一種萃取分離水溶液中鎢的方法與流程
2023-05-23 10:41:16 3
本發明屬於材料技術領域，特別涉及一種鎢的萃取方法。
背景技術：
我國鎢礦資源豐富，鎢資源儲量520萬噸，儲量約佔全世界的二分之一以上，大體上分布於中國南嶺山地兩側的廣東東部沿海一帶，尤其是以江西的南部為最多。開採出的鎢礦約50％用於優質鋼的冶煉，約35％用於生產硬質鋼，約10％用於制鎢絲，約5％其他用於其他用途。鎢可以製造槍械、火箭推進器的噴嘴、切削金屬的刀片、鑽頭、超硬模具、拉絲模等等，鎢的用途十分廣泛，涉及礦山、冶金、機械、建築、交通、電子、化工、輕工、紡織、軍工、航天、科技、各個工業領域。隨著開採量的逐年增加，總的鎢精礦資源逐年減少，以鎢二次資源為原料回收分離鎢具有重要的實際意義。
對於分離提取鎢，目前常見的方法包括溶劑萃取法、沉澱法、離子交換法、活性炭吸附法等。溶劑萃取法使用有毒有害、易燃易爆、對生態環境造成危害的有機溶劑，且萃取效率不高。沉澱法是利用溶度積原理來進行選擇性分離提純離子或化合物，包括絡合均相沉澱法和選擇性沉澱法；沉澱法是較早應用於提取金屬離子的工藝方法，雖然操作簡單，成本較低，但提取過程中受雜質離子影響較大，提取率較低，只能用於粗提取。離子交換法利用離子交換樹脂固定陽離子或陰離子，然後再對負載了陽離子或陰離子的飽和樹脂進行解吸來實現金屬離子的分離富集；此法需要經歷吸附、解吸和回收三個階段，過程比較繁雜，離子交換樹脂再生需用強氧化劑，會降低樹脂的使用壽命；離子交換法往往受到交換容量小，操作過程複雜等因素，在實際工業生產中應用較小。吸附法是利用流動相與多孔的固體顆粒相接觸時，吸附質與固體表面之間存在的相互作用力(範德華力、電子的轉移、分配，或者是吸附質分解為原子或原子團)，選擇性的積累和凝聚流動相中的一定組分從而達到分離目的，應用較少。
在現有的分離鎢的技術中，都存在分離效率不高、流程複雜、汙染環境等各種不足，如何突破現有的技術，提高分離效率，是本領域的技術人員所需要解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種工藝簡單易行、操作條件溫和、萃取效率高、不使用危害生態環境的有機溶劑的萃取分離水溶液中鎢的方法。本發明主要是通過非離子表面活性劑-鹽-水所構成的溫度誘導雙水相體系萃取分離水溶液中鎢(VI)。
本發明的方法包括以下步驟：
(1)製備雙水相體系溶液：
將非離子表面活性劑、含鎢(VI)水溶液、鹽水溶液與去離子水混合攪拌均勻，得到混合溶液1；混合溶液1中，非離子表面活性劑濃度為50～300g/L，鎢(VI)濃度為1～40g/L，鹽濃度為50～300g/L；所述非離子表面活性劑為：共聚物表面活性劑系列，包括聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚系列(EO/PO，簡稱EP)、聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段型聚醚系列(EO/PO/EO，簡稱EPE)、聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚系列(PO/EO/PO，簡稱PEP)；鎢(VI)來源為鎢礦，廢舊含鎢化劑；所述鹽為硝酸鹽、氯鹽、硫酸鹽這三類可溶性無機鹽；
(2)調節雙水相體系溶液的pH值：
向步驟(1)的混合溶液1中加入硫酸、硝酸或鹽酸，調節pH值至1～4，最優為2，得到混合溶液2；
(3)萃取：
將步驟(2)混合溶液2放入恆溫磁力攪拌器中攪拌，設置溫度為25～80℃，攪拌時間為10～60min，攪拌後將其置於恆溫水浴鍋中靜置分相，相分離時間為10～60min，得到上相為負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相，下相為水相的雙水相系統，其中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相中鎢(VI)濃度為2～80g/L；
(4)反萃取：
向步驟(3)的負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相溶液中加入硫酸銨水溶液，用氨水調節溶液的pH值至7～10，得到混合溶液3，混合溶液3中硫酸銨濃度為10～160g/L，反萃取溫度為25～80℃，反萃取時間為10～60min，相分離時間為10～60min，負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相(O)與硫酸銨水溶液相(A)的相比為1～5，反萃取產物為鎢酸銨。
本發明與現有技術相比具有如下優點：
1、工藝簡單易行、操作條件溫和；
2、萃取速率快、良好的相分離、不形成第三相以及無乳化問題，萃取鎢(VI)濃度範圍寬；
