一种深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法

1.本发明涉及湿法冶金领域，涉及一种深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法。


背景技术：

2.有色多金属伴生矿物湿法冶金过程一般采取酸溶浸出方法提取金属成分，这使得浸出液中含有一定量的酸溶性硅，这使得浸出液在经过化学纯化除杂后硅含量仍然处于较高水平。如在使用氢氧化镍钴作为原料酸溶制备镍钴硫酸盐溶液时，浸出液在经过除铁铝，聚合硫酸铁除硅后，硅含量仍达0.01g/l左右，不满足部分产品的使用要求，如三元电池原料对硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰原料的要求为si含量≤0.005g/l；所以需采取后续工艺再次进行深度脱硅。
3.专利cn112143888a专利公开了“一种镍钴浸出液深度除硅的方法”该方法为在ph5.5-6.2进行一次除硅，然后送至树脂吸附二次除硅，除硅效果较好，但该方法调制ph值较高，大部分镍矿与铜、锌伴生，该工艺将造成铜锌组分大量损失，同时离子树脂再生使用氢氧化钙溶液，生成的硅酸钙会导致离子树脂床层中毒。专利cn113912127a公开了“一种硫酸锰溶液除硅的方法”该方法将硫酸锰溶液的ph调至4.5～5.5后，加入硫酸铝和氢氧化锆除硅剂进行反应，再加入聚丙烯酰胺絮凝剂，固液分离得到除硅后的硫酸锰溶液，该方法对原盐溶液中硅含量有区间下限要求，对料液要求较高，存在引入新杂质风险。
4.为使镍、钴、锰、铜、锌等金属溶液达到三元电池原料或电镀材料要求，需要对金属盐溶液进行深度除硅，以保证后续的运行，因此开发一种深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的工艺具有重要的现实意义。


