CN106048261A - 一种利用离子液体[omim]bf4萃取酸性溶液中钒的方法 - Google Patents

一种利用离子液体[omim]bf4萃取酸性溶液中钒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钒湿法冶金领域和离子液体萃取技术领域,具体涉及一种利用离子液体[OMIM]BF4萃取酸性溶液中钒的方法。本发明向含钒矿物提钒过程中得到的含钒溶液中加入氧化剂,使其中的低价态钒氧化为五价钒,得到含钒酸性溶液,将含钒酸性溶液与离子液体混合进行液‑液萃取,萃取完成后得到的混合溶液经离心分离得到负载钒得有机相和萃余液,采用反萃取剂对负载钒的有机相进行反萃,反萃完成后的混合溶液经离心分离得到纯净钒溶液和回收的离子液体。本发明萃取效率高,平衡时间短,萃取后分层迅速,无乳化现象,操作简单,且离子液体具有疏水性,与水基本不互溶,可减少因水相夹带或溶解产生的有机相损失。

Description

-种利用离子液体[OMIM ] BF4萃取酸性溶液中飢的方法
技术领域
[0001] 本发明属于饥湿法冶金领域和离子液体萃取技术领域,具体设及一种利用离子液 体[0MIM化F4萃取酸性溶液中饥的方法。
背景技术
[0002] 饥是一种重要的战略资源,由于其优异的物理、化学性能,素有"工业味精"、"工业 维生素"之称,被广泛应用于冶金、电子、化工、医药和航空航天等领域。目前,提取饥的原料 主要为含饥矿物冶炼过程中产生的钢渣、饥铁磁铁矿和石煤。工业上提饥工艺主要经过湿 法冶金过程,采用活化-浸出方法,具有代表性的活化方式有钢化赔烧、氧化赔烧、巧化赔 烧、低溫硫酸化赔烧等;常见的浸出方法有水浸,酸浸等。从含饥酸性溶液中富集分离饥的 方法主要有化学沉淀法、溶剂萃取法和离子交换法。其中,化学沉淀法是控制条件使饥发生 选择性沉淀,工艺简单但饥的沉淀率不高,同时由于会夹带其他杂质,产品纯度低。离子交 换法可实现饥的分离,但是存在树脂吸附容量有限、再生性能不好、成本高和操作复杂等缺 点。溶剂萃取法由于具有操作方便、效率高、分离富集金属效果好、能耗低和环境污染小等 特点,具有很好的工业化前景。同时,由于贫饥物料及二次资源的出现,用溶剂萃取法从低 浓度含饥溶液中回收有价金属饥日益受到重视。
[0003] 目前饥的萃取一般是使用胺类萃取剂或者憐类萃取剂,如中国专利CN103276196A 和CN102628101A公开了采用P204、P507、TBP为萃取剂从含饥酸性溶液中提取饥的方法,中 国专利CN102154550A公开了一种用伯胺类萃取剂(N1923)从饥渣浸出液中提取饥的方法。 运些传统的萃取剂具有较好的萃取效果,但使用大量的有机溶剂,挥发性大,毒性强,对环 境造成污染,并且工艺流程长、操作繁琐,也增加了操作风险和生产成本。因此,开展绿色、 安全、高效的新型萃取剂的研究是十分必要的。
[0004] 离子液体是由有机阳离子和无机阴离子组成的室溫下为液态的有机类离子化合 物,与传统的挥发性有机溶剂相比,具有挥发性低、热容量大、蒸汽压小、化学性质稳定、可 设计性和可循环使用等特点,是一种很有前途的绿色溶剂,在有机合成、电化学、能源、萃取 分离等领域已表现出良好的应用前景。离子液体应用于金属离子萃取分离的研究虽然才几 年的时间,但已受到人们的广泛关注,而具体到W离子液体[0MIM化F4为萃取剂应用于含饥 酸性溶液中饥的萃取分离还未见报道。
发明内容
[0005] 针对现有的溶剂萃取法萃取饥过程中使用传统萃取剂产生的有机溶剂挥发、毒性 强、环境污染和能耗大等问题,本发明的目的是提供一种利用离子液体[0MIM]BF4萃取酸性 溶液中饥的方法,目的是利用离子液体的疏水性、无挥发性和化学性质稳定等特点,将离子 液体作为萃取剂通过液-液萃取的方法将饥从酸性溶液中转移到离子液体中,再通过离屯、 分离,实现饥从酸性溶液中的提取,是一种节能、高效、无污染的饥萃取方法。
[0006] 实现本发明目的的技术方案的技术方案包括W下步骤: (1) 向含饥矿物提饥过程中得到的含饥溶液中加入氧化剂,使其中的低价态饥氧化为 五价饥,五价饥浓度为0.2~Ig/L,用氨水和无机酸调节pH至2~6.5,得到含饥酸性溶液; (2) 将含饥酸性溶液与离子液体于振荡器中混合进行液-液萃取,混合的相比A/0为1:1 ~5:1,液-液萃取过程中转速为200~400 r/min,萃取时间2~lOmin,萃取溫度25~45°C,萃取 完成后得到的混合溶液经离屯、分离得到负载饥得有机相和萃余液; (3) 采用反萃取剂对负载饥的有机相进行反萃,二者相比A/0为反萃过程中转 速为200~400 r/min,反萃时间5~lOmin,反萃完成后的混合溶液经离屯、分离得到纯净饥溶 液和回收的离子液体。
[0007]其中,所述的氧化剂为双氧水、次氯酸钢、高氯酸钢或高儘酸钟。
[000引所述的无机酸为硫酸、盐酸或憐酸。
[0009] 所述的离子液体为1-辛基-3-甲基咪挫四氣棚酸盐([OMIM化F4),其结构式如下:
Figure CN106048261AD00041
[0010] 所述的反萃取剂为0.02~0.1 mol/Lfe邸4和0.^1 mol/LnaOH的混合溶液。
[0011 ] 所述的离屯、分离的转速为1000~2000 r/min,时间为5~lOmin。
