P204萃取分離鈷、錳過程解析
2012-04-12 00:00:00舒利民
中國新技術新產品 2012年22期
摘 要：本文結合含錳硫酸鈷溶液的組成，對P204萃取分離鈷、錳過程進行解析。計算了萃取箱的萃取級數、反鈷級數、反錳級數、相比O/A、各級中鈷、錳組分的分配、金屬回收率等基礎數據，并提供了P204萃取分離鈷、錳工藝技術參數，供P204萃取分離鈷、錳萃取箱的設計者和操作者參考。
關鍵詞：P204；萃??；鈷；錳
中圖分類號：TF79 文獻標識碼：A
本文結合含錳硫酸鈷溶液的組成，對P204萃取分離鈷、錳過程進行解析。計算了萃取箱的萃取級數、洗滌級數、反錳級數、相比O/A、各級中鈷、錳組分的分配、金屬回收率等數據，并提出了P204萃取分離鈷、錳工藝技術參數，供P204萃取分離鈷、錳萃取箱的設計者和操作者參考。
1 原料液的組成
以硫酸鎳生產過程中回收的含鈷、錳的溶液為原料液，原料液中鈷、錳組分含量如表1。
表1 原料液的組成
組分原料液計算基準
g/Lg/L
Co40～5050
Mn25～3030
2 P204萃取鈷、錳的順序與pH值的關系
《濕法冶金手冊》描述了在不同pH值下P204萃取金屬的順序，如圖1。
圖1 不同pH值下P204萃取金屬的順序
使用Corel DRAW和excel軟件對圖1中鈷、錳的萃取率E與pH關系曲線進行回歸分析，曲線擬合方程如下：
Co： （ x=1.4～4.0，
R2=0.9985） （式1）
Mn： （ x=1.4～4.0，
R2=0.9975） （式2）
式中y為萃取率E，x為pH值。
3 工藝技術參數的解析
3.1 萃取—反萃過程pH值
根據鈷、錳萃取率E和pH關系回歸曲線函數，分別計算出pH=1.5、2.0、2.5、3.0、3.5和4.0時的萃取率，取萃取—反萃過程中相比O/A=1，由分配比D與萃取率E的關系式，計算出鈷、錳在萃取過程中的分配比D1的計算見表2。
表2 O/A=1，鈷、錳萃取分配比D1的計算
計算過程
CoMn
pHE=式1D1=E/（1-E），
O/A=1pHE=式2D1=E/（1-E），
O/A=1
1.51.38%0.0139931.510.73%0.120197
22.95%0.030397228.01%0.389082
2.56.32%0.0674642.545.29%0.827819
313.55%0.156738362.57%1.671654
3.529.03%0.4090463.579.85%3.962779
462.20%1.645503497.13%33.843206
繪制分配比D1與pH曲線，如圖2。
由圖2知，根據高錳硫酸鈷溶液的特性，兼顧萃取分離過程中鈷、錳的回收率，取萃取級pH=3.0～3.5，洗鈷級pH=4.0，反錳級pH=2.0。
3.2 萃取級數
根據萃取過程物料平衡關系推導出金屬在萃取級中的分配見表3，計算萃取級數n與萃取率E之間的關系為：n= -lgB/lg（1-E）， B為純化倍數。
以1.0L原料液（表1）為計算基準，取純化倍數B=3000，計算得萃取級數N=9的數據見表4。
由表3、表4，計算得pH=3.0時，各組分在萃取第9級的分配含量見表5。
3.3反萃級數
根據反萃過程物料平衡關系推導出金屬在反萃級的分配見表6，計算得反萃級數n與萃取率E之間的關系為：n= -lgB/lg（1-E），B為純化倍數。
3.3.1 反鈷級數
根據表5，取反鈷有機yn=1.0g，計算得反鈷級數N=9時的數據見表7。
由表6-7中參數，計算pH=4.0時，各組分在反鈷第9級的分配含量見表8。
3.3.2 反錳級數
根據表8，取反錳有機yn=0.5g，計算反錳級數N=6時的數據見表9。
由表6和表9中參數，計算pH=2.5時反錳第6級各組分的分配含量見表10。
4 萃余液和反錳液的組成
實際操作中，反鈷水相（表8）通常匯入萃取進料級，則P204萃取率隨水相體積的增大而降低。按照萃取率E、分配比D和相比O/A關系式（式3），計算得萃取過程中鈷、錳實際萃取率EO/A，計算過程見表11。
綜合上述表中參數，計算得鈷、錳的回收率分別為98.82%和93.47%。
結語
本文計算的萃取箱的萃取級數、反鈷級數、反錳級數、相比O/A、各級中鈷、錳組分的分配等工藝技術數據與實際生產中基本一致，可供P204萃取分離鈷、錳萃取箱的設計者和操作者參考。
參考文獻
[1] 王成彥，王含淵，江培海等.萃取分離鈷錳鐵試驗研究[J]. 有色金屬（冶煉部分），2006（5）：2-5.
[2] 張征林，黃寧平，路春娥.萃取分離催化劑母液中鈷和錳[J]. 水處理技術，1993（2）：87-92.
[3] 王勝，王玉棉，趙燕春等.協同萃取分離鎳鈷[J]. 有色金屬，2010（3）：65-68.
[4] 陳家鏞主編.濕法冶金手冊[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2005.
