CN104789801A

CN104789801A - 一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法

Info

Publication number: CN104789801A
Application number: CN201510155467.8A
Authority: CN
Inventors: 李世平; 倪常凯; 陈磊; 王志斌
Original assignee: Guizhou Environmental Protection Technology Co Ltd Of Htc
Current assignee: Guizhou Environmental Protection Technology Co Ltd Of Htc
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: CN104789801B

Abstract

本发明涉及湿法冶金技术领域，尤其是一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，通过采用有机相为N235-煤油体系对含锗氟硅酸溶液进行萃取处理，并对有机相采用含铵根离子的氢氧化钠溶液进行处理；并再向反萃液中采用硫酸调整PH值进行水解锗处理后，对获得沉淀进行煅烧处理获得锗，进而提高了锗精矿的品质，使得锗精矿，含锗≥7％，含F<0.5％，含Si<4％；提高了含锗氟硅酸中锗的提取率，也降低了对含锗氟硅酸溶液中锗的萃取成本。

Description

一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法

技术领域

本发明涉及湿法冶金技术领域，尤其是一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法。

背景技术

含锗髙硅原料采用氟化物酸性浸出处理之后，再采用丹宁沉淀法生产，其生产的成本较高，产率较低。于是有研究者对含锗髙硅原料采用氟化物酸性浸出处理后获得的含锗氟硅酸溶液用N₂₃₅在添加Ge络合剂的条件下萃取Ge，并用NaOH溶液进行碱反萃。该工艺中Ge的萃取率都在90％以上，但其反萃不彻底，对反萃的锗的纯度较低，进而造成，N₂₃₅有机相再生不好，随着萃取—反萃循环下去，萃取率越来越低。即就是N₂₃₅有机相的再生能力较差，进而使得对锗的萃取和反萃取处理的成本较高。而产生这样的技术问题的原因在于：N₂₃₅在萃取Ge同时，也部分萃取了Si和F，但仅采用NaOH反萃，Ge、Si、F的反萃都不彻底；而且所反萃的Si以硅酸钠的形式存在于NaOH溶液中，溶解度不高，F以NaF的形式在NaOH溶液中溶解度也不高，易产生结晶沉淀，影响碱反萃取的分相清析度和分相速度，进而阻碍了碱反萃取锗的进行，增大了碱反萃取处理的成本和难度。

为此，又有研究者结合上述存在的缺陷作出的进一步的研究与探讨，即在碱反萃前后都采用CaCl₂溶液进行有机相洗涤，以期将Si以CaSiO₃、F及CaF₂洗脱，但由于CaSiO₃和CaF₂都是溶解度很小的化合物，当CaCl₂洗涤液反复洗涤时产生大量的沉淀物，使有机相分相，沉清发生困难，必须每次都要更换CaCl₂洗涤液，造成CaCl₂洗液用量大，产生的废水量大。同时Cl_-在碱性条件下要被N₂₃₅部分萃取，使有机相再生不好，返回使用时影响Ge的萃取率。

基于此，本研究者通过长期的探索与研究，结合现有技术中存在的上述的缺陷，对于采用氟化物酸性条件下浸出锗处理获得的含锗的氟硅酸溶液进行进一步的锗的萃取和反萃取处理提供了一种新思路，该思路是采用有机相为N₂₃₅-煤油体系对含锗氟硅酸溶液进行萃取处理，并对有机相采用含铵根离子的氢氧化钠溶液进行处理；并再向反萃液中采用硫酸调整PH值进行水解锗处理后，对获得沉淀进行煅烧处理获得锗，进而提高了锗精矿的品质，提高了含锗氟硅酸中锗的提取率，也降低了对含锗氟硅酸溶液中锗的萃取成本。

发明内容

本发明目的是提供一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，使得整个反萃取处理过程中的难度降低，废液排放量较小，提高N₂₃₅的再生能力，提高N₂₃₅的循环使用次数，降低生产成本。

并且，本发明通过对再生N₂₃₅的有机相进行循环利用，可以得出，N₂₃₅有机相在本发明的技术工艺能够进行至少17次以上的循环利用，进而大大的缩减了N₂₃₅有机相的损失率，提高了N₂₃₅的再生能力，降低了生产成本。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，采用N₂₃₅从含锗氟硅酸溶液中萃取锗，获得萃取余液；再采用含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理，获得反萃液；再向反萃液中加入硫酸溶液调整pH为9-11，使得锗发生水解处理，过滤，获得滤渣；将滤渣置于温度为400-500℃煅烧，得到锗精矿。

