CN105018753A - 一种复合萃取剂及该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合萃取剂及该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，属于湿法冶金技术领域。该复合萃取剂，包括以下体积百分比组分：5%~30%P204，5%~20%TBP，5%~20%TRPO和40%~70%磺化煤油。首先将萃铟原液加入复合萃取剂萃取，萃取完成后分离后得到载铟有机相；将得到的载铟有机相按照相比为5:1~15:1加入以硫酸和盐酸组成的混酸进行反萃10~15min，分相后得到反萃液；向得到的反萃液按照液固比8~15ml/g加入金属置换，最终获得海绵铟。本发明利用复合萃取剂中不同性质官能团均参与萃取反应，从而提高萃取剂的选择性萃取能力和降低铟的反萃性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合萃取剂及该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，属于湿法冶金技术领域。
背景技术
铟是一种重要的战略资源，是发展高科技的支撑材料之一。中国铟的储量居世界首位，虽然在储量上并不贫乏，但由于铟没有独立矿床，主要与铅、锌、铜、锡等矿物共生，按目前的技术水平，铟的综合回收率仅40%~60%，可回收的铟仅是储量的极小部分。因而，研究如何从铅、锌、铜、锡等金属冶炼过程中高效分离回收铟是重要的研究课题，而溶剂萃取是决定铟分离和回收的关键。
目前，可用于铟萃取的萃取剂有多种，国内已有报道的萃取主要为酸性磷萃取剂和硫代酸性磷类萃取剂，如二（2-乙基己基）磷酸（商品代号P204）、2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯（商品代号P507）、二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸（商品代号Cyanex272）、二烷基二硫代膦酸以及羧酸类和有机胺类萃取剂等。国外用于铟萃取的新型萃取剂有DS5834、LIX973N、三烷基膦酸及其与二烷基磷酸氧化物的混合物等，其中，P204为铟萃取过程常用萃取剂。在新型萃取剂的开发方面，许秀莲等[南方冶金学院学报，2000，21(1):55-59]研究发现P507对铟萃取表现出比P204更好的选择性，可获得更纯的产品，易于反萃和再生，循环后其萃取性能明显优于P204。此外，当酸性磷类萃取剂中的氧原子被硫原子取代后，诱导效应通过磷原子增加了活性官能团中P(S)O-和P(S)S-的电荷密度，导致萃取性能增强。同时，由于中心离子In3+是d10电子构型，为电子接受体，能与电负性较小的配位原子形成更稳定的配合物，因而硫代酸性磷类萃取剂具有更强的萃取能力。但硫代酸性磷类萃取剂的稳定性较差和价格昂贵，阻碍了此类萃取剂的大规模推广与应用。现阶段，国内普遍采用P204作为铟的萃取剂，从含铟溶液中萃取回收铟。该工艺过程可以实现In(III)与二价金属离子的分离，但由于P204对铟及三价铁离子的萃合能力过强，导致铟反萃困难，需要使用高浓度盐酸才能反萃。且萃取过程与铟共萃的杂质离子（如：Fe(III)、Sb(III)、Bi(III)等）难以反萃，杂质离子在有机相中循环累积，造成萃取剂老化，再生能力弱，降低铟萃取效率，增加萃取剂消耗。因此，开发铟萃取的新型萃取体系，提高金属萃取率、增强反萃性能和再生能力，延长萃取剂使用寿命和降低生产成本，一直是冶金工作者研究的重要方向。
发明内容
针对目前普遍使用的P204单一萃取体系对铟及杂质离子的萃取能力过强，选择性差和反萃困难等技术问题，本发明提供一种复合萃取剂及该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法。本发明利用复合萃取剂中不同性质官能团均参与萃取反应，从而提高萃取剂的选择性萃取能力和降低铟的反萃性能，开发一种性质稳定、铟萃取率高、反萃容易和循环使用寿命长等复合萃取体系，本发明通过以下技术方案实现。
一种复合萃取剂，包括以下体积百分比组分：5%~30%P204，5%~20%TBP，5%~20%TRPO和40%~70%磺化煤油。
一种复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将萃铟原液按照相比(有机相:水相)为1:1~1:5加入复合萃取剂萃取3~10min，其中复合萃取剂包括以下体积百分比组分：5%~30%P204，5%~20%TBP，5%~20%TRPO和40%~70%磺化煤油，萃取完成后沉降15~20min，分离后得到载铟有机相；
