萃取法从电镀污泥中回收镍的试验报告
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萃取法从电镀污泥中回收镍的试验报告
电镀污泥的处理流程（三）
一、前言
电镀污泥在经过黄钠铁矾法除铁、N902萃取铜后，富镍溶液中还含有铁、少量的铜、钙和镁等杂质，必须除杂后才能制得符合工业标准的硫酸镍。
进一步处理铜的萃余液最主要的工作就是镍锌分离和镍的净化。
提铜后的富镍溶液沉淀法除去铬和钙镁，经过压滤，压滤渣送固化场固化处理，滤液用P204萃取液萃杂，进一步深度除杂后得到工业级的硫酸镍溶液。
在这个过程中，镍的损失很少，通过提纯，镍的回收率可达98％。
部分清洗废水送中和污水处理池处理达标后排放。
二、P204的萃取机理
（1）P204是一种酸性萃取剂，分子量为322.43。
为浅黄色透明油状液体，不溶于酸性或碱性溶液，易溶于煤油等有机溶剂，密度为0.9694 ---0.97 g/cm3。
P204萃取剂分子中，保留了一个可以离解的氢原子，所以有酸性。
P204的萃取过程是阳离子的交换过程，即P204中的H+与金属阳离子（M（H2O）m2+）交换，使水溶液中的金属转入有机相，有机相中的H+转入水相中。
（2）P204萃取金属次序（硫酸盐体系中）：Fe3+〉Zn2+〉Ca2+〉Al3+〉Cu2+〉Fe2+〉Mn2+〉Co2+〉Mg2+〉Ni2+，因此控制适当的条件就可以把溶液中的Fe、Ca、Mn等杂质萃入有机相，达到除杂的目的。
（3）为了维持萃取过程中的pH，萃取前，预先将P204 与液碱反应制成钠皂。
因P204是酸性萃取剂，在萃取过程中会有H+析出，会降低水相的PH值，使萃取过程难以进行，为了维持萃取的进行使萃取过程中的PH变化不大，所以，一般在萃取前将有机相制成碱性的。
一般制成钠皂。
浓液碱的质量浓度为400----500g/l,主要反应：（HL-----P204，Me-----金属离子）
制皂：HL+NaOH=NaL+H2O
萃取：2NaL+Me2+=2Na++MeL2
反萃：MeL2+2H+=Me2++2HL
(4)萃取剂的浓度越大，或PH越高，越有利于萃取进行。
但PH升高到一定程
度，金属离子会发生水解沉淀。
由于镍的萃取pH在4.5-5.0左右，所以一般萃取镍时，溶液的pH为4.5-5.0，以保证镍的净化完全。
三、镍的净化工艺流程
一）铬和钙镁的除去
1 、工艺流程
由于N902的萃余液中一般含有铬和钙镁，为了在下一步P204的顺利
萃取，一般需要先除去铬和钙镁。
具体流程如下：
2、工艺参数
除铬的工艺的技术参数是：
1)温度90度左右，
2)pH5
3）、加入20%NaCO3
除钙镁的工艺参数为
1)温度90度
2)pH5.0
3)按照钙镁含量的1.5倍加入氟化钠（本实验中的钙镁含量一般在2-3g/L左右）
4、用氨水和磷酸检测溶液中的钙镁残量，直至检测无沉淀为止
二）P204萃取净化流程
1、方法原理：利用酸性阳离子萃取剂P204萃取在pH为5时，镍的萃取效
果基本没有，而铜锌铁的萃取效果很好，从而实现分离的目的。
2、条件要求：由于反应过程会产生H+降低pH，一般会采取制取钠皂萃取。
根据实验钠皂在50%时效果最佳。
根据料液要求，有时还需制取镍皂。
镍皂是利用钠皂制取的。
萃取剂：20%的P204溶液（1升的磺化煤油加入200克P204）
钠皂的制取：50%皂化（每升萃取剂加入40mL20%NaOH溶液）
料液要求：铜锌铁含量低于0.001g/L；
中性浸出：pH=5
硫酸镍的成品要求：98%以上
相比：1：1
说明：1）制钠皂时再加入20%NaOH 溶液溶液后，需搅拌1分钟左右在进行萃取；
2）萃取的级数的确定需要检测萃取液中的铜的残留量和pH ，铜的含量小于0.002g/L 、pH 在4.5-5.0时表示合格；
3）洗镍的级数是看反洗溶液的颜色为无色是即为最后一级来确定的（实验中一般在三级反洗后即可以）；洗镍时，注意测量洗镍液的pH ，当pH 大于2.0时，需加入硫酸（试验中1L 洗镍液加入10mL18N 硫酸）调节pH 至2.0以下；
4）反锌级数是按照料液中的锌含量来确定的（本实验中一般的锌含量在6g/L 左右，只需3-4级反洗即可） 4、萃取结果的检测