所述的锗精矿，含锗≥7％，含F<0.5％，含Si<4％。

所述的用N₂₃₅从含锗氟硅酸溶液中萃取锗为采用N₂₃₅-煤油体系从含锗氟硅酸溶液中萃取锗。

所述的N₂₃₅-煤油体系以质量分数计为N₂₃₅30％，煤油70％。

所述的含铵根离子的氢氧化钠溶液为氢氧化钠与硫酸铵的混合液或者氢氧化钠与氨水的混合液。

所述的氢氧化钠与硫酸铵的混合液为质量分数为20-25％的氢氧化钠与质量分数为5-15％的硫酸铵溶液的等量混合液；所述的氢氧化钠与氨水的混合液为质量分数为20-25％的氢氧化钠与质量分数为10-15％的氨水的等量混合液。

所述的反萃取处理为2-5级反萃取处理。

所述的含锗氟硅酸溶液为Ge100～1000mg/L，Si20～50g/L，F50～80g/L，H2SO4 50～100g/L，酒石酸500～5000mg/L。

所述的含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理时，其水相和有机相的比为2-4。

所述的含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理时，其温度为常温，萃取为2-3级反萃取处理；

所述的硫酸溶液为质量分数为20-30％

所述的水解处理时间为2-3h。

与现有技术相比，其技术效果体现在：

本发明通过用NaOH与(NH₄)₂SO₄或与氨水的混合溶液在相比(水/有)＝2～4，常温环境下进行2～3级反萃Ge，使得反萃率达到90～100％；再结合对NaOH的质量分数为20～25％，(NH4)2SO4的质量分数为5～15％或氨水的质量分数为10～15％的限定，使得对锗的反萃率得到进一步的提高，并且使得反萃分相清析，沉清速度快，并且小于60s，进而使得萃取液(有机相：N235-煤油体系)得到回收利用，降低了生产成本。

进一步的是，本发明通过碱反萃液中添加铵根离子将使有机相中的Si和F以铵盐的形式被反萃，而Si和F的铵盐的溶解度远大于钠盐的溶解度，进而使得反萃分相清析，沉清速度快；并且反萃液用H₂SO₄调PH值进行水解时使生成的(NH₄)₂SO₄和硅氟酸都对Ge的水解影响较小，并在后续采用高温煅烧处理之后，获得锗精矿，使得锗精矿的含锗为≥7％，含F≤0.5％，含Si≤4％；进而提高了从含锗的氟硅酸溶液中萃取锗的萃取率，增加了锗的产率，降低了生产成本。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，采用N₂₃₅从含锗氟硅酸溶液中萃取锗，获得萃取余液；再采用含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理，获得反萃液；再向反萃液中加入硫酸溶液调整pH为9，使得锗发生水解处理，过滤，获得滤渣；将滤渣置于温度为400℃煅烧，得到锗精矿。最后获得的锗精矿，含锗7％，含F0.5％，含Si4％。

在上述中用N₂₃₅从含锗氟硅酸溶液中萃取锗为采用N₂₃₅-煤油体系从含锗氟硅酸溶液中萃取锗。其中N₂₃₅-煤油体系以质量分数计为N₂₃₅30％，煤油70％。

上述的含铵根离子的氢氧化钠溶液为氢氧化钠与硫酸铵的混合液或者氢氧化钠与氨水的混合液。具体为氢氧化钠与硫酸铵的混合液为质量分数为20％的氢氧化钠与质量分数为5％的硫酸铵溶液的等量混合液；

反萃取处理为2级反萃取处理。

上述的含锗氟硅酸溶液为Ge100mg/L，Si20g/L，F50g/L，H2SO450g/L，酒石酸500mg/L。

上述的含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理时，其水相和有机相的比为2。

上述的含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理时，其温度为常温；硫酸溶液为质量分数为20％。水解处理时间为2h。

实施例2

一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，采用N235从含锗氟硅酸溶液中萃取锗，获得萃取余液；再采用含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理，获得反萃液；再向反萃液中加入硫酸溶液调整pH为11，使得锗发生水解处理，过滤，获得滤渣；将滤渣置于温度为500℃煅烧，得到锗精矿。最后获得的锗精矿，含锗10％，含F0.3％，含Si3％。

在上述中用N235从含锗氟硅酸溶液中萃取锗为采用N235-煤油体系从含锗氟硅酸溶液中萃取锗。其中N235-煤油体系以质量分数计为N23530％，煤油70％。

上述的含铵根离子的氢氧化钠溶液为氢氧化钠与硫酸铵的混合液或者氢氧化钠与氨水的混合液。具体为氢氧化钠与硫酸铵的混合液为质量分数为25％的氢氧化钠与质量分数为15％的硫酸铵溶液的等量混合液；反萃取处理为5级反萃取处理。

上述的含锗氟硅酸溶液为Ge1000mg/L，Si50g/L，F80g/L，H2SO4 100g/L，酒石酸5000mg/L。

上述的含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理时，其水相和有机相的比为4。

上述的含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理时，其温度为常温；硫酸溶液为质量分数为30％。水解处理时间为3h。

