硫酸鋁溶液中鐵的去除方法
2023-05-19 06:35:31 7
專利名稱：硫酸鋁溶液中鐵的去除方法
技術領域：
本發明涉及用萃取法從硫酸鋁溶液中去除所含的鐵的方法，及這種方法所採用的萃取劑。
背景技術：
鋁及鋁鹽的生產過程多採用鋁土礦、高嶺土、粘土、煤矸石等為原料，經硫酸浸出後得到浸出液，再經除去雜質得到硫酸鋁溶液的工藝。影響硫酸鋁質量的主要雜質是鐵離子。從硫酸鋁溶液中分離鐵的方法主要有重結晶法、化學沉澱法，如CA.167,3965100所公開的方法、離子交換法，如Brit.41846，CA.1984 152843等公開的方法，以及有機溶液萃取法，如美國專利US.3,331,622所採用的Amberlte LA-1型仲胺陰離子交換劑萃取除。另外，國內曾有報導用C5-C9脂肪酸除鐵，參見無機鹽工業(1982)(1)11，或採用伯胺N1923萃取除鐵，參見《輕金屬》1980(6)6和有機化學(1)33(1979.)，以及用P538(ROP(O)(OH)2，R＝C12-C18萃取除鐵。現有技術的不足是重結晶法的勞動強度大，且能耗極高；化學沉澱法在實踐中難於找到合適的沉澱劑，同時在進行處理時物料的損失極大；離子交換法處理的物料量有限，生產成本高，基本上沒有工業實現的可能；伯胺N1923萃取除鐵工藝由於仲碳萃取劑難於購置，且價格昂貴；用脂肪酸除鐵，原料價格高，且生產中其氣味難以接受，生產環境惡劣，而且萃取效果差；採用P538處理時所要求的反萃酸度高，同時反萃出率低。
發明內容
本發明提供一種可克服現有技術不足，能有效除去硫酸鋁溶液中鐵離子，產品回收率高，工藝簡單且生產成本較低的，以萃取法從硫酸鋁溶液中去除所含的鐵的方法。
本發明是先在硫酸鋁溶液中加入氧化劑，使溶液中的Fe2+變以成Fe3+，再在溶液中加入由異辛基膦酸單異脂(以下簡稱P507)10～25％(體積百分比)、混合醇4～6％與煤油86～70％構成的萃取劑中進行萃取，分離出的萃取液用草酸溶液進行反萃，再在反萃液中加入氨使鐵沉澱，再進行分離，除去鐵的沉澱。
本發明的方法中所得反萃液經加氨除鐵後可再加入濃硫酸，使其PH值調至～1，經濃縮後得到草酸晶體。這樣可以使反萃劑循環使用，因此其成本可以大大降低。
本發明的方法在進行萃取時萃取劑與物料的相比推薦為O/A＝1/2，反萃時有機相與反萃劑的相比為O/A＝3/1；萃取與反萃作業時體系的溫度以為15～45℃為好。
本發明的萃取劑的組成為異辛基膦酸單異辛脂10～25％，混合醇4～6％，餘量為煤油(體積百分比，以下相同)，其最佳的比例為異辛基膦酸單異辛脂20％，混合醇5％，煤油75％。
本發明的具體工藝是先在硫酸鋁浸出液中加入適量的過氧化氫，使體系中的鐵離子由2價變為3價，然後用P507、混合醇和煤油組成的萃取劑進行萃取，經充分攪拌和反應後，靜置分層後分出水相，有機相用水洗滌，再在有機相中加入草酸水溶液進行反萃，體系靜置分層後分出水相，有機相經水洗可供循環使用；所得水相加入濃氨水，使體系的PH調至～9左右，反萃液中的Fe3+、Al3+、Ti4+生成氫氧化物沉澱，經過濾後將其分離。所得母液可用濃硫酸調PH值至～1，經濃縮冷卻後分離出草酸結晶可供循環使用。詳細工藝可見附圖及後敘說明。
