一種採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法
2023-06-29 07:03:16
一種採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法
【專利摘要】本發明涉及一種採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，屬於銦冶煉【技術領域】。本方法為在撞擊流-旋轉填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進行萃取過程得到負載銦有機相，負載銦有機相繼續在撞擊流-旋轉填料床萃取器進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中。該方法在萃取銦的過程中可降低萃取劑消耗，提高生產效率和分離效率。
【專利說明】一種採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，屬於銦冶煉【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在銅、鉛、鋅、錫等有色金屬冶煉時會產生大量的含銦煙塵，甚至高爐煉鐵時產生的瓦斯泥都含有一定量的銦。由於銦的價格十分昂貴，所以從這些物質中回收銦不僅可以實現資源的綜合回收利用減少三廢的排放，而且具有極大地經濟價值。
[0003]萃取和反萃過程是銦冶煉過程的重要環節，在銦萃取過程中，常用酸性含磷萃取齊[J，如P204、C923等，國外也有使用TBP、TOA等。所用到的萃取設備有混合澄清槽、塔式設備和離心萃取器。
[0004]中國專利申請號為201210589311.7公開了一種富含亞鐵的氧化鋅上清液的萃取提銦方法。該專利使用混合澄清槽作為萃取器，此萃取器內兩相傳質接觸面積和傳質係數較低，故而其萃取效率低，同時存在溶劑滯留量大和共萃嚴重的弊端。
[0005]中國專利申請號為201010566828.5公開了鹽酸體系中銦的分離回收方法。該技術方案是採用混合萃取劑三級逆流萃取鐵，然後用2飛mol/L鹽酸兩級洗滌有機相中夾帶的少量銦，洗液循環使用，待其銦含量提高後轉至浸出液回收銦，再用廣4%草酸和f2mol/L鹽酸混合溶液三級逆流反萃鐵；所得萃餘液中銦用混合萃取劑5級逆流萃取，用llmol/L硫酸5級逆流反萃銦。該方法流程冗長，萃取級數多，萃取劑耗量大。
[0006]中國專利申請號為200910059918.2公開了從鋅溼法冶煉廢渣產生的氧化鋅中提取銦的工藝。該技術方案中，以Cyanex923與204混合液作為除雜後富含銦的溶液的複合萃取劑進行多級離心萃取，再用3mol/L鹽酸和2mol/L的氯化鋅混合液作為反萃劑。離心式萃取器在級效率上有所突破，但在製造和安裝方面要求苛刻，其適應性差，設備費用與操作費用較高，有機相夾帶嚴重。
[0007]採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的時，物料的混合是連續過程，且物料的停留時間極短，這樣，達到相同的混合效果時，能耗低於傳統的攪拌設備。同時，
IS-RPB適用範圍大，對物料的特性如黏度、密度等沒有特殊的要求，在IS-RPB內，液滴的平均直徑小於0.2_，從而使得兩相的接觸面積大大增加，達到平衡的時間縮短，混合與傳質效果好，無殘留。這些對萃取單元的傳質過程是非常有利的。
【發明內容】
[0008]針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法。該方法在萃取銦的過程中可降低萃取劑消耗，提高生產效率和分離效率，本發明通過以下技術方案實現。
[0009]一種採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，所述在撞擊流-旋轉填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進行萃取過程得到負載銦有機相，負載銦有機相繼續在撞擊流-旋轉填料床萃取器進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中。
[0010]所述含銦溶液為菸灰酸浸液、高爐瓦斯灰酸浸液、氧化鋅煙塵浸出上清液的硫酸或鹽酸體系溶液。
[0011]其具體步驟如下:
(O首先將含銦溶液與萃取劑由計量泵按照流量比為(1.5^5):1輸送至撞擊流-旋轉填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以f 5m/s初速撞擊交互混合併在填料床上強化傳質進行萃取過程得到負載銦有機相，在此過程中控制有萃取機相和含銦溶液水相的接觸時間<ls，超重力因子為50?120，填料孔隙率為0.85、.95，比表面積為350(T4500m2/m3 ；
(2)在撞擊流-旋轉填料床萃取器向步驟(I)得到的負載銦有機相中加入負載銦有機相0.5^2倍體積的鹽酸溶液進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中。
[0012]所述步驟(I)萃取劑為P204、P204和Cyanex923與磺化煤油任意比例的混合有機物。
[0013]所述步驟(2)的鹽酸溶液濃度為2.5mol/L?4mol/L。
[0014]所述步驟(2)得到的空載有機相經循環5?10次後採用硫酸-草酸混合溶液洗除空載有機相中積累的鐵。
[0015]上述銦單級萃取率和反萃率>90%，雜質萃取率〈5%，有機相中累積鐵洗除率>99%，實現了銦與雜質元素的高效分離，極大延長了萃取劑的有效使用壽命。
