CN101659438B - 一种硫酸铝溶液中铁的萃取去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硫酸铝溶液中铁的萃取去除方法，其萃取体系由伯胺N-1923、煤油和正辛醇组成，其中：正辛醇占整个萃取体系的体积百分含量范围为5％～30％。本发明还包括由氯化钠溶液或者硫酸溶液作为反萃取剂的反萃取体系。本发明在伯胺和煤油的萃取体系中加入正辛醇，能有效解决萃取分相问题，并缩短萃取时间。本发明优化了正辛醇的用量、氯化钠溶液浓度和硫酸溶液浓度，从而提高了萃取效率和反萃取效率。本发明的萃取体系，能有效的萃取工业硫酸铝溶液中的铁，萃取得到的无铁硫酸铝产品符合造纸、印染等行业对硫酸铝的低铁要求，对实际工业应用有十分重要的意义。

Description

一种硫酸铝溶液中铁的萃取去除方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体湿法冶金和无机盐制备，尤其涉及一种硫酸铝溶液中铁的萃取去除方法。

背景技术

我国硫酸铝工业发展迅速，但仍存在许多问题，就其品质问题而言，我国优质铝土矿资源贫乏，大部分铝土矿含铁量较高，因此生产的工业硫酸铝的铁含量较高，一般铁含量为0.3％以上，这种高铁硫酸铝只能作为一般的净水剂，由于这类硫酸铝中含有铁杂质，使得硫酸铝表面带有颜色，因此不能用于高级纸张的制造，限制了其在造纸、织物等领域的应用。

目前国内无铁硫酸铝生产较为落后，主要以氢氧化铝及硫酸为原料，但高纯度氢氧化铝价格昂贵，使无铁硫酸铝的制造成本较高。由于铁与铝的化学性质相近，分离难度较大。因此，寻找一种既经济可行，同时能有效得到低铁硫酸铝的制备方法势在必行。

研究表明，胺类均对铁具有较好的萃取效果和选择性，铝的损失很少，因此用溶剂萃取法萃取硫酸铝中铁的有机萃取剂中，胺类的使用最多。由于伯胺N-1923空间位阻较小，与铁的结合能力较强，因此以煤油作为稀释剂，伯胺N-1923作为萃取剂萃取工业硫酸铝中的铁效果最好。

N-1923的萃取属于离子缔合萃取体系，它的硫酸盐与水相中的金属络阴离子依正负电荷相互吸引结合成电中性疏水化合物而被萃入有机相中。硫酸铝中的铁离子与伯胺N-1923发生离子缔合，生成有机金属络合物，从而使铁离子从硫酸铝溶液转移到有机相。

氯化钠可与伯胺及铁的络合物反应，生成胺盐，使伯胺N-1923再生，经萃取铁后的有机相也可采用硫酸反萃取的办法得到再生。

何朝晖等人(何朝晖，易文武，刘一平.伯胺萃取法生产无铁硫酸铝工艺研究.无机盐工业，2001，33(6)：29-30)采用伯胺与煤油组成的萃取体系，以1.5mol/L氯化钠溶液作为反萃液，通过多级萃取与反萃取制备无铁硫酸铝，然而多级萃取及反萃取操作比较反复，而且伯胺与煤油组成的萃取体系萃取铁不能使油相与水相分相，且作为反萃取剂的1.5mol/L氯化钠溶液也存在反萃取效果不佳的问题。

中国专利CN85100736，其名称为自硫酸盐溶液中萃取除铁，给出一种用伯胺与长链醇或中性磷(膦)以及惰性溶剂组成协萃体系，在弱酸性水溶液中选择性萃取除铁，并用稀硫酸即可有效地反萃铁，然而试验表明，作为改质剂，在萃取体系中长链醇含量越高，铁的萃取率越低，该专利中给出的40％～70％长链醇存在不利于萃取的问题，且作为反萃取剂的稀硫酸其萃取效率也较低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能有效解决萃取分相问题，从而缩短萃取时间，萃取率及反萃取率均较高的从硫酸铝溶液中铁的萃取去除方法。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