本發明的優點是1、除鐵效率高，單級萃取可除去溶液中99％以上的鐵離子，所得產品質量穩定；2、工藝相對簡單，所使用的設備投資少，生產成本低於各現有技術；3、經處理後的硫酸鋁溶液回收率高達99％以上，基本上產品中不引入任何外加的其它金屬陽離子和其它的陰離子；4、所先用的反萃劑反鐵效率高，相分層快，不夾帶有機相，而且反萃劑可以循環使用；5、經處理後的固體產物是氫氧化鐵，其鐵含量達50％以上，可以直接用於煉鐵；6、工藝適用面廣，可用於除去鋁土礦、高嶺土、粘土及煤矸石等多種含鋁礦的硫酸浸出液中鐵雜質；
7、整個工藝流程中基本上不產生汙染物，經測算，每立方硫酸鋁溶液經處理後僅可排出100多公斤的含少量草酸的硫酸氨水溶液，關於這一點可參見附圖。
附圖為本發明的工藝流程示意。
具體實施例方式
以下提供本發明的最佳實施例在容積為1升錐形瓶中加入300毫升的硫酸鋁溶液，其中的Al2O3含量為103.1g/l，Fe2.31g/l，溶液PH值為2.66，再加入2毫升的30％的過氧化氫，使體系中的Fe2+變為Fe3+，然後再加入150毫升的P507(20％)——混合醇(5％)——煤油(75％)溶液，將錐形瓶置於40℃水浴中，機械攪拌1.5小時，然後靜置侍液體分層，再分出水相，水相中Al2O3含量為100.5g/l，其回收率為97.45％，Fe含量低於17ppm，萃取率為99.03％。負載有機相先用相比O/A＝3/1的0.5mol/l的硫酸，在40℃洗滌兩次，每次為15分鐘，然後再在有機相中加入8％的草酸(H2C2O4)溶液以相比O/A＝1/1在40℃反萃1.5小時，兩相分層後分離出有相相，並用蒸餾水在40℃、相比為O/A＝3/1條件下洗滌兩次，每次15分鐘，所得有機相可以循環使用；反萃後的水相用濃氨水18ml調PH至～9，使存在於水相中的Fe3+、Al3+、Ti4+沉澱為氫氧化物後分離除去，所得母液中加入3.2ml濃硫酸調PH值為1左右，再濃縮至原體積的1/3～1/4，冷至室溫，離心分離出草酸結晶，其收率大於98％。所得的草酸可以循環使用。
權利要求
1.硫酸鋁溶液中鐵的去除方法，其特徵是先在硫酸鋁溶液中加入氧化劑，使溶液中的Fe2+變以成Fe3+，再在溶液中加入由異辛基膦酸單異脂10～25％(體積百分比)、混合醇4～6％與煤油70～86％構成的萃取劑中進行萃取，分離出的萃取液用草酸溶液進行反萃，再在反萃液中加入氨使鐵沉澱，並分離。
2.根據權利要求1所述的硫酸鋁溶液中鐵的去除方法，其特徵是反萃液經加氨除鐵後再加入濃硫酸，使其PH值調至1，經濃縮後得到草酸晶體。
3.根據權利要求1或2所述的硫酸鋁溶液中鐵的去除方法，其特徵是萃取時溶液與有萃取液的相比為O/A＝1/2，反萃時有機相與水相的相比為O/A＝1/1。
4.根據權利要求3所述的硫酸鋁溶液中鐵的去除方法，其特徵是萃取與反萃作業時體系的溫度為15～45℃15～45℃。
5.一種用於從硫酸鋁溶液中去除鐵的萃取劑，其特徵在於萃取劑的組成為異辛基膦酸單異辛脂10～25％，混合醇4～6％，餘量為煤油(體積百分比)。
6.根據權利要求5所述的用於從硫酸鋁溶液中去除鐵的萃取劑，其特徵在於萃取劑的組成為異辛基膦酸單異辛脂20％，混合醇5％，煤油75％。
全文摘要
本發明公開用萃取法從硫酸鋁溶液中去除所含的鐵的方法及萃取劑。本發明是先在硫酸鋁溶液中加入氧化劑，使溶液中的Fe
文檔編號B01D11/04GK1559906SQ20041002600
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月8日 優先權日2004年3月8日
發明者楊汝棟, 閻蘭, 徐彥賓, 謝燕婷, 徐竟章 申請人:蘭州大學科技園有限責任公司