[0016]本發明的有益效果是:(I)採用混合澄清萃取提取銦過程中易出現固體沉澱和第三相，主要是因為兩相混合時間過長，導致了硫酸鈣析出和雜質元素的大量共萃，而IS-RPB萃取器具有兩相接觸迅速，停留時間短，料液中的硫酸鈣還未析出就已經結束萃取過程，利用雜質元素與銦萃取速率的差異，避免了有機相乳化和出現第三相的現象；(2)傳統的槽式或塔式萃取設備佔地面積大，萃取劑投入量多，溶劑滯留量大，而採用IS-RPB萃取器佔地面積少，僅為傳統填料塔的1/20，在萃取器內基本沒有溶劑滯留，故可以節約萃取劑的一次投入量，從而可以節約一次性投資；(3)離心萃取器萃取銦有機相夾帶嚴重，設備複雜，運行與維修費用高，而且適應性差等特點，而IS-RPB萃取器萃取過程的混合傳質與分離是分開進行的，故返混現象得到了有效控制，IS-RPB萃取器投資成本較低，操作簡單，可控性強，維護便利。
【具體實施方式】
[0017]下面【具體實施方式】，對本發明作進一步說明。
[0018]實施例1
該採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，所述在撞擊流-旋轉填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進行萃取過程得到負載銦有機相，負載銦有機相繼續在撞擊流-旋轉填料床萃取器進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中。
[0019]其中含銦溶液為氧化鋅煙塵浸出上清液的硫酸體系溶液，主要成分為Znl6.46g/L、As9.62g/L、In2.92g/L、Fe2.04g/L。
[0020]其具體步驟如下:
(1)首先將含銦溶液與萃取劑由計量泵按照流量比為1.5:1輸送至撞擊流-旋轉填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以lm/s初速撞擊交互混合併在填料床上強化傳質進行萃取過程得到負載銦有機相，在此過程中控制有萃取機相和含銦溶液水相的接觸時間0.2s，超重力因子為100，填料孔隙率為0.85，比表面積為3800m2/m3 ;其中萃取劑為P204與磺化煤油體積比為1:4的混合有機物；
(2)在撞擊流-旋轉填料床萃取器向步驟(I)得到的負載銦有機相中加入負載銦有機相2倍體積的鹽酸溶液進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中，其中鹽酸溶液濃度為2.5mol/L,空載有機相經循環5次，次後採用硫酸-草酸混合溶液(硫酸0.5mol/L、草酸0.lmol/L)洗除空載有機相中積累的鐵。
[0021]檢測得到銦的單級萃取率和反萃率分別為91.8%和91.5%,雜質元素Zn的萃取率為1.3%，鐵的萃取率為2.l%，As萃取率為1.4% ;鐵洗除率為95%，實現了高效選擇性萃銦的目的，空白有機相可循環使用。在實際工業生產中可通過兩級或三級逆流完成萃取、反萃和除鐵段操作要求。
[0022]實施例2
該採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，所述在撞擊流-旋轉填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進行萃取過程得到負載銦有機相，負載銦有機相繼續在撞擊流-旋轉填料床萃取器進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中。
[0023]其中含銦溶液為菸灰酸浸液的鹽酸體系溶液，主要成分為Zn5.3g/L、As8.0g/L、In1.2g/> Fel.5g/L。
[0024]其具體步驟如下:
(1)首先將含銦溶液與萃取劑由計量泵按照流量比為3:1輸送至撞擊流-旋轉填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以2m/s初速撞擊交互混合併在填料床上強化傳質進行萃取過程得到負載銦有機相，在此過程中控制有萃取機相和含銦溶液水相的接觸時間0.5s，超重力因子為80，填料孔隙率為0.9，比表面積為4000m2/m3 ;其中萃取劑為P204、Cyanex923與磺化煤油體積比為15:10:75的混合有機物；
(2)在撞擊流-旋轉填料床萃取器向步驟(I)得到的負載銦有機相中加入負載銦有機相I倍體積的鹽酸溶液進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中，其中鹽酸溶液濃度為4mol/L，空載有機相經循環10次，次後採用硫酸-草酸混合溶液(硫酸0.5mol/L、草酸0.2mol/L)洗除空載有機相中積累的鐵。
[0025]檢測得到銦的單級萃取率和反萃率分別為92.6%和90.8%,雜質元素Zn的萃取率為1.4%，鐵的萃取率為1.9%, As萃取率為1.3% ;鐵洗除率為93%，實現了高效選擇性萃銦的目的，空白有機相可循環使用。在實際工業生產中可通過兩級或三級逆流完成萃取、反萃和除鐵段操作要求。
[0026]實施例3
該採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，所述在撞擊流-旋轉填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進行萃取過程得到負載銦有機相，負載銦有機相繼續在撞擊流-旋轉填料床萃取器進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中。
[0027]其中含銦溶液為高爐瓦斯灰酸浸液的鹽酸體系溶液，主要成分為Zn32.lg/L、As3.24g/L、In0.24g/、Fe5.03g/L。
[0028]其具體步驟如下:
(1)首先將含銦溶液與萃取劑由計量泵按照流量比為5:1輸送至撞擊流-旋轉填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以5m/s初速撞擊交互混合併在填料床上強化傳質進行萃取過程得到負載銦有機相，在此過程中控制有萃取機相和含銦溶液水相的接觸時間0.3s，超重力因子為120，填料孔隙率為0.9，比表面積為4500m2/m3 ;其中萃取劑為P204、Cyanex923與磺化煤油體積比為25:5:75的混合有機物；