（2）将步骤（1）得到的载铟有机相按照相比(有机相:水相)为5:1~15:1加入以硫酸和盐酸组成的混酸进行反萃10~15min，分相后得到反萃液；
（3）向步骤（2）得到的反萃液按照液固比8~15ml/g加入金属置换，最终获得海绵铟。
所述步骤（1）中的萃取级数为2~6级。
所述步骤（2）混酸中硫酸浓度为0.5mol/L~2mol/L，混酸中盐酸浓度为0.5mol/L~3mol/L。
所述步骤（3）中金属为铝片或锌片。
上述步骤（1）中的萃铟原液为湿法炼锌过程产出的还原浸出液、次氧化锌酸性浸出液、锌冶炼过程富铟渣酸性浸出液、含铟废料酸性浸出液或含铟废渣酸性浸出液。
本发明的有益效果是：
1、利用复合萃取剂中不同性质官能团均参与萃取反应，从而提高萃取剂的选择性萃取能力和降低铟的反萃性能.复合萃取剂化学稳定性好，选择性萃取能力强、铟萃取率高，在一定的酸度、萃取剂浓度条件下，铟的萃取率达到90%以上。
2、萃取得到的负载有机相反萃性能好，采用低浓度的硫酸和盐酸组成的混酸就可以将负载有机相中的铟反萃完全，避免传统铟反萃需要高浓度盐酸反萃的缺陷，本发明采用较低浓度的硫酸和盐酸进行反萃，可以降低盐酸消耗，避免氯离子对锌冶炼后续工艺的不利影响。
3、有机相再生容易，循环使用寿命提高，有机相反萃后即可返回萃取循环使用，无需繁琐的除杂和再生过程。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该复合萃取剂，包括以下体积百分比组分：5%P204，5%TBP，20%TRPO和70%磺化煤油。
该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将萃铟原液按照相比（有机相:水相）为1:5加入复合萃取剂萃取进行三级逆流萃取，温度为35℃，每级混合时间10min，萃取完成后沉降20min，其中复合萃取剂包括以下体积百分比组分：5%P204，5%TBP，20%TRPO和70%磺化煤油，分离后得到载铟有机相；其中萃铟原液为湿法炼锌低酸浸出渣经过还原浸出得到的含铟溶液，其主要化学成分为：In135mg/L，Zn85g/L，Fe(II)32g/L，Fe(III)0.1g/L，H2SO410g/L，萃余液含铟6mg/L，铟萃取率为96%，其它金属离子基本不被萃取；
（2）将步骤（1）得到的载铟有机相按照相比（有机相:水相）为15:1加入采用硫酸和盐酸组成的混酸进行反萃，反萃在四级逆流箱式混合澄清槽中进行，温度为30℃，每级混合时间15min，澄清时间20min，分离后得到反萃液；其中混酸中硫酸浓度为1mol/L，混酸中盐酸浓度为0.5mol/L，反萃结束后，得到的反萃液含In11.4g/L，铟反萃率大于99%；
（3）向步骤（2）得到的反萃液按照液固比12ml/g加入金属置换，置换48小时，置换温度60℃，置换终点溶液pH值为1.2，最终获得质量百分比为78.2%海绵铟，其中金属为锌片。
实施例2
该复合萃取剂，包括以下体积百分比组分：5%P204，20%TBP，5%TRPO和70%磺化煤油。
该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将萃铟原液按照相比（有机相:水相）为1:5加入复合萃取剂萃取进行二级逆流萃取，温度为35℃，每级混合时间10min，萃取完成后沉降20min，其中复合萃取剂包括以下体积百分比组分：5%P204，20%TBP，5%TRPO和70%磺化煤油，分离后得到载铟有机相；其中萃铟原液为国内某厂产出的次氧化锌酸性浸出液，其主要化学成分为：In150mg/L，Zn92g/L，Fe(II)35g/L，Fe(III)0.2g/L，H2SO412g/L，萃余液含铟6mg/L，铟萃取率为96%，其它金属离子基本不被萃取；
（2）将步骤（1）得到的载铟有机相按照相比（有机相:水相）为15:1加入采用硫酸和盐酸组成的混酸进行反萃，反萃在四级逆流箱式混合澄清槽中进行，温度为30℃，每级混合时间15min，澄清时间20min，分离后得到反萃液；其中混酸中硫酸浓度为1mol/L，混酸中盐酸浓度为0.5mol/L，反萃结束后，得到的反萃液含In10.6g/L，铟反萃率大于99%；
（3）向步骤（2）得到的反萃液按照液固比12ml/g加入金属置换，置换48小时，置换温度60℃，置换终点溶液pH值为1.5，最终获得质量百分比为77.5%海绵铟，其中金属为锌片。
实施例3
该复合萃取剂，包括以下体积百分比组分：15%P204，10%TBP，10%TRPO和65%磺化煤油。
