固－液－液三相萃取分離方法
2023-09-12 05:26:15
專利名稱：固－液－液三相萃取分離方法
技術領域：
本發明涉及不同金屬元素的分離方法，可用於溼法冶金中不同金屬組分的分離純化過程，屬於溼法冶金領域。
背景技術：
在溼法冶金中採用的萃取分離方法，最常用是液-液萃取方法，但這種方法在實際應用當中，常碰到很多局限性。例如，為了除去硫酸鎳溶液中的鐵，可以用酸性萃取劑二(2-乙基己基)磷酸將鐵離子從硫酸鎳溶液中萃取到有機相中去，其萃取反應如下
從萃取機理我們看到，鐵離子從水相進入有機相的萃取過程伴隨著水相溶液酸度的升高，而酸度升高的一定值時，萃取平衡將不利於鐵的分離，因而當鐵的含量較高時，鐵將不能完全被萃取。用傳統的液-液萃取方法分離大容量、高濃度的鐵是比較困難的，必須通過很多級數的萃取，才能夠將鐵萃取完全，這樣就增加了工藝的難度和成本。當然也可以將萃取劑通過鹼處理轉變為鈉型再進行萃取，或加入鹼液維持pH值不變，但這樣將會給水相溶液中引入鈉離子，而增加了後處理過程的成本。因此傳統的液-液萃取方法分離不同金屬組分時，在被萃取的金屬含量較高的情況下，為了不給萃餘液帶來雜質，就必須通過多級萃取才能達到完全分離，這樣就使得分離過程變得複雜，分離成本提高。而近年來發展起來的各種新的萃取技術如固-液萃取技術、聚合物-鹽-水液-固萃取技術、液-液-液三相萃取技術、液膜萃取技術、超臨界萃取技術、雙水相萃取技術等，雖然在特定的體系中有其獨特的優越性，但對於上述大容量、高濃度的萃取問題，目前尚未有一個理想的解決方法在文獻中報導。因此，有必要建立一種適合大容量、高濃度萃取並且不給萃餘液帶來雜質的萃取技術。
發明內容
我們可以在上述萃取體系中加入氫氧化鎳固體沉澱，使之成為固-液-液三相萃取體系，則這個體系的萃取反應如下
因此，這種體系在萃取過程中，萃取過程和消耗體系中氫離子的固體溶解過程相互耦合，就可以保持體系酸度不變，同時還不引入其他雜質離子。因而在鐵含量較高的情況下，只要通過較少級數的萃取，就能夠將鐵萃取完全。萃餘液經過濃縮後，即可得到合格的硫酸鎳結晶。
因此，當我們將一種濃度較大的金屬離子從幾種金屬離子的混合溶液中萃取分離出來時，我們可以在萃取體系中加入另一種金屬的氫氧化物的固相沉澱，並控制其加入的量和速度，使萃取體系中的pH值維持在一定範圍內，同時使加入的固相沉澱能夠完全溶解，這樣我們就可以通過較少級數的萃取，就能夠將被萃取金屬離子萃取完全，同時又不給萃餘液引入雜質，因而這種萃取技術在溼法冶金中很適合於大容量、高濃度萃取過程，並且這種萃取過程不會給萃餘液帶來雜質。
具體實施例方式
用下列非限定性實施例進一步說明本發明的具體實施方式
和效果實施例1對含鎳30g/l、鐵60g/l的硫酸鎳和硫酸鐵的混合溶液進行鎳、鐵分離工藝流程的中試過程第一步，製備氫氧化鎳沉澱在萃取鐵以後的硫酸鎳溶液中加入20～30％的燒鹼溶液至pH為9.5，可生成無定型的顆粒較小的、易溶解的氫氧化鎳沉澱，用清水漂洗至基本無硫酸根。
第二步，用50％酸性萃取劑二(2-乙基己基)磷酸的煤油溶液進行兩級萃取，萃取的攪拌速度為500轉/分鐘後，水相的加入速度為40L/分鐘，有機相的循環速度為15L/分鐘，並控制氫氧化鎳沉澱的加入速度使萃取體系的pH值為2～3，同時使萃餘液中不含氫氧化鎳沉澱。
第三步，用2M鹽酸溶液對有機相進行一級反萃，鹽酸溶液的加入速度為15L/分鐘。