技术实现要素：

5.基于背景技术存在的技术问题，本发明提供一种深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法。
6.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
7.一种深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法，该方法包括以下步骤：
8.(1)配置金属溶液并调节该多金属溶液为酸性；
9.其中：金属溶液为金属硫酸盐溶液，金属为镍、锰、钴、铜、锌、镁和铝中一种或多种，金属溶液的浓度为1～200g/l且金属溶液中含有杂质硅，硅的含量小于0.02g/l；
10.(2)将活性炭使用硫酸溶液进行清洗至无金属杂质脱出，然后置于邻苯三酚硫酸水溶液中将进行表面功能化，过滤，烘干，得到功能化活性炭柱；
11.(3)采用步骤(2)制得的功能化活性炭柱过滤多金属溶液，所得溶液即为深度脱硅金属溶液。
12.上述方法中：步骤(1)中酸性是ph值为1-2。
13.上述方法中：步骤(1)中金属溶液的浓度为小于100g/l。
14.上述方法中：步骤(2)中硫酸溶液为1～5mol/l。
15.上述方法中：所述步骤(2)中邻苯三酚硫酸水溶液的浓度为30-50g/l，邻苯三酚硫酸水溶液的ph值为1-2；活性炭与邻苯三酚硫酸水溶液的固液比为5～15：1。
16.上述方法中：所述步骤(2)活性炭比表面积大于1500m2/g；表面功能化的时间20-30min，烘干温度为60-80℃。
17.上述方法中：所述步骤(3)中，过滤的流速为4～6bv/h，活性炭的长径比为10：1。
18.上述方法中：步骤(3)吸附饱和活性炭经过稀硫酸溶液洗涤，使吸附的单硅酸以硅酸根形式进行脱附，再生后的活性炭循环使用。
19.本发明的有益效果：
20.常规活性炭中具有较多杂质且具有吸附金属离子的特性，如果直接用于脱除杂质硅，不仅会将其他杂质引入深度脱硅金属溶液中，而且会因为部分吸附金属离子导致金属组分损失。本发明先利用硫酸溶液对活性炭进行酸洗脱除其本身杂质，再利用邻苯三酚硫酸水溶液对活性炭进行表面改性，使邻苯三酚接枝生长于活性炭表面，利用邻苯三酚与金属离子、金属氧化物等不相容原理实现表面功能化活性炭对硅的选择性吸附。另外，本发明中的方法工艺路线简单，设备要求低，流程短，对原料适应性强、适合多金属混合溶液，硅除去率高、不产生废气等特点，因此具有显著的应用前景。
具体实施方式
21.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
22.实施例1
23.(1)配置镍(含量为40g/l)、锰(含量为22g/l)、钴(含量为17g/l)、铜(含量为12g/l)、铝(含量为9g/l)混合多金属硫酸盐溶液(金属总含量为100g/l，硅含量0.02g/l)ph值为1；
24.(2)将活性炭(比表面积1505m2/g,，活性炭的长径比为10：1)使用2mol/l硫酸溶液进行清洗至无金属杂质脱出，过滤，然后置于浓度为30g/l的邻苯三酚水溶液中，用硫酸调节溶液ph值为1，对活性炭进行表面功能化20min(活性炭与邻苯三酚水溶液液固比为10:1)，过滤，60℃烘干；
25.(3)将步骤1)得到的溶液以4bv/h的流速通过经预处理过功能化活性炭柱，使溶液中的单硅酸吸附在功能化活性炭中，得到深度脱硅金属溶液；
26.(4)吸附饱和活性炭经过ph值为6的稀硫酸溶液洗涤，流量为2bv/h使吸附的单硅酸以硅酸根形式进行脱附，再生后的活性炭循环使用；
27.实施例2
28.(1)调节镍(含量为36g/l)、锰(含量为24g/l)、钴(含量为19g/l)、镁(含量为17g/l)、铝(含量为4g/l)混合多金属硫酸盐溶液(金属总含量为100g/l，硅含量0.02g/l)ph值为2；
29.(2)将活性炭(比表面积1505m2/g，活性炭的长径比为10：1)使用2mol/l硫酸溶液进行清洗至无金属杂质脱出，过滤，然后置于浓度为50g/l的邻苯三酚水溶液中，用硫酸调节溶液ph值为2，对活性炭进行表面功能化处理30min(活性炭与邻苯三酚水溶液液固比为10:1)，过滤，80℃烘干；
30.(3)将步骤1)得到的溶液以6bv/h的流速通过经预处理过功能化活性炭柱，使溶液
中的单硅酸吸附在功能化活性炭中，得到深度脱硅金属溶液；
31.(4)吸附饱和活性炭经过ph值为5的稀硫酸溶液洗涤，流量为2bv/h使吸附的单硅酸以硅酸根形式进行脱附，再生后的活性炭循环使用；
32.实施例3
33.(1)调节镍(含量为36g/l)、锰(含量为22g/l)、钴(含量为11g/l)、铜(含量为17g/l)、锌(含量为4g/l)、镁(含量为3g/l)、铝(含量为7g/l)混合多金属硫酸盐溶液(金属总含量为100g/l，硅含量0.02g/l)ph值为1；
34.(2)将活性炭(比表面积1505m2/g，活性炭的长径比为10：1)使用2mol/l硫酸溶液进行清洗至无金属杂质脱出，过滤，然后置于浓度为50g/l的邻苯三酚水溶液中，用硫酸调节溶液ph值为1，对活性炭进行表面功能化30min(活性炭与邻苯三酚水溶液液固比为10:1)，过滤，80℃烘干；
35.(3)将步骤1)得到的溶液以4bv/h的流速通过经预处理过功能化活性炭柱，使溶液中的单硅酸吸附在功能化活性炭中，得到深度脱硅金属溶液；
36.(4)吸附饱和活性炭经过ph值为6的稀硫酸溶液洗涤，流量为2bv/h使吸附的单硅酸以硅酸根形式进行脱附，再生后的活性炭循环使用；
37.实施例4
38.(1)调节镍(含量为38g/l)、锰(含量为20g/l)、钴(含量为14g/l)、铜(含量为12g/l)、锌(含量为3g/l)、镁(含量为3g/l)、铝(含量为10g/l)混合多金属硫酸盐溶液(金属总含量为100g/l，硅含量0.02g/l)ph值为1；
39.(2)将活性炭(比表面积1505m2/g，活性炭的长径比为10：1)使用2mol/l硫酸溶液进行清洗至无金属杂质脱出，过滤，然后置于浓度为50g/l的邻苯三酚水溶液中，用硫酸调节溶液ph值为1，对活性炭进行表面功能化20min(活性炭与邻苯三酚水溶液液固比为10:1)，过滤，80℃烘干；
40.(3)将步骤1)得到的溶液以4bv/h的流速通过经预处理过功能化活性炭柱，使溶液中的单硅酸吸附在功能化活性炭中；
41.(4)吸附饱和活性炭经过ph值为6稀硫酸溶液洗涤，流量为2bv/h使吸附的单硅酸以硅酸根形式进行脱附；
42.(5)将步骤1)得到的溶液以4bv/h的流速通过步骤四再生后的活性炭柱，使溶液中的单硅酸吸附在功能化活性炭中，得到深度脱硅金属溶液；
43.(6)吸附饱和活性炭经过ph值为6的稀硫酸溶液洗涤，流量为2bv/h使吸附的单硅酸以硅酸根形式进行脱附；
44.对比例1
45.(1)调节镍(含量为38g/l)、锰(含量为20g/l)、钴(含量为14g/l)、铜(含量为12g/l)、锌(含量为3g/l)、镁(含量为3g/l)、铝(含量为10g/l)混合多金属硫酸盐溶液(金属含量为100g/l，硅含量0.02g/l)ph值为1；
46.(2)将活性炭(比表面积1505m2/g，活性炭的长径比为10：1)使用2mol/l硫酸溶液进行清洗至无金属杂质脱出，过滤，80℃烘干；
47.(3)将步骤1)得到的溶液以4bv/h的流速通过预处理过活性炭柱，使溶液中的单硅酸吸附在功能化活性炭中，得到深度脱硅金属溶液；
48.(4)吸附饱和活性炭经过ph值为6的稀硫酸溶液洗涤，流量为2bv/h使吸附的单硅酸以硅酸根形式进行脱附，再生后的活性炭循环使用；
49.性能测试实验
50.1、各实施例深度脱硅后溶液硅浓度及脱硅率如表1所列。
51.表1各实施例深度脱硅后溶液硅浓度及脱硅率
52.实例原浓度脱硅后溶液硅浓度(g/l)脱硅率/％10.020.002289 20.020.003085 30.020.001891 40.020.001791.5对比例10.020.009851
53.从表1实例1-3数据可知，该工艺具有优异的脱硅效果，可使脱硅后溶液硅含量满足5ppm以下指标，且该工艺适用性强，可适合多种不同混合硫酸盐溶液。同时根据实例4可以看出吸附剂具有优异的循环使用性能；对比例也表明对活性炭进行表面功能化处理对其吸附硅酸具有显著促进作用。