3、萃取效率高，雙水相體系分相完全。鎢(VI)萃取率達到92％以上，鎢(VI)反萃取率達到92％以上；
4、是一種綠色分離技術，對環境無毒無害。
具體實施方式
實施例1
(1)將非離子表面活性劑RPE2520、含鎢(VI)水溶液、氯化鈉水溶液與去離子水混合攪拌均勻，得到混合溶液1，混合溶液1中非離子表面活性劑RPE2520濃度為50g/L，鎢(VI) 濃度為1g/L，氯化鈉濃度為300g/L；
(2)採用鹽酸調節步驟(1)混合溶液1的pH值為1，得到混合溶液2；
(3)將步驟(2)的混合溶液2放入恆溫磁力攪拌器中攪拌，設置溫度為25℃，攪拌時間為60min，攪拌完之後將其置於恆溫水浴鍋中靜置分相，相分離時間為20min，得到上相為負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相，下相為水相的雙水相系統，其中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相中鎢(VI)濃度為2g/L；
(4)將步驟(3)中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相溶液與硫酸銨水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水調節混合溶液3的pH值為7；混合溶液3中硫酸銨濃度為10g/L，反萃取溫度為25℃，反萃取時間為10min，相分離時間為60min，負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相(O)與硫酸銨水溶液相(A)的相比為3。
經過處理後，鎢(VI)的萃取率在92.68％以上，鎢(VI)的反萃取率在93.16％以上。
實施例2
(1)將非離子表面活性劑EO50PO50、含鎢(VI)水溶液、硝酸鈉水溶液與去離子水混合攪拌均勻，得到混合溶液1，混合溶液1中，非離子表面活性劑EO50PO50濃度為100g/L，鎢(VI)濃度為5g/L，硝酸鈉濃度為250g/L；
(2)採用鹽酸調節步驟(1)混合溶液1的pH值為3，得到混合溶液2；
(3)將步驟(2)的混合溶液2放入恆溫磁力攪拌器中攪拌，設置溫度為80℃，攪拌時間為50min，攪拌完之後將其置於恆溫水浴鍋中靜置分相，相分離時間為10min，得到上相為負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相，下相為水相的雙水相系統，其中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相中鎢(VI)濃度為10g/L；
(4)將步驟(3)中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相溶液與硫酸銨水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水調節混合溶液3的pH值為8；混合溶液3中硫酸銨濃度為30g/L，反萃取溫度為80℃，反萃取時間為20min，相分離時間為50min，負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相(O)與硫酸銨水溶液相(A)的相比為1。
經過處理後，鎢(VI)的萃取率在94.15％以上，鎢(VI)的反萃取率在94.69％以上。實施例3
(1)將非離子表面活性劑L35、含鎢(VI)水溶液、硫酸鈉水溶液與去離子水混合攪拌均勻，得到混合溶液1，混合溶液1中，非離子表面活性劑L35濃度為200g/L，鎢(VI)濃度為10g/L，硫酸鈉濃度為100g/L；
(2)採用硫酸調節步驟(1)混合溶液1的pH值為2，得到混合溶液2；
(3)將步驟(2)的混合溶液2放入恆溫磁力攪拌器中攪拌，設置溫度為40℃，攪拌時間為20min，攪拌完之後將其置於恆溫水浴鍋中靜置分相，相分離時間為60min，得到上相為負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相，下相為水相的雙水相系統，其中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相中鎢(VI)濃度為20g/L；
(4)將步驟(3)中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相溶液與硫酸銨水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水調節混合溶液3的pH值為9；混合溶液3中硫酸銨濃度為40g/L，反萃取溫度為40℃，反萃取時間為30min，相分離時間為40min，負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相(O)與硫酸銨水溶液相(A)的相比為2。