本发明提供一种硫酸铝溶液中铁的萃取去除方法，该方法的萃取体系由伯胺N-1923、煤油和正辛醇组成，其中：伯胺N-1923为萃取剂，煤油为稀释剂，正辛醇为改质剂，改质剂正辛醇的加入可有效解决伯胺与煤油组成的萃取体系萃取铁时所存在的不能使油相与水相分相的问题，并且缩短了萃取时间。

针对萃取体系中长链醇含量越高，铁的萃取率越低的问题，本发明人还对上述萃取体系中正辛醇的含量进行了优化，结果发现当正辛醇占整个萃取体系的体积百分含量范围为5％～30％时，其铁的萃取率远远高于现有技术中大量使用长链醇的萃取率。

本发明的萃取去除方法，为了提高萃取剂的利用率，节约成本，还可以选择氯化钠溶液或者硫酸溶液作为反萃取剂，氯化钠可与伯胺及铁的络合物反应，生成硫酸胺盐，使伯胺N-1923再生，经萃取铁后的有机相也可采用硫酸反萃取的办法得到再生；所述氯化钠溶液的浓度为2.0mol/L；所述硫酸溶液的浓度为3～6mol/L，优选4mol/L。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的萃取体系中采用改质剂正辛醇能有效解决萃取分相问题，并缩短萃取时间，同时优化的正辛醇用量也使得铁的萃取率远远高于大量使用长链醇的萃取率，且节约成本；

2.本发明的萃取去除方法只需要一级处理即可得到较高的萃取率和反萃取率，步骤简化，节约成本；

3.本发明优化了作为反萃取剂的氯化钠溶液浓度和硫酸溶液浓度，从而提高了反萃取剂的萃取效率；

4.本发明的萃取去除方法，采用萃取体系和反萃取剂结合使用，从而使得整个萃取体系中的有机相可循环使用，操作简便，成本低，萃取效果好；

5.一般化学分离法，分离过程复杂，铝损失较大，分离成本高，且分离率较低，而伯胺N-1923具有萃取性能好，选择性高，毒性低，溶解损失小，操作环境好的特点，因此，伯胺N-1923萃取工业硫酸铝溶液中的铁是一种既经济可行，同时又能有效得到低铁硫酸铝的方法；

6.本发明采用氯化钠溶液做反萃剂，与CN85100736中的硫酸反萃剂相比，氯化钠价廉易得，对设备腐蚀小，反萃后所得的反萃液属于中性，易于回收利用，不会对环境产生不良影响；

7.本发明采用伯胺N-1923+煤油+正辛醇的萃取体系，其萃取效果较好，是具有应用前景的新型萃取体系，运用该工艺能较有效的萃取工业硫酸铝溶液中的铁，同时使用适当的反萃剂可使反萃后的有机相循环再用，萃取得到的无铁硫酸铝产品符合造纸、印染等行业对硫酸铝的低铁要求，对实际工业应用有十分重要的意义。

具体实施方式

下面结合具体是实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

实施例1～6均选择工业生产的硫酸铝溶液，溶液中铁的初始浓度为2.3g/L，该工业硫酸铝溶液的初始pH为1.0.

实施例1

本实施例选择伯胺N-1923+煤油+正辛醇的萃取体系，其中，伯胺N-1923占整个萃取体系的体积百分比含量为25％，改质剂正辛醇占整个萃取体系的体积百分比含量为25％，萃取体系中有机相和水相的体积比(O/A)为1∶2，静置萃取2～4min后，硫酸铝溶液中铁的萃取率为100％。

本实施例选择氯化钠溶液作为反萃取剂，氯化钠溶液的浓度为2.0mol/L，反萃取率为98.02％。

本实施例选择硫酸溶液作为反萃取剂，硫酸溶液的浓度为4.0mol/L时，反萃率为98.67％。

实施例2

本实施例选择伯胺N-1923+煤油+正辛醇的萃取体系，其中，伯胺N-1923占整个萃取体系的体积百分比含量为25％，改质剂正辛醇占整个萃取体系的体积百分比含量为10％，萃取体系中有机相和水相的体积比(O/A)为1∶2，静置萃取5～10min后，硫酸铝溶液中铁的萃取率为100％。