技术特征：
1.一种深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）配置金属溶液并调节该多金属溶液为酸性；其中：金属溶液为金属硫酸盐溶液，金属为镍、锰、钴、铜、锌、镁和铝中一种或多种，金属溶液的浓度为1~200 g/l且金属溶液中含有杂质硅，硅的含量小于0.05g/l；（2）将活性炭使用硫酸溶液进行清洗至无金属杂质脱出，然后置于邻苯三酚硫酸水溶液中将进行表面功能化，过滤，烘干，得到功能化活性炭柱；（3）采用步骤（2）制得的功能化活性炭柱过滤多金属溶液，所得溶液即为深度脱硅金属溶液。2.根据权利要求1所述的深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法，其特征在于：步骤（1）中酸性是ph值为1-2。3.根据权利要求1所述的深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法，其特征在于：步骤（1）中金属溶液的浓度为小于120g/l。4.根据权利要求1所述的深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法，其特征在于：步骤（2）中硫酸溶液为1~5mol/l。5.根据权利要求1所述的深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法，其特征在于：所述步骤（2）中邻苯三酚硫酸水溶液的浓度为30-50g/l，邻苯三酚硫酸水溶液的ph值为1-2；活性炭与邻苯三酚硫酸水溶液的固液比为5~15：1。6.根据权利要求1所述的深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法，其特征在于：所述步骤（2）活性炭比表面积大于1500m2/g；表面功能化的时间20-30min，烘干温度为60-80℃。7.根据权利要求1所述的深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，过滤的流量为4～6bv/h，活性炭的长径比为10：1。8.根据权利要求1所述的深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法，其特征在于：步骤（3）吸附饱和活性炭经过稀硫酸溶液洗涤，使吸附的单硅酸以硅酸根形式进行脱附，再生后的活性炭循环使用。

技术总结
本发明公开了一种深度脱除多金属混合溶液中杂质硅的方法，涉及湿法冶金技术领域。该方法包括以下步骤：(1)调节混合多金属溶液pH值；(2)将活性炭使用2mol/L硫酸溶液进行清洗至无金属杂质脱出，过滤，然后置于邻苯三酚硫酸水溶液中将进行表面功能化，过滤，烘干；(3)将步骤1)得到的溶液通过功能化活性炭柱，所得溶液即为深度脱硅金属溶液；(4)吸附饱和活性炭经过稀硫酸溶液洗涤再生后循环使用。本发明中的方法工艺路线简单，设备要求低，流程短，对料液适应性强、可对多金属混合料液进行除硅，硅除去率高、不产生废气等特点，具有广泛的应用前景。用前景。


技术研发人员：李明波 金奇杰 徐海涛 周长城 宋静 张凤丽
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/7/19