硫代碳酸镍法从镍溶液中分离铜的基础研究

针对镍冶金过程中铜镍深度分离的难题，提出采用硫代碳酸镍作为选择性除铜试剂。利用铜对硫的高度亲和性，与试剂中含有多个硫原子的硫代碳酸根及其同系物发生"劫硫"反应而沉淀除去。探索实验结果表明，硫代碳酸镍对镍电解阳极液中铜有较好的选择性。经检索，未见同类报道。.本项目针对这一新除铜方法，研究硫代碳酸盐生成的反应机理及反应程度对其与铜反应的影响机制、硫代碳酸根同系物的生成条件及其与铜的作用行为、硫代碳酸根的活性保持能力以及除铜过程中硫代碳酸根与铜离子间的"劫硫"反应机理及"劫硫"程度控制等相关应用基础问题，为除铜新工艺的开发提供理论支撑。

针对镍冶金过程中铜镍深度分离的难题，提出采用硫代碳酸镍作为选择性除铜试剂。本项目就这一新除铜方法，研究了硫代碳酸根同系物生成/解离机制，发现：随着Na2S与CS2反应时间的增加，溶液中的S/C在逐渐下降，CS2的反应深度大于100%，硫代碳酸钠同系物均以开链共轭双键C=S形式存在。通过极谱分析法测定平衡溶液体系中HS- 浓度，再借鉴原用来描述硅酸盐熔体聚合行为马森模型，得到聚合硫代碳酸根离子（CS32-、C2S52-、C3S72-、C4S92-、C5S112-、、、）浓度分布规律。升高Na2S与CS2反应温度，有利于硫代碳酸根同系物解离成CS32-。通过数据拟合，得到聚合反应的ΔHθ、 ΔSθ 分别为 -39. 0kJ•mol−1、- 141.9 J•K−1 mol−1。 .研究了硫代碳酸镍的生成及其活性维持行为及调控，得到了最佳的硫代碳酸镍的生成及其活性维持规律：CS2反应深度及镍用量增加，除铜能力增加；硫代碳酸镍陈化时间的延长、合成硫代碳酸镍的温度和合成时间增加，除铜能力下降；随着老化时间的增加，硫代碳酸镍的除铜能力逐渐衰减。Ni2+ 易和CS32-络合，形成可溶性的Ni(CS3)22-络合物，此络合物不稳定易分解。.研究了铜离子与硫代碳酸根间的“劫硫”反应机理及“劫硫”程度，发现：硫代碳酸钠与氯化铜/镍反应时，部分CS32- 氧化成SO42-,产生H+。Cu能劫NiCS3中的S，形成CuS。pH在3-4.5范围内，CuS含量随pH升高而增加；随着反应时间的延长，CuS的含量先上升然后保持72%左右。随着Cu2+/Na2CS3摩尔比的增加，CuS含量先升高后降低，当倍数为2倍时，劫硫程度最大。经动力学研究，得到Cu2+与硫代碳酸镍发生劫硫的表观活化能为17.43kJ/mol。. 本项目查明了硫代碳酸盐与铜作用行为机制，为除铜新工艺的开发提供理论支撑。 . 在该项目经费的资助下，已发表SCI论文2篇，授权发明专利4项。完成了项目计划书的研究任务。