第四步，對反萃後的有機相進行一級水洗，水洗水流速度為20L/分鐘。
經過上述萃取後得到的萃餘液，含鎳93g/l，含鐵0.003g/l，萃餘液一部分用來製備氫氧化鎳沉澱，一部分濃縮後即可得到合格的硫酸鎳產品。
實施例2對含銅30g/l、鋅50g/l的氯化銅和氯化鋅的混合溶液進行銅、鋅分離工藝流程的中試過程第一步，製備氫氧化銅沉澱在萃取鋅以後的氯化銅溶液中加入20％的燒鹼溶液至pH為8，可生成無定型的顆粒較小的、易溶解的氫氧化銅沉澱，用清水漂洗至基本無氯離子。
第二步，用50％酸性萃取劑二(2-乙基己基)磷酸的煤油溶液進行兩級萃取，萃取的攪拌速度為600轉/分鐘後，水相的加入速度為30L/分鐘，有機相的循環速度為20L/分鐘，並控制氫氧化銅沉澱的加入速度使萃取體系的pH值為1.8～2.2，同時使萃餘液中不含氫氧化銅沉澱。
第三步，用2M鹽酸溶液對有機相進行一級反萃，鹽酸溶液的加入速度為15L/分鐘。。
第四步，對反萃後的有機相進行一級水洗，水洗水流速度為10L/分鐘。
經過上述萃取後得到的萃餘液，含銅79g/l，含鋅0.01g/l，萃餘液一部分用來製備氫氧化銅沉澱，一部分濃縮後即可得到合格的氯化銅產品。
實施例3對含鎳30g/l、銅50g/l的硫酸鎳和硫酸銅的混合溶液進行鎳、銅分離工藝流程的中試過程第一步，製備氫氧化鎳沉澱在萃取鐵以後的硫酸鎳溶液中加入20％的燒鹼溶液至pH為9.5，可生成無定型的顆粒較小的、易溶解的氫氧化鎳沉澱，用清水漂洗至基本無硫酸根。
第二步，用50％酸性鰲合萃取劑Lix64N的煤油溶液進行兩級萃取，萃取的攪拌速度為800轉/分鐘後，水相的加入速度為10L/分鐘，有機相的循環速度為10L/分鐘，並控制氫氧化銅沉澱的加入速度使萃取體系的pH值為1.8～2.2，同時使萃餘液中不含氫氧化鎳沉澱。
第三步，用2.5M硫酸溶液對有機相進行一級反萃，硫酸溶液的加入速度為15L/分鐘。。
第四步，對反萃後的有機相進行一級水洗，水洗水流速度為20L/分鐘。
經過上述萃取後得到的萃餘液，含鎳76g/l，含銅0.002g/l，萃餘液一部分用來製備氫氧化鎳沉澱，一部分濃縮後即可得到合格的硫酸鎳產品。
權利要求
1.一種對不同的金屬元素進行的萃取分離方法。其特徵在於對於含多種金屬離子的溶液，在加入液態萃取劑萃取某一種金屬離子的同時，加入另一種金屬的氫氧化物的固相沉澱。
2.按照權利1所述的分離方法，其特徵在於控制氫氧化物的固相沉澱加入的量和速度，使萃取系統中的pH值維持在一定範圍內，同時使加入的固相沉澱在萃取過程中能夠完全溶解。
全文摘要
本發明提供了一種不同金屬元素的分離方法，可用於溼法冶金中不同金屬組分的分離純化過程，屬於溼法冶金領域。固－液－液三相懸浮技術就是在三相共存的條件下進行萃取分離，這樣可以在被萃取金屬含量較高的情況下，通過較少級數的萃取過程的進行徹底的萃取分離，分離效果好，分離過程簡單，並且不給萃餘液帶來雜質，這就解決了傳統的液－液萃取方法分離不同金屬組分時，在被萃取的金屬含量較高的情況下，必須通過多級萃取才能達到完全分離，而使的分離過程變得複雜，分離成本提高問題，很適合於溼法冶金中大容量、高濃度的萃取過程。
文檔編號B01D11/00GK1657638SQ200410052529
公開日2005年8月24日 申請日期2004年12月7日 優先權日2004年12月7日
發明者謝逢春 申請人:翁源縣鵬瑞鎳業廠, 華南理工大學