实施例3

一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，采用N235从含锗氟硅酸溶液中萃取锗，获得萃取余液；再采用含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理，获得反萃液；再向反萃液中加入硫酸溶液调整pH为10，使得锗发生水解处理，过滤，获得滤渣；将滤渣置于温度为450℃煅烧，得到锗精矿。最后获得的锗精矿，含锗8％，含F0.1％，含Si2％。

上述的含铵根离子的氢氧化钠溶液为氢氧化钠与硫酸铵的混合液或者氢氧化钠与氨水的混合液。具体为氢氧化钠与硫酸铵的混合液为质量分数为23％的氢氧化钠与质量分数为10％的硫酸铵溶液的等量混合液；

反萃取处理为3级反萃取处理。

上述的含锗氟硅酸溶液为Ge500mg/L，Si40g/L，F60g/L，H2SO480g/L，酒石酸3500mg/L。

上述的含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理时，其水相和有机相的比为3。

上述的含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理时，其温度为常温；硫酸溶液为质量分数为25％。水解处理时间为2.5h。

实施例4

在实施例1的基础上，其他步骤同实施例1，所述的含铵根离子的氢氧化钠溶液为氢氧化钠与氨水的混合液为质量分数为20％的氢氧化钠与质量分数为10％的氨水的等量混合液。

实施例5

在实施例2的基础上，其他步骤同实施例2，所述的含铵根离子的氢氧化钠溶液为氢氧化钠与氨水的混合液为质量分数为25％的氢氧化钠与质量分数为15％的氨水的等量混合液。

实施例6

在实施例3的基础上，其他步骤同实施例3，所述的含铵根离子的氢氧化钠溶液为氢氧化钠与氨水的混合液为质量分数为23％的氢氧化钠与质量分数为13％的氨水的等量混合液。

实施例7

一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，按照实施例1的方法，其他步骤同实施例1，对萃取前液中的成分进行检测，含Ge588mg/L，酒石酸2.94g/L，Si22.2g/L，F55.2g/L；再采用有机相N₂₃₅30％，煤油70％组成N₂₃₅-煤油体系进行萃取处理，之后再采用Na OH溶液NaOH质量分数25％，(NH₄)₂SO₄质量分数5％进行等量混合之后，对有机相中的锗进行反萃取处理，并对其进行5级反萃取处理之后，萃取余液中，Ge19.5mg/L，Si19.6g/L，F55g/L；反萃取液中，Ge1.37g/，Si2.3g/L，F1.3g/L；可以得出，锗的萃取率为96.68％，Si萃取率11.7％，F萃取率0.3％，Ge反萃率96.4％；继续进行循环萃取、反萃到第12次，萃余液Ge21.1mg/L，反萃液Ge4.237g/L，Ge的萃取率96.69％，反萃率100％。即就是能够完全将锗从有机相中反萃取出来，使得有机相得到回收利用。

实施例8

一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，按照实施例7的方法，其他步骤同实施例7，对萃取前液中的成分进行检测，含Ge455.2mg/L，Si23.4g/L，F42.3g/L；采用NaOH质量分数为25％，氨水质量分数为15％等量配比之后进行反萃取处理，循环萃取和反萃取5次之后，其中的萃余液含Ge8.8mg/L，Si21.4g/L，F40g/L，反萃液含Ge1.3g/L，Si3.8g/L，F5.38g/L，萃取率为Ge98.02％，Si8.5％，F5.3％。反萃率Ge100％，有机相分相快，清晰分相时间小于60s，能够得到大量的回收利用。

实施例9

一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，在实施例2的基础上，其他步骤同实施例2，有机相采用N235，检测萃取前液，其含Ge763mg/L，Si22.2g/L，F55.2g/L；并采用有机相进行萃取之后，再采用NaOH质量分数为20％，(NH₄)₂SO₄质量分数为10％进行等量混合之后反萃取处理，并控制反萃取时的水相和有机相的相比为3，进行三级萃取和2级反萃取处理，得到一次萃余液中含锗7.5mg/L，萃取率Ge99.01％。待进行循环萃取5次之后，萃余液含Ge28mg/L，萃取率96.3％，反萃液含Ge2.3g/L，Si4.34g/L，F2.92g/L，反萃率100％；进而完全将有机相脱离出来回收利用。

实施例10

在实施例9的基础上，其他步骤同实施例9，萃前液为实例,9所示萃前液，反萃液NaOH25％，(NH₄)₂SO₄15％，萃取，反萃条件与实例9相同，一次萃余液9.1mg/L，萃取率Ge98.8％，按实例9条件共进行4次，萃余液Ge37mg/L，第4次萃取率95.15％，反萃液Ge1.99g/L，Si5.79g/L，F2.2g/L，反萃率Ge100％，反萃正常分相速度快。

