离子交换法在镍湿法冶金工艺中的运用

刘伟鹏

摘要：结合生物冶金工程的研究成果，从镍湿法冶金工艺角度出发，详细描述离子交换法在处理低镍浓度复杂溶液体系中的研究进展。利用介绍离子交换反应原理、整合树脂、阳离子交换树脂、特种无机离子交换树脂等在湿法冶金镍离子富集分离应用等的研究进展，对离子交换法的具体运用展开了分析和阐述。本论文旨在确保镍-湿法冶金生产的稳定生产，从而能监督离子交换法的生产效率，为工业发展和经济效益的获取提供支持。

关键词：离子交换法；镍湿法；冶金工艺；创新应用

引言：在现今世界镍的消费增长量，速度远高于矿山产量速率的同时，随着镍矿资源品位的下降，浸出——溶液分离——电积湿法的具体制备流程，引发了各方面的广泛关注，认为适合于低品位镍矿的生物冶金技术已经能够从一定程度上解决镍金属矿产资源比较短缺的问题。国内外对于该问题进行了大量的研究和反思，通过广泛的研究之后，可以发现，常见的溶液分离技术可能会有化学沉淀，溶剂萃取法、膜分离技术、离子交换法等开始被广泛、大量的应用。

1.离子交换法的概念及分析

1.1离子交换法

离子交换法是一种非常常见的化学反应手段，其主要作用是去除杂质，在我国冶金生产行业内，离子交换法被大量应用，并因其独特的使用优势，稳稳占据了现有冶金行业中同类问题解决方案的“头把交椅”。采用离子交换法，能确保在镍湿法冶金工艺中的综合运用效果，其具体的应用过程，有助于利用离子交换树脂，将溶液中的某种离子交换了出来。这一系列过程可以使分离效率更高，离子交换的具体办法已经被大范围地应用于工业生产体系之内，在处理低浓度复杂体系的溶液中展现了较好的应用前景，具有很好的应用潜力。离子交换法在完成交换以后，能够进行再生，离子交换树脂采用有功能基团的高分子化合物，利用其不溶解水酸性和碱性添加溶液的特点，从而能够使高分子骨架这一活性基团的三维交联，便于聚合体在水溶液中成为有一定容胀度的不溶性固体，为下一步的冶金工业发展提供帮助性支持。

1.2离子交换法的使用优势

离子交换法能够起到吸附和去除的作用，运用效果极为显著，通过硬水软化和去离子法在离子交换中得以应用，很好的去除了多余物质。软化是水质硬度降解的一种方式，在处理完成之后，软化内部的球状树脂可完成钠离子、钙离子/镁离子的交换。离子交换法利用圆球形的树脂进行过滤，离子与固定树脂的离子交换和处理之后，利用氢离子交换阳离子，再利用氢氧根离子交换阴离子，当这个过程完成之后，形成离子交换床中的吸附和去除效果。离子交换法和其他纯化水质方法相结合，在自由运用时，可有效去除离子。在利用树脂吸附的时候，分析所含金属离子的浓度，并对树脂溶液的添加进行严格控制，从而能够保证良好的应用效果，实现有效提升镍湿法冶金工艺生产效率的效果。这种方法可保证生产的稳定性，将离子交换法应用到其中，从而能从低浓度生物浸出液、螯合树脂、特种无机离子交换树脂、阳离子交换树脂等方面，对离子交换法在镍湿法冶金工业中的具体运用展开应用。

2.离子交换法在镍湿法冶金工艺中的运用

2.1螯合树脂在回收镍中的应用

Dower M 4195树脂是一种大孔型的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物链合上弱碱性螯合树脂，这是双吡啶甲基胺基团状的树脂，对离子交换的实用性有明显的促进作用。Claudia等研究者认为，这种螯合树脂能够吸附含锰溶液中的重金属离子，吸附作用明显，并研究了其对应的金属离子流出曲线，认为螯合树脂对金属离子的吸附性能是有区别的，其吸附力的大小成一定的规律排列，并不是对所有的金属离子都拥有同样的吸附能力。根据Claudia等研究者的多次实验测定，Cu＞Ni＞Pb＞Fe＞Co＞Mu，这个吸附能力的大小排列关系式跟静态吸附实验的结果有非常密切的关系，螯合树脂对镍离子的最大吸附量为2.0mol/kg，对Ni的最佳吸附酸碱值为pH值=2。在固定离子吸附床实验中的吸附实验数据表明，如果在pH值=1.95料液中，设定Ni=0.02%的情况下，Al离子为1.2%，使用螯合树脂可以将镍离子和其他离子分离，比如完美地利用Dower M 4195树脂分离镍离子和铝离子。研究者还尝试利用螯合树脂对镍离子、钴离子等进行分离，由于螯合树脂的吸附能力对每种不同的金属离子均有效，因此，采用螯合树脂分离pH值=1情况下，溶液中的镍离子可达回收率为25%左右。但是其他类型的树脂回收率则＜5%，如强酸型树脂、亚氨基二乙酸树脂等。

2.2阳离子交换树脂

阳离子交换树脂IRN77可被用于钴离子和镍离子的回收，IRN77树脂的骨架为苯乙烯-二乙烯苯共聚物，功能团为磺酸基属于强酸性树脂。在Kang等研究者的研究下，当采用IRN-77树脂处理废水中的Co2、Ni2、Cr2等离子的时候，当树脂的最佳加入量保持在0.6g/100ml的时候，溶液中的树脂和溶液中的金属离子最佳浓度为200mg/L，此时的树脂将会对金属离子进行吸附，其平衡时间为1小时左右。树脂上硫酸功能团具有脱氢作用，此时IRN-77的溶液的pH值将随着反应的变化而降低。IRN-77树脂对3种离子的吸附顺序为Cr3+＞Co2+≈Ni2+，最终试验的pH值一般维持在4左右。

结束语：综上所述，离子交换法目前被广泛地应用在镍钴湿法冶金技术的应用中，离子交换法迅速发展被大量应用，其应用被证明为简化工艺流程，可降低应用成本，并对环境友好，有很好的镍钴分离效果。这种离子交换树脂的合成技术与最终所取得的分离效果息息相关，得益于镍钴离子分离提取的实践经验，并为有关单位开发更多环境友好型的新树脂提供依据。

参考文献：

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