(2)在撞擊流-旋轉填料床萃取器向步驟(I)得到的負載銦有機相中加入負載銦有機相I倍體積的鹽酸溶液進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中，其中鹽酸溶液濃度為4mol/L，空載有機相經循環10次，次後採用硫酸-草酸混合溶液(硫酸0.5mol/L、草酸0.2mol/L)洗除空載有機相中積累的鐵。
[0029]檢測得到銦的單級萃取率和反萃率分別為93.6%和91.2%,雜質元素Zn的萃取率為1.7 %，鐵的萃取率為2.1%，As萃取率為1.5 % ;鐵洗除率為94 %，實現了高效選擇性萃銦的目的，空白有機相可循環使用。在實際工業生產中可通過兩級或三級逆流完成萃取、反萃和除鐵段操作要求。
[0030]實施例4
該採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，所述在撞擊流-旋轉填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進行萃取過程得到負載銦有機相，負載銦有機相繼續在撞擊流-旋轉填料床萃取器進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中。
[0031]其中含銦溶液為高爐瓦斯灰酸浸液的鹽酸體系溶液，主要成分為Zn28g/L、As0.08g/L、In0.38g/、Fe8.59g/L。
[0032]其具體步驟如下:
(1)首先將含銦溶液與萃取劑由計量泵按照流量比為4: I輸送至撞擊流-旋轉填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以3m/s初速撞擊交互混合併在填料床上強化傳質進行萃取過程得到負載銦有機相，在此過程中控制有萃取機相和含銦溶液水相的接觸時間
0.4s，超重力因子為50，填料孔隙率為0.95，比表面積為3500m2/m3 ;其中萃取劑為P204與磺化煤油體積比為30:70的混合有機物；
(2)在撞擊流-旋轉填料床萃取器向步驟(I)得到的負載銦有機相中加入負載銦有機相1.5倍體積的鹽酸溶液進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中，其中鹽酸溶液濃度為3mol/L，空載有機相經循環8次，次後採用硫酸-草酸混合溶液(硫酸0.5mol/L、草酸0.2mol/L)洗除空載有機相中積累的鐵。
[0033]檢測得到銦的單級萃取率和反萃率分別為92.4%和93.7%,雜質元素Zn的萃取率為1.6%，鐵的萃取率為2.39%, As萃取率為0.87% ;鐵洗除率為92.6%，實現了高效選擇性萃銦的目的，空白有機相可循環使用。在實際工業生產中可通過兩級或三級逆流完成萃取、反萃和除鐵段操作要求。
[0034]上面對本發明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特徵在於:所述在撞擊流-旋轉填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進行萃取過程得到負載銦有機相，負載銦有機相繼續在撞擊流-旋轉填料床萃取器進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中。
2.根據權利要求1所述的採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特徵在於:所述含銦溶液為菸灰酸浸液、高爐瓦斯灰酸浸液、氧化鋅煙塵浸出上清液的硫酸或鹽酸體系溶液。
3.根據權利要求1至2任一所述的採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特徵在於具體步驟如下: (O首先將含銦溶液與萃取劑由計量泵按照流量比為(1.5^5):1輸送至撞擊流-旋轉填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以f 5m/s初速撞擊交互混合併在填料床上強化傳質進行萃取過程得到負載銦有機相，在此過程中控制有萃取劑相和含銦溶液水相的接觸時間<ls，超重力因子為50?120，填料孔隙率為0.85、.95，比表面積為350(T4500m2/m3 ； (2)在撞擊流-旋轉填料床萃取器向步驟(I)得到的負載銦有機相中加入負載銦有機相0.5^2倍體積的鹽酸溶液進行反萃獲得銦產品和空載有機相，空載有機相作為萃取劑返回到萃取過程中。
4.根據權利要求3所述的採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特徵在於:所述步驟(I)萃取劑為P204、P204和Cyanex923與磺化煤油任意比例的混合有機物。
5.根據權利要求3所述的採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特徵在於:所述步驟(2)的鹽酸溶液濃度為2.5mol/L^4mol/L0
6.根據權利要求3所述的採用撞擊流-旋轉填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特徵在於:所述步驟(2)得到的空載有機相經循環5?10次後採用硫酸-草酸混合溶液洗除空載有機相中積累的鐵。
【文檔編號】C22B58/00GK104232895SQ201410450927
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】常軍, 彭金輝, 陳景, 張利波, 葉乾旭 申請人:昆明理工大學