CN103014337A

CN103014337A - 一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法

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Publication number: CN103014337A
Application number: CN2013100082115A
Authority: CN
Inventors: 王成彦; 袁文辉; 徐志峰; 月日辉; 揭晓武; 杨卜
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy; Jiangxi University of Science and Technology
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy; Jiangxi University of Science and Technology
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-04-03

Abstract

一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，特别涉及一种含铜、铬、锌成分电镀污泥的酸浸出液中铜、铬、锌分离方法。其工艺过程的步骤依次包括：（1）将酸浸溶液中加入萃取剂进行萃取铜，有机相中的铜经硫酸反萃后得以分离提取；（2）萃取后的萃余相除油后，调整溶液pH值，加入可溶性磷酸盐，进行磷酸沉铬反应；（3）进行过滤分离，得到磷酸铬氢氧化铬复合沉淀物和含锌滤液，实现铬和锌选择性分离。本发明一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，利用萃取、化学沉淀等优化与控制技术，以及磷酸盐的溶解性差异，磷酸铬与氢氧化铬形成复合共沉淀物的特点，解决了酸性溶液中宏量铜、铬、锌混合溶液中的分离提取难题。

Description

一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法

技术领域

一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，涉及湿法冶金过程中酸浸含铜、铬、锌溶液的提取分离，特别是含铜、铬、锌成分电镀污泥的酸浸出液中铜、铬、锌分离方法。

背景技术

铜和锌的提取分离已经有较多的研究，应用也比较多，常见的分离方法有萃取分离法（P204萃取锌或者M5640、LIX984、N902萃取铜）、硫化物沉淀分离法、浓碱分离法、以及锌粉净化法。

目前在含铜、铬和锌酸性混合溶液中金属分离的方法有：分步中和沉淀法；萃取分离铜—碳酸盐沉淀锌—中和沉铬的分离方法；置换分离铜—P204萃取分离锌—中和沉淀铬的工艺。由于铬与铜、锌同属第四周期过渡元素，元素化学性质相近，分离过程中存在相互干扰的现象，因而分离效果不理想，产品杂质含量高。

申请号200910184773.9的发明专利是一种从电镀污泥中回收铜、镍、铬、锌、铁的方法，属于冶金化工技术领域。包括酸浸出、硫化分离富集、热压浸出、萃取分离、铬热压氧化、铬溶液净化、提取氯化铁等过程。

申请号200610050002.7的发明专利涉及一种从电镀污泥中回收有价金属的方法，包括如下顺序步骤：(1)用稀酸浸出电镀污泥中含有的有价金属，经过滤分离出酸浸渣和酸浸液；(2)在85－100℃用硫化物沉淀上述酸浸液中的铜，经过滤分离出硫化铜和沉淀母液；(3)将5－20％的碱溶液加入上述沉淀母液中，并控制溶液的pH值在5.0－6.0，使沉溶液中的铬、铝沉淀，过滤分离出铬铝渣及含铁、锌、镍的母液。

针对酸性条件下铜、铬、锌之间高效分离的研究成果还不多，规模化应用的分离效果还不理想，缺乏支撑产业化应用的经济适用技术，目前没有大规模工业化应用的报道。这也是一直困扰含铜、铬和锌电镀污泥等二次资源循环利用的技术难题之一，不利于铬的无害化处置和有价成分金属铜、铬、锌的高效回收与资源化利用。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术中存在的不足，提供一种工艺简单、流程短、环境友好的酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于其工艺过程的步骤依次包括：

（1）将含铜、铬、锌离子的酸浸溶液中加入萃取剂进行萃取铜，有机相中的铜经硫酸反萃后得以分离提取；

（2）萃取后的萃余相除油后，调整溶液pH值，加入可溶性磷酸盐，进行磷酸沉铬反应，进而磷酸铬与氢氧化铬形成复合共沉淀物；

（3）进行过滤分离，得到磷酸铬氢氧化铬复合沉淀物和含锌滤液，实现铬和锌选择性分离。

本发明的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于所述的含铜、铬、锌离子的酸浸溶液中的铜离子含量为0.1～15g/L，铬离子含量为0.1～20g/L, 锌离子含量为0.1～30g/L，溶液pH值小于1。