该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将萃铟原液按照相比（有机相:水相）为1:4加入复合萃取剂萃取进行三级逆流萃取，温度为35℃，每级混合时间8min，萃取完成后沉降15min，其中复合萃取剂包括以下体积百分比组分：15%P204，10%TBP，10%TRPO和65%磺化煤油，分离后得到载铟有机相；其中萃铟原液为湿法炼锌低酸浸出渣经过还原浸出得到的含铟溶液，其主要化学成分为：In280mg/L，Zn95g/L，Fe(II)27g/L，Fe(III)0.2g/L，H2SO412g/L，萃余液含铟8mg/L，铟萃取率为96%，其它金属离子基本不被萃取；
（2）将步骤（1）得到的载铟有机相按照相比（有机相:水相）为12:1加入采用硫酸和盐酸组成的混酸进行反萃，反萃在四级逆流箱式混合澄清槽中进行，温度为30℃，每级混合时间12min，澄清时间20min，分离后得到反萃液；其中混酸中硫酸浓度为1.0mol/L，混酸中盐酸浓度为0.5mol/L，反萃结束后，得到的反萃液含In13.0g/L，铟反萃率大于99%；
（3）向步骤（2）得到的反萃液按照液固比10ml/g加入金属置换，置换48小时，置换温度60℃，置换终点溶液pH值为1.6，最终获得质量百分比为76.8%海绵铟，其中金属为锌片。
实施例4
该复合萃取剂，包括以下体积百分比组分：20%P204，10%TBP，20%TRPO和50%磺化煤油。
该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将萃铟原液按照相比（有机相:水相）为1:5加入复合萃取剂萃取进行四级逆流萃取，温度为32℃，每级混合时间8min，萃取完成后沉降15min，其中复合萃取剂包括以下体积百分比组分：20%P204，10%TBP，20%TRPO和50%磺化煤油，分离后得到载铟有机相；其中萃铟原液为国内某湿法炼锌冶炼厂产出的萃铟原液，该萃铟原液为次氧化锌酸性浸出液，其主要化学成分为：In420mg/L，Zn85g/L，Fe(II)38g/L，Fe(III)0.2g/L，H2SO415g/L，萃余液含铟17mg/L，铟萃取率为96%，其它金属离子基本不被萃取；
（2）将步骤（1）得到的载铟有机相按照相比（有机相:水相）为10:1加入以硫酸和盐酸组成的混酸进行反萃，反萃在五级逆流箱式混合澄清槽中进行，温度为28℃，每级混合时间10min，澄清时间20min，分离后得到反萃液；其中混酸中硫酸浓度为1.5mol/L，混酸中盐酸浓度为0.5mol/L，反萃结束后，得到的反萃液含In20.0g/L，铟反萃率大于99%；
（3）向步骤（2）得到的反萃液按照液固比10ml/g加入金属置换，置换35小时，置换温度65℃，置换终点溶液pH值为1.3，最终获得质量百分比为79.0%海绵铟，其中金属为锌片。
实施例5
该复合萃取剂，包括以下体积百分比组分：30%P204，15%TBP，15%TRPO和40%磺化煤油。
该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将萃铟原液按照相比（有机相:水相）为1:3加入复合萃取剂萃取进行四级逆流萃取，温度为30℃，每级混合时间6min，萃取完成后沉降20min，其中复合萃取剂包括以下体积百分比组分：30%P204，15%TBP，15%TRPO和40%磺化煤油，分离后得到载铟有机相；其中萃铟原液为国内某湿法炼锌冶炼厂产出的含铟废料酸性浸出液，其主要化学成分为：In1.1g/L，Zn57g/L，Fe(II)26g/L，Fe(III)0.1g/L，H2SO420g/L，萃余液含铟35mg/L，铟萃取率为97.7%，其它金属离子基本不被萃取；
（2）将步骤（1）得到的载铟有机相按照相比（有机相：水相）为8:1加入采用硫酸和盐酸组成的混酸进行反萃，反萃在五级逆流箱式混合澄清槽中进行，温度为35℃，每级混合时间10min，澄清时间20min，分离后得到反萃液；其中混酸中硫酸浓度为1.5mol/L，混酸中盐酸浓度为0.5mol/L，反萃结束后，得到的反萃液含In25.5g/L，铟反萃率大于99%；
（3）向步骤（2）得到的反萃液按照液固比8ml/g加入金属置换，置换24小时，置换温度65℃，置换终点溶液pH值为1.2，最终获得质量百分比为80.5%海绵铟，其中金属为锌片。
实施例6
该复合萃取剂，包括以下体积百分比组分：30%P204，10%TBP，10%TRPO和50%磺化煤油。
