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·H2O、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：反应温度为250℃、搅拌速度为300r/min、酸矿比为0.45g(H2SO4)/g(矿),保温时间为1.5h。在此条件下,浸出液成分为：酸度为29.5g/L, Fe3+浓度为1.40g/L,Ni2+浓度为1.89g/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·H2O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·H2O浓度为1.5mol/L,油相体积分数为50%,制乳搅拌速度4000r/min,制乳搅拌时间20min；分离时,乳水比为1：3,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1：3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Span80: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5μs/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,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·H2O体系乳状液膜反应的时间级数为2,浓度级数为1,时间级数大于浓度级数；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间级数与浓度级数相等,且均为1,该体系乳状液膜反应为准一级反应过程；两体系乳状液膜反应提取速率随温度升高变化不大,反应表观活化能较小,NaOH体系和Na2S体系反应属于扩散控制过程。乳液破乳是影响乳状液膜技术应用的一项重要工作。分别采用超声波破乳、离心破乳、加热破乳、加热-离心联合破乳,以及超声-加热联合破乳法,乳液破乳研究结果表明,采用加热-离心联合破乳法,NH3·H2O、NaOH和Na2S三种乳状液膜的破乳率分别为98%、96%、98%。乳液破乳中发现NaOH和Na2S体系乳状液破乳比NH3·H20体系破乳难度大,这是由于前两种体系的乳状液膜反应过程中,在内水相有固体沉淀物生成,乳状液的“固体稳定作用”使之破乳较困难。本论文采用延长破乳时间的方法,也可获得较理想的破乳率。采用红外光谱和拉曼光谱法,对乳状液膜的膜内反应过程进行研究。红外光谱法研究发现,提取镍后的乳液在467cm-1处有特征峰出现,该峰归属于膜相络合物[Ni(TBP)n]2+的特征峰。拉曼光谱研究发现,提取镍后的乳液在510cm-1处有特征峰出现,该峰归属于膜相络合物[Ni(TBP)n]2+的拉曼峰。破乳后油相与原始油相的红外光谱和拉曼光谱相比较,吸收峰的位置与强度均无变化,说明油相可以重复利用。红外光谱和拉曼光谱法均证明NH3·H2O、NaOH、Na2S三种乳状液膜体系膜内反应的发生,且膜相可以循环利用。采用加压酸浸-乳状液膜法提取红土矿中的镍,按照“制乳-分离-破乳-再制乳-再分离”,如此循环对实际体系进行实验研究,结果表明提取效率可达92%以上。本论文所选用的三种乳状液膜体系,在应用于提取红土矿酸浸液中镍时,实验效果均比较稳定,且液膜可以循环利用。乳状液膜技术可推荐为红土矿加压酸浸项目的扩大试验应用,本实验中所取得的各个工艺参数可作为今后工业试验的参考和依据。