在镍钴湿法生产过程中，从含镍钴溶液到生产出符合一定标准的镍和钴产品，中间必须经过杂质去除（净化）及有价金属元素的分离富集等工序。目前镍钴提取冶金工业上应用的溶液净化和分离富集方法主要有化学沉淀、溶剂萃取和离子交换等三种。
一、化学沉淀法
化学沉淀法是最常用的溶液除杂和分离方法，镍钴提取冶金工业上主要应用水解沉淀、硫化物沉淀、难溶盐沉淀和置换分离等工艺。
（一）水解沉淀
水解沉淀
水解沉淀的原理是不同金属氢氧化物在水中具有不同溶解度或溶度积，因而具有不同的开始沉淀的pH值，通过控制溶液中沉淀pH值，则可将要求从溶液中除去的离子以氢氧化物的形式沉淀，有时需要辅之以氧化还原电位的控制。一些金属氢氧化物25℃的溶度积及根据Eh－pH图获得的开始沉淀的pH值列于表1，供设计水解沉淀净化方案时参考。工业常用的水解沉淀工艺包括氧化水解除铁、氧化水解分离镍和钴等。
表1 某些金属氢氧化物的PKSP及开始沉淀的最低pH值
氢氧化物 | PKsp | 开始沉淀pH值 | 氢氧化物 | PKsp | 开始沉淀pH值 |
Co（OH）3 | 43.8 | 0.5 | Cu（OH）2 | 19.3 | 5.0 |
Sn（OH）4 | 56.0 | 0.5 | Fe（OH）2 | 15.3 | 5.8 |
Sn（OH）2 | 27.8 | 1.5 | Zn（OH）2 | 16.3 | 6.8 |
Fe（OH）3 | 38.6 | 2.2 | Pb（OH）2 | 14.9 | 7.2 |
Pt（OH）2 | 35.0 | 2.5 | Ni（OH）2 | 18.4 | 7.4 |
Pd（OH）2 | 31.0 | 3.4 | Co（OH）2 | 15.7 | 7.5 |
In（OH）3 | 33.2 | 3.5 | Ag2O | 7.71 | 8.0 |
Ga（OH）3 | 35.2 | 3.5 | Cd（OH）2 | 5.26 | 8.3 |
Al（OH）3 | 32.7 | 3.8 | Mn（OH）2 | 13.4 | 8.3 |
Ni（OH）3 | 4.0 | Mg（OH）2 | 11.3 | 9.6 |
针铁矿法除铁也是一种水解沉淀工艺。形成针铁矿（FeOOH）晶体的主要条件是：低浓度Fe3＋、pH=3～5、高温（≥90℃）。常用方法是先将Fe3＋还原成Fe2＋，然后中和到要求pH值，高温下再使Fe2＋缓慢氧化。这样得到的沉淀是FeOOH而不是Fe（OH）3，易于过滤。在镍钴生产中，常用高镍锍作还原剂，空气作氧化剂。形成针铁矿的另一种方式是在大容量已除铁溶液中以喷淋方式加入欲净化除铁溶液，在充分搅拌下，Fe3＋总体浓度不高（＜1g/L），在空气氧化条件下加入中和剂可形成FeOOH。这样，溶液不用先还原，再氧化。
（二）硫化物沉淀
硫化物沉淀是分离镍、钴、铜等有价金属的常用方法，硫化剂多为Na2S、NaHS和H2S。一般金属硫化物在水中的溶解度都很小，常用于从镍钴溶液中沉淀分离铜，也用于从红土矿浸出液中沉淀分离铜、镍、钴。当用H2S作硫化沉淀时，形成硫化物的平衡pH值取决于该硫化物的活（浓）度积、溶液中金属离子浓度及离子价数。25℃及常压下，H2S沉淀硫化物时的平衡pH值列于表2。
表2 不同离子浓度时形成硫化物的平衡pH（25℃及常压）
硫化物 | CMe=1mol/L | CMe=10－4mol/L | 硫化物 | CMe=1mol/L | CMe=10－4mol/L |
