P204萃取分離鈷、錳過程解析

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；萃取；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

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