乳状液膜技术提取红土矿浸出液中镍研究

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1、ADissertationinNonferrousMetallurgyStudyonExtractionofNickelfromaLeachingSolutionofLateriteOresthroughEmulsionLiquidMembraneTechnologyByJiangChengzhiSupervisor：ProfessorZhangTing-anandProfessorZhaiXiu-jingNortheasternUniversityDecember2012独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包

2、含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：善祜日期：助防斗．I学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时问为作者获得学位后：半年口一年口‘年半口学位论文作者签名：薯釉签字日期：加、≥．斗、1两年口导师签名：签字日期：东北大

3、学博士学位论文摘要乳状液膜技术提取红土矿浸出液中镍的研究摘要乳状液膜技术具有快速、高效、高选择性、经济节能等优点，本研究利用乳状液膜技术的上述优点，首次将其应用于提取红土矿浸出液中的镍。采用“水／油／水”型(W／O／W型)含有流动载体的乳状液膜技术回收镍，以乳状液膜为研究对象，考查各因素对镍提取效果的影响，确定有效的液膜体系与工艺条件，不断提高镍离子的提取效果。采用内相为NH3"H20、NaOH、Na2S三种乳状液膜体系，进行乳状液膜稳定性、液膜提取效果、液膜传质机理、膜内反应、乳液破乳、膜相循环利用，以及实际应用方面的研究。采用加压酸浸法对红土矿进行浸出实验，确定浸出条件：反应温

4、度为250℃、搅拌速度为300r／min、酸矿比为0．459(HzS04)／g(矿)，保温时间为1．5h。在此条件下，浸出液成分为：酸度为29．59／L，Fe3+浓度为1．409／L，Ni”浓度为1．899／L，此时红土矿中镍的浸出率为95％。采用内水相络合乳状液膜法，制成NH3"I-120体系乳状液，通过考查各因素对乳状液稳定性和液膜提取效果的影响，确定该体系制乳和分离条件为Span80：TBP：液体石蜡：煤油=5：4：2：89(体积比)，内水相NH3·H20浓度为1．5mol／L，油相体积分数为50％，制乳搅拌速度4000r／min，制乳搅拌时问20rain；分离时，乳水比为1

5、：3，外水相Ni2+浓度为500mg／L，此时该体系乳状液膜法对镍的提取效率可达90％。采用乳状液稳定性和液膜提取效果相结合的方法，确定NaOH体系制乳和分离条件为Span80：TBP：液体石蜡：煤油=6：4：2：88(体积比)，内水相NaOH浓度为0．3mol／L，油相体积为50％，制乳搅拌速度为4500r／min，制乳搅拌时间为20min。在乳水比为l：3的条件下，提取分离Ni2+浓度为300mg／L的外水相，镍的去除率可达91％。基于内相沉淀乳状液膜法，工艺简单、富集比高的优点，制成Na2S体系乳状液，并采用乳状液稳定性和液膜提取效果相结合的方法，确定其制乳和分离条件为Spa

6、n80：TBP：液体石蜡：煤油=5：4：2：89(体积比)，内水相Na2S浓度为0．3mol／L，油相体积分数为50％，制乳搅拌速度4000r／min，制乳时间20min，乳水比为1：4，外水相Ni2+浓度为500mg／L，此时该体系乳状液膜法对镍的提取效率可达91％。乳状液膜稳定性研究，采用电导率法和彩像显微法两种方法。电导率法是利用油相与水相电导率的差异来研究乳状液的稳定性。对于W／O型乳状液，电导率越小，说明其连续相已经变成油相，乳状液更稳定。电导率法研究结果显示，乳状液电导率低于东北大学博士学位论文摘要59s／cm时，液膜稳定性较好。彩像显微法结果显示，乳状液液滴粒径越小，

7、小粒径液滴分布得越均匀，液膜稳定性越好。同时乳状液膜稳定性越好，对镍的提取效率越高。采用微分法、求表观活化能等方法研究乳状液膜传输镍离子的动力学过程，从理论上探讨乳状液膜法对镍的提取能力，以指导乳状液膜技术在红土矿湿法冶金中的应用。结果表明，NH3-H20体系乳状液膜反应的时间级数为2，浓度级数为l，时问级数大于浓度级数；同时该体系的提取速率随温度升高而增大，反应表观活化能较大，该反应属于化学反应控制过程。NaOH体系和Na2S体系乳状液膜反应的时问级数与浓度级数相等