实施例11

在实施例1的基础上，其他步骤同实施例1，有机相为30％的N₂₃₅,萃前液Ge700mg/L，反萃液NaOH25％，(NH₄)₂SO₄5％，二级萃取，二级反萃，相比(水/有)＝3.1，进行4次萃取，萃余液含Ge8.8mg/L，萃取率Ge98.7％，反萃液Ge1.38g/L，萃取反萃正常。有机相和反萃液继续使用到17次，萃余液Ge60.4mg/L，萃取率Ge91.37％，反萃液Ge4.55g/L，NaOH15.9g/L，第18次反萃时分相困难，重新配制反萃液进行到33次出现反萃分相困难，再更换反萃液进行到49次，萃余液Ge17mg/L，萃取率Ge97.47％。三次更换出来的反萃液用H₂SO₄调PH9～11进行水解，得Ge精矿未煅烧的含Ge5.77％，500℃煅烧后含Ge7.75％，Si4.19％，F0.5％。

实施例12

在实施例2的基础上，其他步骤同实施例2，有机相N₂₃₅30％的煤油体系，萃前液用实例7所示萃前液，反萃液NaOH30％，三级萃取，三级反萃相比(水/有)＝3。1～4次萃取，萃余液Ge8mg/L，萃取率Ge98.7％，反萃液Ge1.3g/L，5～13次萃取，萃余液Ge68.6mg/L，萃取率Ge89.1％，反萃产生乳化，分相困难。更换反萃液，进行到18次萃取，萃余液含Ge82.3mg/L，Ge萃取率降到86.9％，反萃产生乳化分相困难，再次更换反萃液，进行到23次，萃余液Ge125mg/L，萃取率降到80.16％，反萃产生乳化，分相困难。三次反萃液Ge平均为1.35g/L，该试验说明，在氟硅酸条件下用N235萃取Ge，用纯NaOH反萃Ge，使反萃不彻底，随着有机相循环萃取次数增加，Ge的萃取率逐渐降低。而且纯NaOH反萃会产生分相困难。反萃液更换频繁，消耗大，含Ge低，不利于水解沉Ge。

通过上述实施例11和实施例12对N235有机相进行循环回收利用，不断对锗进行萃取和反萃取处理，当N235有机相被循环利用萃取和反萃取处理18次时，其对锗的萃取能力才会有所降低，并对乳化分相过程造成困难，进而增大了N235的再生能力，降低了对含锗氟硅酸溶液萃取锗的成本。

Claims

1.一种从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，其特征在于，采用N₂₃₅从含锗氟硅酸溶液中萃取锗，获得萃取余液；再采用含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取余液进行反萃取处理，获得反萃液；再向反萃液中加入硫酸溶液调整pH为9-11，使得锗发生水解处理，过滤，获得滤渣；将滤渣置于温度为400-500℃煅烧，得到锗精矿。

2.如权利要求1所述的从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，其特征在于，所述的锗精矿，含锗≥7％，含F<0.5％，含Si<4％。

3.如权利要求1所述的从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，其特征在于，所述的用N₂₃₅从含锗氟硅酸溶液中萃取锗为采用N₂₃₅-煤油体系从含锗氟硅酸溶液中萃取锗。

4.如权利要求3所述的从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，其特征在于，所述的N₂₃₅-煤油体系以质量分数计为N₂₃₅30％，煤油70％。

5.如权利要求1所述的从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，其特征在于，所述的含铵根离子的氢氧化钠溶液为氢氧化钠与硫酸铵的混合液或者氢氧化钠与氨水的混合液。

6.如权利要求5所述的从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，其特征在于，所述的氢氧化钠与硫酸铵的混合液为质量分数为20-25％的氢氧化钠与质量分数为5-15％的硫酸铵溶液的等量混合液；所述的氢氧化钠与氨水的混合液为质量分数为20-25％的氢氧化钠与质量分数为10-15％的氨水的等量混合液。

7.如权利要求1所述的从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，其特征在于，所述的反萃取处理为2-5级反萃取处理。

8.如权利要求1所述的从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，其特征在于，所述的含锗氟硅酸溶液为Ge 100～1000mg/L，Si 20～50g/L，F 50～80g/L，H₂SO₄50～100g/L，酒石酸500～5000mg/L。

9.如权利要求1所述的从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，其特征在于，所述的含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取余液进行反萃取处理时，其水相和有机相的比为2-4。

10.如权利要求1所述的从含锗氟硅酸溶液中反萃取锗方法，其特征在于，所述的含铵根离子的氢氧化钠溶液对萃取有机相进行反萃取处理时，其温度为常温，萃取为2-3级反萃取处理。