本发明的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于所述的步骤（1）萃取铜采用LIX984N为萃取剂，煤油为稀释剂，萃取相比O/A为0.5～2，常温下搅拌萃取5～15min，2～4级萃取；洗涤后使用100～300g/L硫酸反萃含铜有机相，反萃相比O/A为0.5～2，常温下搅拌反萃5～15min，1～2级反萃，反萃液得到硫酸铜。

本发明的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于所述的步骤（2）萃余液经活性炭除油后，加入碱液调整萃余液pH值为1.0～2.5。

本发明的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于萃取分离铜后，采用可溶性磷酸盐选择性沉淀分离铬和锌离子，磷酸盐添加量以磷酸根计，磷酸根与铬离子摩尔比为0.2～0.8。

本发明的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于进行磷酸沉铬反应是在60～90℃温度下，反应60～120min。

本发明的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于进行磷酸沉铬反应过程进行搅拌，搅拌线速度为100～400 m/min。

本发明的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于沉淀反应完成后过滤分离，铬形成磷酸铬与氢氧化铬复合沉淀物留着滤饼中，锌保持在溶液中，达到铬、锌选择性分离效果。

本发明的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于所述的磷酸盐为磷酸钠。

本发明的方法，采用的LIX984N是高效铜萃取剂，具有容量高、选择性好、相分离速度快、反萃取相对容易等优点。LIX984N萃取后铜基本进入萃取有机相，而其他金属仍保持在萃余相中，首先实现铜的分离提取。然后利用Cr³⁺、Zn²⁺的磷酸盐溶解度差异而实现的一种选择性沉淀分离铬和锌的方法，CrPO₄·2H₂O的溶度积K_sp为2.4×10^-23，Cr(OH)₃的溶度积K_sp为6.3×10^-31，而Zn₃(PO₄)₂易溶于酸，磷酸铬能与氢氧化铬结合生成胶体状复合沉淀物，通过调整溶液pH值、化学沉淀反应、过滤分离等工艺步骤，最终得到磷酸铬氢氧化铬复合沉淀物和含锌滤液，实现铬和锌选择性分离提取，从而实现酸浸溶液中铜、铬、锌的分步冶金分离。

本发明一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，利用萃取、化学沉淀等优化与控制技术，以及磷酸盐的溶解性差异，磷酸铬与氢氧化铬形成复合共沉淀物的特点，解决了酸性溶液中宏量铜、铬、锌混合溶液中的分离提取难题，具有以下优点：（1）工艺操作简单、流程短、成本低；（2）工艺在较宽的金属离子浓度范围内具有强选择性，而且铜、铬、锌分离效果理想；（3）铜回收率大于99%，铬、锌回收率均大于98％，经济效益显著；（4）过程中使用的磷酸盐沉淀剂可循环利用，生产过程无环境二次污染。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，是将含铜、铬、锌离子的酸性溶液，经过加萃取分离铜、萃余液调整溶液pH值、加化学沉淀剂进行沉铬反应和过滤分离的步骤，实现铜、铬和锌的分步选择性分离。所述含铜、铬、锌酸浸溶液中，铜离子含量0.1～15g/L，铬离子含量0.1～20g/L, 锌离子含量0.1～30g/L，溶液pH值小于1；萃取铜选用LIX984N为萃取剂，煤油为稀释剂，萃取相比O/A为0.5～2，常温下搅拌萃取5～15min，2～4级萃取，洗涤后使用100～300g/L硫酸反萃含铜有机相，反萃相比O/A为0.5～2，常温下搅拌反萃5～15min，1～2级反萃，反萃液得到硫酸铜；萃取铜后的萃余液经活性炭除油后，加入适量碱液调整萃余液pH值，使溶液pH值在1.0～2.5之间；萃取分离铜后，采用可溶性磷酸盐（如磷酸钠）来选择性沉淀分离铬和锌离子，添加的磷酸根与铬离子摩尔比在0.2～0.8之间；铬、锌沉淀分离反应是在60～90℃区间保温60～120min，过程中搅拌线速度控制在100～400 m/min之间；沉淀反应完成后过滤分离，铬基本形成磷酸铬与氢氧化铬复合沉淀物留着滤饼中，锌基本保持在滤液中，从而实现铬、锌选择性分离效果。