[0012] 与现有技术相比,本发明的特点和有益效果是: (1)本发明W咪挫类离子液体[01^化&为萃取剂,萃取效率高,平衡时间短,萃取后分 层迅速,无乳化现象,操作简单,且离子液体具有疏水性,与水基本不互溶,可减少因水相夹 带或溶解产生的有机相损失。
[0013] (2)本发明使用的离子液体具有高稳定性,操作条件溫和,无挥发性,不使用传统 有机溶剂,便于回收利用,萃取过程不产生二次环境污染。
具体实施方式
[0014] 本发明工艺过程中,萃取和反萃取分离过程完成后,萃余液W及反萃溶液中的饥 浓度可通过硫酸亚铁锭滴定法测定,最终离子液体中的饥浓度可通过差减法得到。
[0015] 饥的萃取率i?按式2计算:
Figure CN106048261AD00042
鲁: 式中:C 为萃取前后水相中的饥浓度,g/M Ca、Cs为反萃取前后离子液体中的饥 浓度,g/L。
[0016] 实施例1 本实施例的利用离子液体[0MIM]BF4萃取酸性溶液中饥的方法按照W下步骤进行: (1) 向含饥矿物提饥过程中得到的含饥溶液中加入双氧水,使其中的低价态饥氧化为 五价饥,五价饥浓度为0.2g/L,用氨水和硫酸调节抑至2,得到含饥酸性溶液; (2) 将含饥酸性溶液与离子液体[0MIM]BF4于振荡器中混合进行液-液萃取,混合的相 比A/0为5:1,液-液萃取过程中转速为2(K)r/min,萃取时间2min,萃取溫度25°C,萃取完成后 得到的混合溶液经离屯、分离得到负载饥得有机相和萃余液,离屯、分离的转速为lOOOr/min, 时间为5min,测定萃余液中的饥浓度,经计算,萃取率为84.85%; (3) 采用反萃取剂对负载饥的有机相进行反萃,反萃取剂是0.02 mol/LNaBF4和0.1 mol/L化0H溶液,二者相比A/0为1:1,反萃过程中转速为200 r/min,反萃时间5min,反萃完 成后的混合溶液经离屯、分离得到纯净饥溶液和回收的离子液体,离屯、分离的转速为1000 r/min,时间为5min,测定水相饥浓度,经计算,反萃取率为63.83%。
[0017]实施例2 本实施例的利用离子液体[0MIM]BF4萃取酸性溶液中饥的方法按照W下步骤进行: (1) 向含饥矿物提饥过程中得到的含饥溶液中加入次氯酸钢,使其中的低价态饥氧化 为五价饥,五价饥浓度为0.5g/L,用氨水和硫酸调节抑至3.1,得到含饥酸性溶液; (2) 将含饥酸性溶液与离子液体[0MIM]BF4于振荡器中混合进行液-液萃取,混合的相 比A/0为5:2,液-液萃取过程中转速为30化/min,萃取时间5min,萃取溫度35°C,萃取完成后 得到的混合溶液经离屯、分离得到负载饥得有机相和萃余液,离屯、分离的转速为1500r/min, 时间为8min,测定萃余液中的饥浓度,经计算,萃取率为92.42%; (3) 采用反萃取剂对负载饥的有机相进行反萃,反萃取剂是0.05 mol/LNaBF4和0.5 mol/L化0H溶液,二者相比A/0为3:1,反萃过程中转速为300 r/min,反萃时间8min,反萃完 成后的混合溶液经离屯、分离得到纯净饥溶液和回收的离子液体,离屯、分离的转速为1500 r/min,时间为8min,测定水相饥浓度,经计算,反萃取率为89.94%。
[001引实施例3 本实施例的利用离子液体[0MIM]BF4萃取酸性溶液中饥的方法按照W下步骤进行: (1) 向含饥矿物提饥过程中得到的含饥溶液中加入高氯酸钢,使其中的低价态饥氧化 为五价饥,五价饥浓度为0.8g/L,用氨水和硫酸调节抑至5.4,得到含饥酸性溶液; (2) 将含饥酸性溶液与离子液体[0MIM]BF4于振荡器中混合进行液-液萃取,混合的相 比A/0为5 :3,液-液萃取过程中转速为40化/min,萃取时间lOmin,萃取溫度45 °C,萃取完成 后得到的混合溶液经离屯、分离得到负载饥得有机相和萃余液,离屯、分离的转速为2000r/ min,时间为lOmin,测定萃余液中的饥浓度,经计算,萃取率为94.95%; (3) 采用反萃取剂对负载饥的有机相进行反萃,反萃取剂是0.08 mol/LNaBF4和0.8 mol/LNaO田容液,二者相比A/0为5:1,反萃过程中转速为400 r/min,反萃时间lOmin,反萃完 成后的混合溶液经离屯、分离得到纯净饥溶液和回收的离子液体,离屯、分离的转速为2000 r/min,时间为lOmin,测定水相饥浓度,经计算,反萃取率为92.34%。
[0019]实施例4 本实施例的利用离子液体[0MIM]BF4萃取酸性溶液中饥的方法按照W下步骤进行: (1)向含饥矿物提饥过程中得到的含饥溶液中加入高氯酸钢,使其中的低价态饥氧化 为五价饥,五价饥浓度为Ig/L,用氨水和硫酸调节抑至6.5,得到含饥酸性溶液; (2) 将含饥酸性溶液与离子液体[0MIM]BF4于振荡器中混合进行液-液萃取,混合的相 比A/0为1:1,液-液萃取过程中转速为40化/min,萃取时间lOmin,萃取溫度25°C,萃取完成 后得到的混合溶液经离屯、分离得到负载饥得有机相和萃余液,离屯、分离的转速为2000r/ min,时间为lOmin,测定萃余液中的饥浓度,经计算,萃取率为89.90%; (3) 采用反萃取剂对负载饥的有机相进行反萃,反萃取剂是0.1 mol/L化B&和Imol/ LNaOH溶液,二者相比A/0为5:1,反萃过程中转速为400 r/min,反萃时间lOmin,反萃完成后 的混合溶液经离屯、分离得到纯净饥溶液和回收的离子液体,离屯、分离的转速为2000 r/ min,时间为lOmin,测定水相饥浓度,经计算,反萃取率为98.57%。