經過處理後，鎢(VI)的萃取率在96.83％以上，鎢(VI)的反萃取率在95.54％以上。實施例4
(1)將非離子表面活性劑RPE2520、含鎢(VI)水溶液、硫酸鎂水溶液與去離子水混合攪拌均勻，得到混合溶液1，混合溶液1中非離子表面活性劑RPE2520濃度為150g/L，鎢(VI)的濃度為20g/L，硫酸鎂的濃度為200g/L；
(2)採用硝酸調節步驟(1)混合溶液1的pH值為2，得到混合溶液2；
(3)將步驟(2)的混合溶液2放入恆溫磁力攪拌器中攪拌，設置溫度為50℃，攪拌時間為30min，攪拌完之後將其置於恆溫水浴鍋中靜置分相，相分離時間為40min，得到上相為負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相，下相為水相的雙水相系統，其中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相中鎢(VI)濃度為40g/L；
(4)將步驟(3)中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相溶液與硫酸銨水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水調節混合溶液3的pH值為8；混合溶液3中硫酸銨濃度為80g/L，反萃取溫度為50℃，反萃取時間為40min，相分離時間為30min，負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相(O)與硫酸銨水溶液相(A)的相比為4。
經過處理後，鎢(VI)的萃取率在93.72％以上，鎢(VI)的反萃取率在94.01％以上。
實施例5
(1)將非離子表面活性劑EO50PO50、含鎢(VI)水溶液、硫酸銨水溶液與去離子水混合攪拌均勻，得到混合溶液1，混合溶液1中，非離子表面活性劑EO50PO50濃度為250g/L，鎢(VI)濃度為30g/L，硫酸鈉濃度為150g/L；
(2)採用硝酸調節步驟(1)混合溶液1的pH值為4，得到混合溶液2；
(3)將步驟(2)的混合溶液2放入恆溫磁力攪拌器中攪拌，設置溫度為60℃，攪拌時間為40min，攪拌完之後將其置於恆溫水浴鍋中靜置分相，相分離時間為30min，得到上相為負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相，下相為水相的雙水相系統，其中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相中鎢(VI)濃度為60g/L；
(4)將步驟(3)中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相溶液與硫酸銨水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水調節混合溶液3的pH值為10；混合溶液3中硫酸銨濃度為120g/L，反萃取溫度為60℃，反萃取時間為50min，相分離時間為20min，負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相(O)與硫酸銨水溶液相(A)的相比為5。
經過處理後，鎢(VI)的萃取率在93.86％以上，鎢(VI)的反萃取率在93.37％以上。實施例6
(1)將非離子表面活性劑L35、含鎢(VI)水溶液、硝酸銨水溶液與去離子水混合攪拌均勻，得到混合溶液1，混合溶液1中，非離子表面活性劑L35濃度為300g/L，鎢(VI)濃度為40g/L，硝酸銨濃度為50g/L；
(2)採用硫酸調節步驟(1)混合溶液1的pH值為2，得到混合溶液2；
(3)將步驟(2)的混合溶液2放入恆溫磁力攪拌器中攪拌，設置溫度為30℃，攪拌時間為10min，攪拌完之後將其置於恆溫水浴鍋中靜置分相，相分離時間為50min，得到上相為負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相，下相為水相的雙水相系統，其中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相中鎢(VI)濃度為80g/L；
(4)將步驟(3)中負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相溶液與硫酸銨水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水調節混合溶液3的pH值為9；混合溶液3中硫酸銨濃度為160g/L，反萃取溫度為30℃，反萃取時間為60min，相分離時間為10min，負載鎢(VI)的非離子表面活性劑相(O)與硫酸銨水溶液相(A)的相比為2。
經過處理後，鎢(VI)的萃取率在95.71％以上，鎢(VI)的反萃取率在94.89％以上。