由于P204萃取金属次序（硫酸盐体系中）为Fe3+〉Zn2+〉Ca2+〉Al3+〉Cu2+〉Fe2+〉Mn2+〉Co2+〉Mg2+〉Ni2+，而料液中的Fe2+、Mn2+、Co2+、Mg2+基本没有，所以一般情况下检测料液的萃取有没有到达标准都采取测定料液中铜的含量，当铜含量小于0.002g/L 是表示萃取合格。
下表是实验中的萃取检测铜含量的结果
样品编号
萃取次数
取样数量（mL ） 铜含量（mg/L ）
1
三级(第一次萃取)
1
<0.002 2 四级
1 <0.004 3
六级（富含有机物的料液）
1
<0.002
通过对上表的分析可知，一般的镍的萃取净化需要4-6级萃取，就可以达到净化标准。
5、镍锌分离效果的测定
镍锌的分离比一般是指萃取后反锌液中的镍锌比例，一般采取测定一级反锌液来测定其中的锌镍。
具体数据如下表：
样品编号 测量元素 取样数量
测量数据测量结果萃取前含量(g/L) 锌镍分离比 P204萃取回收率
一级反锌液1# Ni 2 0.037 0.0065 55.34 99.9% 一级反锌液2# Zn 1 23.0 46.0 6.20
2139
一级反锌液2#
Ni
2
0.089
0.019
55.5
99.9%
一级反
Ni 2 0.170 0.032 72.9 99.96% 锌液3#
从上表中可看出，P204对于镍锌的分离效果很好，分离比平均都达到了2000以上，而且在三到四次萃取后，一级反锌液中的锌含量能达到50g/L左右。
三）、碳酸镍的制取
萃取分离后，虽然除去了大部分的金属离子，但由于溶液中含有的酸根较复杂，且含有大量有机物和钠离子，影响了硫酸镍结晶的质量。
所以首先将萃余液中的镍变成碳酸镍沉淀，从而分离有机物和钠离子；再将碳酸镍用浓硫酸溶解，使酸根统一为硫酸根，再浓缩热结晶。
1、具体的工艺条件是：
1）、加热至90度；
2）、加20%碳酸钠调节pH至9.0左右，
3）、检测滤液中的硫酸根离子，至没有为止（用氯化钡溶液检测滤液，至没
有白色沉淀为止）；
2、工艺流程为：
说明：溶解碳酸镍时，pH控制在2左右；溶解后每升硫酸镍溶液加入一克左右的活性炭，再过滤。
四）、硫酸镍结晶
硫酸镍结晶有多种形态，结晶水的数量也不同，工业生产产生的硫酸镍一般为六个结晶水。
在不同温度下，硫酸镍的六水结晶体也不同，分为α和β两种。
我们需要的产品为α型，为宝蓝色，结晶温度在30-50度之间。
由于钠盐的结晶温度在30度左右，为了减少钠盐的干扰，所以我们实际结晶时的温度为35-50度。
通过实验知道，结晶结果与温度的升降速度关系不大，只与温度范围有关。
在实际结晶时，我们发现在pH值大于2.0时，晶体表面有白色，不亮泽；但pH小于2.0时，晶体光泽度较好。
也就是说硫酸镍一般在酸性条件下结晶较好。
实验中还发现，结晶浓缩液的比重对晶体颗粒大小影响较大，一般作为晶种的浓缩液比重为1.46-1.48之间，结晶浓缩液的比重在1.54-1.58之间。
比重过大时晶体较多但都是细结晶，颗粒较小；比重过小时达不到结晶条件。
经过进一步实验了解到，结晶颗粒大小，与加入的浓缩液的次数也有关。
在有细结晶的溶液中，加入浓缩好的硫酸镍液，继续结晶，晶体颗粒变大，且颗粒比较均匀。
综上所述，硫酸镍结晶时的条件是：
1、温度为35-50度；
2、pH为2.0以下（最好在1.5左右）；
3、结晶浓缩液比重在1.54-1.58之间（晶种浓缩液比重为1.46-1.48）。
四、实验结果
1、由下表可知，P204在萃取过程中对镍的回收率为：
2、通过镍的净化处理过程，达到了镍的净化目的，镍锌分离比在2000以上
五、三废的处理
在萃取净化镍的过程中，会产生废渣废液，这些废渣废液需要进一步处理，以免产生二次污染。
在本实验中产生的主要废渣有铬渣和钙镁渣。
铬渣一般可以再次提取铬制成铬酸
钠或者将铬渣作为建筑材料使用；钙镁渣（基本为硫酸钙和硫酸镁）一般都作为制砖的原料使用。
废液主要是沉淀碳酸镍时的滤液，含有镍和有机物，可排入污水处理厂的含镍系统或者综合系统处理
六、结论
1、实验结果表明，P204在适当的条件下，能有效净化镍，对镍锌分离比可达2000以上。
2、萃取生产工艺具有高效、简洁等特点，容易实现操作自动化，规模化。
3、从电镀泥中回收有价金属镍锌，做到资源再利用，在减轻环境污染的同时产生经济效益，达到整个工艺的有效有利的循环运行。