Claims (6)

1. 一种利用离子液体[0MHCBF4萃取酸性溶液中钒的方法,其特征在于按照以下步骤进 行: (1) 向含钒矿物提钒过程中得到的含钒溶液中加入氧化剂,使其中的低价态钒氧化为 五价钒,五价钒浓度为0.2~lg/L,用氨水和无机酸调节pH至2~6.5,得到含钒酸性溶液; (2) 将含钒酸性溶液与离子液体于振荡器中混合进行液-液萃取,混合的相比A/0为1:1 ~5:1,液-液萃取过程中转速为200~400 r/min,萃取时间2~10min,萃取温度25~45°C,萃取 完成后得到的混合溶液经离心分离得到负载钒得有机相和萃余液; (3) 采用反萃取剂对负载钒的有机相进行反萃,二者相比A/0为1:1~5:1,反萃过程中转 速为200~400 r/min,反萃时间5~lOmin,反萃完成后的混合溶液经离心分离得到纯净钒溶 液和回收的离子液体。
2. 根据权利要求1所述的一种利用离子液体[OMM] BF4萃取酸性溶液中钒的方法,其特 征在于所述的氧化剂为双氧水、次氯酸钠、高氯酸钠或高锰酸钾。
3. 根据权利要求1所述的一种利用离子液体[OMM] BF4萃取酸性溶液中钒的方法,其特 征在于所述的无机酸为硫酸、盐酸或磷酸。
4. 根据权利要求1所述的一种利用离子液体[0MM]BF4萃取酸性溶液中钒的方法,其特 征在于所述的离子液体为1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([0MHCBF4),其结构式如下:
Figure CN106048261AC00021
5. 根据权利要求1所述的一种利用离子液体[OMM] BF4萃取酸性溶液中钒的方法,其特 征在于所述的反萃取剂为0.02~0.1 mol/LNaBF4和0.1~1 mol/LnaOH的混合溶液。
6. 根据权利要求1所述的一种利用离子液体[OMM] BF4萃取酸性溶液中钒的方法,其特 征在于所述的离心分离的转速为1000~2000 r/min,时间为5~10min。
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