镍、钴在元素周期表中为相邻元素,难以分离回收。作为微生物浸矿的后续工艺,低含量镍钴的分离回收更是面临很多的约束条件。针对低品位镍钴硫化矿的微生物浸出液具有酸度高、镍钴含量低且镍钻比高等特点,本文提出用协同萃取的方法分离微生物浸出液中的低含量镍钻。结合工业上常用于钴镍分离的有机磷酸性萃取剂P204、P507和Cyanex272等各自的特点和已有的研究成果,本文着眼于P507-Cyanex272钠皂的混合萃取体系,探索该混合萃取体系的协同效应,并与单一P507钠皂和单一Cyanex272钠皂对钻镍的分离效果做比较。找出P507-Cyanex272钠皂协萃体系分离钴镍的最佳工艺条件,并系统展开对该类协萃体系萃取动力学和萃取机理的深入研究,为协同萃取分离镍钴的工业实践提供理论指导。对比P507、Cyanex272、P507-Cyanex272三种萃取体系对镍钴的萃取分离效果研究表明:在初始pH值为1.5-2.2、平衡pH值为4.0-5.0条件下,协萃体系具有较好的镍钻分离效果;系统考察了协萃体系各影响因素对镍钻分离的影响,确定协同萃取的最佳工艺条件为:P-C(P代表P507,C代表Cyanex272)摩尔比3:2,皂化率60%,体积分数10%,相比O/A为1:4,萃取时间4min。在此条件下钻的一级萃取率为99.16%,镍钻分离系数为932.59。对P507-Cyanex272钠皂萃取Co(Ⅱ)的动力学过程研究结果表明:搅拌速度增大,萃取速率也增大;界面积增大,萃取速率亦增大;温度升高,萃取速率增大,萃取过程的活化能为23.76kJ/mol。判定此条件萃取过程为扩散-化学反应混合控制,反应区在有机相界面层或界面处,萃取动力学速率方程为:可能的化学反应控制步骤为:对P507-Cyanex272钠皂萃取Ni(Ⅱ)的动力学过程研究结果表明:萃取过程的活化能为16.63kJ/mol,此条件下P507-Cyanex272钠皂萃取Ni(Ⅱ)的过程为扩散控制过程;比较了镍钴的萃取动力学受有机相浓度和水相金属离子浓度的影响程度分别为:P507钠皂对Ni(Ⅱ)萃取的贡献相对Cyanex272钠皂较大;萃取速率对于Co(Ⅱ)浓度的敏感程度大于对Ni(Ⅱ)浓度的敏感程度;解释了本试验体系中Ni(Ⅱ)比Co(Ⅱ)萃取速率高的可能原因为:反应区可能从界面扩展到有机相一侧,Ni(Ⅱ)的萃合物与钠皂一样带有配位水分子,而Co(Ⅱ)须经历脱水过程且处于有机相的反胶束脱出多余水分子较为困难。对P507-Cyanex272钠皂协同萃取Co(Ⅱ)的机理的研究,确定了协萃络合物为Co(A1)(A2)(o),相应的萃取方程式为:确定了协萃体系中P507-Cyanex272钠皂、单一P507钠皂和单一Cyanex272内皂三种萃取方程式的反应平衡常数,分别为:10-1.40、10-0.52和10-0.30。并对比了单一P507、单Cyanex272和P507-Cyanex272协萃体系萃钴及镍的FT-IR结果,认为萃取机理为P-O-H键中H离子的取代反应,钻的四面体配位和镍的八面体配位结构是镍钻分离的主要依据,对低含量钴的萃取夹带入的一些水分子影响镍钻的四面体结构的形成,进而影响钻的萃取效果。最后根据前文的研究结果对白山的实际工业生物堆浸浸出液进行了全流程工艺处理。通过M5774萃取分离铜,低温黄钾铁矾法除铁,萃取剂P2O4进行深度除杂,溶液基本达到镍、钻分离的要求。通过P507-Cyanex272钠皂复配萃取剂进行镍、钴分离,钻的一级萃取率为91.52%,镍的萃取率仅为3.1%,镍、钻分离效果较好。