HgS | －15.00 | －13.00 | CdS | －2.50 | －0.25 |
Ag2S | －14.00 | －10.60 | ZnS | －0.53 | 1.47 |
Cu2S | －12.35 | －8.35 | CoS | 0.85 | 2.85 |
CuS | －6.55 | －4.55 | NiS | 1.24 | 3.24 |
SnS | －3.00 | －1.00 | FeS | 2.30 | 4.30 |
PbS | －2.85 | －0.85 | MnS | 3.90 | 5.90 |
（三）难溶盐（化合物）沉淀法
最常用的难溶盐（化合物）沉淀法是黄钠铁矾工艺除铁。黄钠铁矾是两种以上硫酸盐的复盐，通试为Na2Fe6（SO4）4（OH）12或Me＋Fe3（SO4）2（OH）6、Me2＋Fe6（SO4）4（OH）12,具有结晶好，易过滤的优点。通式中，Me＋一般为Na＋、K＋、NH4＋或H3O＋,其中以钾钒最稳定，沉降性能最好。
（四）置换沉淀
通常的置换沉淀是电负性金属从溶液中置换出电正性离子，如镍粉除铜。广义上说，置换沉淀还包括固休物料与溶液反应，其中固体中某一元素与溶液中的金属离子交换位置，如利用Ni2S3从溶液中沉淀铜。
二、溶剂萃取分离
溶剂萃取是分离和富集金属离子的常用方法之一，在有色金属湿法冶金领域有着广泛的工业应用，在镍钴提取工业中的应用也正在走向成熟。
溶剂萃取是利用有机相从不相混的液相中把某种物质提取出来的一种分离方法。溶剂萃取法的工艺过程包括萃取、洗涤和反萃三个阶段。萃取是使水相中某些物质转移到有机相，洗涤是使进入有机相的杂质回到水相（洗涤液），反萃是使被萃物质（目标组元）从有机相转移到水相（反萃剂），以便进一步处理成产品。有些萃取剂在萃取前需要进行预处理（如皂化等），以保证萃取条件。
溶剂萃取工艺的关键是萃取剂的选择。除经济效益外，选择萃取剂的基本原则为：
1、选择性好，容易实现金属分离；
2、良好的萃取动力学性能，平衡速度快；
3、大萃取容量，萃取剂用量少；
4、在水相虽的溶解度小，且化学稳定性好；
5、易与稀释剂互溶，混合后具有良好的分相性能，不易产生第三相。
溶剂萃取在镍钴冶金中的应用主要有两方面：一是从主金属溶液中将杂质元素萃取除去，或相反，将主金属离子萃取出来；二是将性质相近的镍和钴分离。
在工业生产中，往往采取多级萃取流程。因有机相和水相流动方式不同，多级萃取又分为逆流萃取、错流萃取和分馏萃取等多种方式，如图1所示，分馏萃取是逆流萃取上加入有机相的洗涤段。
图1 萃取流程
a－三级错流萃取；b－三级逆流萃取
F－料液；S－有机相；E－萃取液；R－萃余液
镍钴提取工业中，溶剂萃取主要用于镍和钴的分离，以及分离铜铁等杂质。硫酸介质中常用CYANEX272、P507或N235萃取分离钴和镍，CYANEX272是新开发的萃取剂，其分离系数比P507大－个数量级。杂质（铁、铜、锌）的萃取分离常采用P204。氯化介质中常用铵类萃取剂。一些用于镍钴分离的新萃取正在研究开发中。
三、离子交换
通过离子交换树脂的吸附和解吸，可从溶液中脱除特定的离子。离子交换法一般用来处理低浓度（如浓度小于10－6mol/L）的稀溶液，当溶液浓度较高时（如高于1%），采用这种方法的分离效果不大。离子交换的主要工业应用是微量杂质的深度净化，在镍钴湿法冶金中用于脱铅和锌，以及用于微量铜的脱除。
用于镍钴分离的离子交换工艺的研究也较活跃，提出了一些有潜在工业应用前景的新型离子交换树脂。
QQ交流群