本实施例选择氯化钠溶液作为反萃取剂，氯化钠溶液的浓度为2.0mol/L，反萃取率为94.84％。

本实施例选择硫酸溶液作为反萃取剂，硫酸溶液的浓度为4.0mol/L时，反萃率为95.30％。

实施例3  正辛醇对萃取体系的作用

本实施例通过对比萃取体系中加入正辛醇和不加入正辛醇，从而研究正辛醇对整个萃取体系的作用。

1.萃取体系不加入正辛醇

萃取体系为伯胺N-1923+煤油，其中，伯胺N-1923占整个萃取体系总体积的25％，煤油占整个萃取体系总体积的75％。

用该萃取体系静置萃取硫酸铝溶液，发现水相和油相间浑浊不清，不能分相。

2.萃取体系中加入正辛醇

萃取体系为伯胺N-1923+正辛醇+煤油，其中，伯胺N-1923占整个萃取体系总体积的25％，煤油占整个萃取体系总体积的55％，正辛醇占整个萃取体系总体积的20％。

用该萃取体系静置萃取硫酸铝溶液，发现水相和油相分相清晰，且分相时间仅为1min，溶液中铁的萃取率为100％。

由上述对比试验可以看出，在伯胺N-1923+煤油的萃取体系中加入改制剂——正辛醇，能够有效解决萃取分相问题，并缩短萃取时间，同时得到较高的萃取率。

实施例4  正辛醇用量对萃取率的影响

如表1所示，本实施例给出不同正辛醇在萃取体系中的用量，通过对比不同用量对铁萃取率的影响，从而研究萃取体系中正辛醇用量的不同对萃取率的影响。

由表1可以看出，当萃取体系中正辛醇的用量增加时，铁的萃取率反而下降，因此本发明的萃取体系中正辛醇的用量不能过大，当正辛醇占整个萃取体系总体积小于等于30％时，可获得较高的铁萃取率。

表1  正辛醇用量对铁萃取率的影响

正辛醇体积含量(％)            萃取率(％)

20                            100

30                            98.79

40                            91.96

50                            82.47

60                            74.54

70                            64.62

实施例5  氯化钠溶液浓度不同对反萃取率的影响

本实施例选择实施例1的萃取体系，对反萃取剂——氯化钠溶液的浓度进行研究。

1.反萃取剂选择浓度为1.5mol/L的氯化钠溶液，级数为8级，最终反萃取率约为97％；

2.反萃取剂选择浓度为1.5mol/L的氯化钠溶液，级数为1级，反萃取率约为49％；

3.反萃取剂选择浓度为2.0mol/L的氯化钠溶液，级数为1级，反萃取率约为98％；

4.反萃取剂选择浓度为2.5mol/L的氯化钠溶液，级数为1级，反萃取率约为64％；

由上述对比试验可以看出，当作为反萃取剂的氯化钠溶液，其浓度选择为2.0mol/L时，仅仅采用一级反萃取即可实现较高的反萃取率，而反萃取技术的减少可大大降低运行成本。

实施例6  硫酸溶液浓度的不同对发萃取率的影响

本实施例选择实施例1的萃取体系，对反萃取剂——硫酸溶液的浓度进行研究。

1.反萃取剂选择浓度为2.0mol/L的硫酸溶液，其反萃取率约为70.87％；

2.反萃取剂选择浓度为4.0mol/L的硫酸溶液，其反萃取率为98.67％；

3.反萃取剂选择浓度为6.0mol/L的硫酸溶液，其反萃取率为72.08％；

由上述对比结果可以看出，采用浓度为4.0mol/L的硫酸溶液作为反萃取剂，可得到较好的反萃取率。

Claims (5)

1.一种硫酸铝溶液中铁的萃取去除方法，其特征在于该方法的萃取体系由伯胺N-1923、煤油和正辛醇组成；

所述正辛醇占整个萃取体系的体积百分含量范围为5％～30％。

2.根据权利要求1所述萃取去除方法，其特征在于该萃取方法还包含反萃取体系。

3.根据权利要求2所述萃取去除方法，其特征在于所述反萃取体系采用氯化钠溶液或者硫酸溶液作为反萃取剂。

4.根据权利要求3所述萃取去除方法，其特征在于所述氯化钠溶液的浓度为2.0mol/L。

5.根据权利要求3所述萃取去除方法，其特征在于所述硫酸溶液的浓度为3～6mol/L。