控制溶液的流速與溫度，從而獲得Cu濃度低于3mg/L用于鈷電解陰極液的鈷溶液；步驟三：當(dāng)步驟二中的離子交換柱漏穿后，將交換柱中的樹脂泵出用于步驟一的靜態(tài)吸附過(guò)程，進(jìn)入下一輪吸附過(guò)程。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用離子交換樹脂從鈷電解液中深度除銅的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：步驟一：將鈷電解液泵入吸附槽，泵入螯合型離子交換樹脂，控制溫度，在攪拌下進(jìn)行多級(jí)逆流靜態(tài)吸附，從而將溶液中Cu的濃度降至40mg/L以下，過(guò)濾，用低濃度酸溶液洗滌樹脂，除去以物理夾帶及化學(xué)吸附的Co，用酸溶液進(jìn)行解吸得到富銅解吸液；步驟二：將步驟一中得到的Cu含量低于40mg/L的鈷溶液泵入填裝有螯合型離子交換樹脂的交換柱，進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附，控制溶液的流速與溫度，從而獲得Cu濃度低于3mg/L用于鈷電解陰極液的鈷溶液；步驟三：當(dāng)步驟二中的離子交換柱漏穿后，將交換柱中的樹脂泵出用于步驟一的靜態(tài)吸附過(guò)程，進(jìn)入下一輪吸附過(guò)程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用離子交換樹脂從鈷電解液中深度除銅的方法，其特征在于，所述的螯合型離子交換樹脂的樹脂官能團(tuán)為亞氨基二乙酸基團(tuán)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用離子交換樹脂從鈷電解液中深度除銅的方法，其特征在于，在步驟一中，所述的鈷電解液的成分為Co40-120g/L，Cu200-1200mg/L；電解液為氯化體系、硫酸體系或氯硫混合體系；用硫酸、鹽酸或碳酸鈷調(diào)整溶液pH，將pH調(diào)至1.0-5.0，優(yōu)選pH為3.0-4.5。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用離子交換樹脂從鈷電解液中深度除銅的方法，其特征在于，在步驟一中...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王文強(qiáng)，趙中偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南;43