实施例1

含铜、铬、锌电镀污泥经硫酸浸出后，得到溶液中Cu含量为4.5 g/L，Cr含量为5.0 g/L，Zn含量为3.4 g/L，溶液pH值为0.5。采用20%（v/v）LIX984N作萃取剂萃取铜，煤油为稀释剂，相比O/A=1，常温下搅拌时间5min，进行两级萃取。有机相以浓度10 g/L的硫酸为洗涤剂，相比O/A=2，常温下搅拌时间5min，进行一级洗涤。洗涤后负载有机相以浓度180 g/L的硫酸为反萃剂，相比O/A=1，常温下搅拌时间5min，进行一级反萃，反萃液得到硫酸铜，首先实现了铜的分离提取。萃余液中铜含量为0.03g/L，铜回收率99.4%。

萃铜后的萃余液经活性炭除油后，加入适量NaOH溶液调整溶液pH值至2.0，以磷酸钠为沉淀剂，按磷酸根与铬离子摩尔比0.4的量加入磷酸钠，在90 ℃条件下保温60 min，过程中搅拌线速度控制在200 m/min，过滤得到磷酸铬氢氧化铬复合沉淀物，滤液中铬、锌浓度分别为0.07g/L和3.31 g/L，铬回收率为98.1%，锌回收率为98.4%，从而实现了铬、锌的分离提取。

实施例2

含铜、铬、锌电镀污泥经硫酸浸出后，得到溶液中Cu含量为12 g/L，Cr含量为8.5g/L，Zn含量为7 g/L，溶液pH值为0.5。采用30%（v/v）LIX984N作萃取剂萃取铜，煤油为稀释剂，相比O/A=1，常温下搅拌时间5min，进行三级萃取。有机相以浓度10 g/L的硫酸为洗涤剂，相比O/A=2，常温下搅拌时间10min，进行一级洗涤。洗涤后负载有机相以浓度200 g/L的硫酸为反萃剂，相比O/A=1，常温下搅拌时间5min，进行一级反萃，反萃液得到硫酸铜，首先实现了铜的分离提取。萃余液中铜含量为0.08g/L，铜回收率99.2%。

萃铜后的萃余液经活性炭除油后，加入适量NaOH溶液调整溶液pH值至1.5，以磷酸钠为沉淀剂，按磷酸根与铬离子摩尔比0.6的量加入磷酸钠，在80 ℃条件下保温75min，过程中搅拌线速度控制在300 m/min，过滤得到磷酸铬氢氧化铬复合沉淀物，滤液中铬、锌浓度分别为0.10g/L和6.87g/L，铬回收率为98.6%，锌回收率为98.2%，从而实现了铬、锌的分离提取。

以上所述，仅为本发明的具体实施案例，但可以有许多改进和改变，因此本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于其工艺过程的步骤依次包括：

2.根据权利要求1所述的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于所述的含铜、铬、锌离子的酸浸溶液中的铜离子含量为0.1～15g/L，铬离子含量为0.1～20g/L, 锌离子含量为0.1～30g/L，溶液pH值小于1。

3.根据权利要求1所述的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于所述的步骤（1）萃取铜采用LIX984N为萃取剂，煤油为稀释剂，萃取相比O/A为0.5～2，常温下搅拌萃取5～15min，2～4级萃取；洗涤后使用100～300g/L硫酸反萃含铜有机相，反萃相比O/A为0.5～2，常温下搅拌反萃5～15min，1～2级反萃，反萃液得到硫酸铜。

4.根据权利要求1所述的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于所述的步骤（2）萃余液经活性炭除油后，加入碱液调整萃余液pH值为1.0～2.5。

5.根据权利要求1所述的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于萃取分离铜后，采用可溶性磷酸盐选择性沉淀分离铬和锌离子，磷酸盐添加量以磷酸根计，磷酸根与铬离子摩尔比为0.2～0.8。

6.根据权利要求1所述的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于进行磷酸沉铬反应是在60～90℃温度下，反应60～120min。

7.根据权利要求1所述的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于进行磷酸沉铬反应过程进行搅拌，搅拌线速度为100～400 m/min。

8.根据权利要求1所述的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于沉淀反应完成后过滤分离，铬形成磷酸铬与氢氧化铬复合沉淀物留着滤饼中，锌保持在溶液中，达到铬、锌选择性分离效果。

9.根据权利要求1所述的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于所述的磷酸盐为磷酸钠。

10.根据权利要求1所述的一种酸浸溶液中铜、铬、锌的分离方法，其特征在于所述的含铜、铬、锌离子的酸浸溶液为含铜、铬、锌成分电镀污泥的酸浸后液。