该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将萃铟原液按照相比（有机相:水相）为1:2加入复合萃取剂萃取进行六级逆流萃取，温度为30℃，每级混合时间5min，萃取完成后沉降20min，其中复合萃取剂包括以下体积百分比组分：30%P204，15%TBP，15%TRPO和40%磺化煤油，分离后得到载铟有机相；其中萃铟原液为国内某湿法炼锌冶炼厂产出的萃铟原液，该萃铟原液为富铟渣经二次酸性浸出得到的含铟溶液，其主要化学成分为：In3.2g/L，Zn62g/L，Fe(II)21g/L，Fe(III)0.1g/L，H2SO425g/L，萃余液含铟55mg/L，铟萃取率为98%，其它金属离子基本不被萃取；
（2）将步骤（1）得到的载铟有机相按照相比（有机相：水相）为6:1加入采用硫酸和盐酸组成的混酸进行反萃，反萃在五级逆流箱式混合澄清槽中进行，温度为28℃，每级混合时间10min，澄清时间20min，分离后得到反萃液；其中混酸中硫酸浓度为2mol/L，混酸中盐酸浓度为1.0mol/L，反萃结束后，得到的反萃液含In37.3g/L，铟反萃率大于99%；
（3）向步骤（2）得到的反萃液按照液固比12ml/g加入金属置换，置换24小时，置换温度65℃，置换终点溶液pH值为2.0，最终获得质量百分比为80.7%海绵铟，其中金属为铝片。
实施例7
该复合萃取剂，包括以下体积百分比组分：30%P204，5%TBP，15%TRPO和50%磺化煤油。
该复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将萃铟原液按照相比（有机相:水相）为1:1加入复合萃取剂萃取进行五级逆流萃取，温度为35℃，每级混合时间3min，萃取完成后沉降18min，其中复合萃取剂包括以下体积百分比组分：30%P204，5%TBP，15%TRPO和50%磺化煤油，分离后得到载铟有机相；其中萃铟原液为取自国内某厂产出的萃铟原液，该萃铟原液为含铟废渣硫酸浸出得到的含铟溶液，其主要化学成分为：In6.5g/L，Zn16g/L，Fe(II)28g/L，Fe(III)0.2g/L，H2SO412g/L，萃余液含铟45mg/L，铟萃取率为99%，其它金属离子基本不被萃取；
（2）将步骤（1）得到的载铟有机相按照相比（有机相:水相）为5:1加入采用硫酸和盐酸组成的混酸进行反萃，反萃在五级逆流箱式混合澄清槽中进行，温度为32℃，每级混合时间10min，澄清时间20min，分离后得到反萃液；其中混酸中硫酸浓度为0.5mol/L，混酸中盐酸浓度为3mol/L，反萃结束后，得到的反萃液含In32g/L，铟反萃率大于99%；
（3）向步骤（2）得到的反萃液按照液固比15ml/g加入金属置换，置换24小时，置换温度60℃，置换终点溶液pH值为1.5，最终获得质量百分比为80.5%海绵铟，其中金属为铝片。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种复合萃取剂，其特征在于：包括以下体积百分比组分：5%~30%P204，5%~20%TBP，5%~20%TRPO和40%~70%磺化煤油。
2.一种根据权利要求1所述的复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）首先将萃铟原液按照相比为1:1~1:6加入复合萃取剂萃取3~10min，其中复合萃取剂包括以下体积百分比组分：5%~30%P204，5%~20%TBP，5%~20%TRPO和40%~70%磺化煤油，萃取完成后沉降15~20min，分离后得到载铟有机相；
（2）将步骤（1）得到的载铟有机相按照相比为5:1~15:1加入以硫酸和盐酸组成的混酸进行反萃10~15min，分相后得到反萃液；
（3）向步骤（2）得到的反萃液按照液固比8~15ml/g加入金属置换，最终获得海绵铟。
3.根据权利要求1所述的复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的萃取级数为2~6级。
4.根据权利要求1所述的复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其特征在于：所述步骤（2）混酸中硫酸浓度为0.5mol/L~2mol/L，混酸中盐酸浓度为0.5mol/L~3mol/L。
5.根据权利要求1所述的复合萃取剂萃取分离回收铟的方法，其特征在于：所述步骤（3）中金属为铝片或锌片。
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