在电解二氧化锰的生产过程中,常采用BaS等硫化剂对浸出液中钴、镍等重金属进行硫化除杂,得到的净化硫化渣中含有大量的锰、钴、镍等有价金属。这些净化硫化渣大部分填埋于企业选定的渣场内,不仅造成有价金属的浪费,而且严重污染环境。为了回收净化硫化渣中的锰、钴、镍金属,本文以净化硫化渣为原料,提出软锰矿协同氧化浸出、P204萃取锰、P507-Cyanex301协萃体系萃取钴工艺,以实现净化硫化渣中回收锰、钴、镍金属,并同时研究了协同氧化浸出动力学及P507-Cyanex301协萃钴的动力学,主要研究结果如下:(1)净化硫化渣中锰、钴、镍的含量分别为:11.71%、含1.21%、0.97%,在矿渣比为1:12.5,始酸浓度为90g/L,液固比为7:1,温度为363K,浸出时间为180min的条件下进行协同氧化浸出,锰、钴、镍的浸出率达到最高,其最高浸出率分别为:93.5%、87.4%、86.3%。(2)分析了协同氧化浸出过程的动力学机理,结果表明,该过程主要控制步骤为内扩散控制,表观活化能为:51.24kJ/mol,动力学方程为:1-2/3X-(1-X)2/3=e10.40·[H2SO4]1.2078·[MnO2/MS]2.339·exp(-51.4/T)·t(3)对锰、钴、镍浓度分别为:34.58g/L、2.81g/L、2.19g/L的协同氧化浸出液采用P204二级萃取锰-反萃钴、镍-反萃富集锰工艺。一级萃取在P204体积含量为30%,相比为2.5:1,pH 3.5,皂化率为30%的条件下,锰的萃取率为65.49%,二级萃取在P204含量为30%,皂化率为30%,相比(O/A)为2:1的条件下,锰的总萃取率达98.67%。载锰有机相经稀硫酸反萃钴、镍,在相比(O/A)10:1,酸度70g/L的条件下,钴、镍的反萃率分别达92.1%、93.2%,载锰有机相中的钴、镍浓度均小于0.01g/L,可直接进行反萃富集锰。载锰有机相经稀硫酸反萃富集锰,在相比(O/A)4:1,酸度110g/L的条件下,锰反萃率达99.1%,载锰水相中锰的浓度达28.32g/L,钴、镍的浓度小于0.05g/L。(4)采用P507-Cyanex301协萃体系萃取分离钴、镍溶液。确定了该体系具有正协萃效应,协萃体系对钴、镍进行二级逆流萃取,在萃取剂体积含量为30%,相比(O/A)为1:2,萃取剂比例P/C(P507和Cyanex301的体积比)为1:2,皂化率为40%,外水相pH为4.0,萃取时间5min的条件下,钴的萃取率达99.2%,而镍的萃取率仅8.35%。并采用恒界面池法对协萃体系萃取钴进行了动力学分析,得到萃取动力学方程为:R=k[Co2+][P507]0.7332[301]0.5766。(5)锰、钴、镍含量分别为:11.71%、1.21%、0.97%的净化硫化渣经协同氧化浸出、萃取分离工艺后,锰、钴、镍的总收率分别为:84.7%、77.24%、71.62%。