CN106756125A - 一种萃取分离水溶液中钨的方法 - Google Patents

一种萃取分离水溶液中钨的方法 Download PDF

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Abstract

一种萃取分离水溶液中钨(VI)的方法，其主要是将非离子表面活性剂、含钨水溶液、盐水溶液与去离子水混合搅拌均匀，非离子表面活性剂浓度为50～300g/L、钨浓度为1～40g/L、盐浓度为50～300g/L；调节pH值至1～4，将其在25～80℃搅拌10～60min后，将其静置分相，相分离10～60min，得到上相为负载钨(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统，其中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相中钨(VI)浓度为2～80g/L；反萃取温度25～80℃，时间10～60min，相分离10～60min，负载钨(VI)的非离子表面活性剂相与硫酸铵水溶液相的相比为1～5，反萃取产物为钨酸铵。本发明萃取速率快、相分离良好，钨(VI)萃取率达92％以上，钨(VI)反萃取率达92％以上。

Description

一种萃取分离水溶液中钨的方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别涉及一种钨的萃取方法。
背景技术
我国钨矿资源丰富，钨资源储量520万吨，储量约占全世界的二分之一以上，大体上分布于中国南岭山地两侧的广东东部沿海一带，尤其是以江西的南部为最多。开采出的钨矿约50％用于优质钢的冶炼，约35％用于生产硬质钢，约10％用于制钨丝，约5％其他用于其他用途。钨可以制造枪械、火箭推进器的喷嘴、切削金属的刀片、钻头、超硬模具、拉丝模等等，钨的用途十分广泛，涉及矿山、冶金、机械、建筑、交通、电子、化工、轻工、纺织、军工、航天、科技、各个工业领域。随着开采量的逐年增加，总的钨精矿资源逐年减少，以钨二次资源为原料回收分离钨具有重要的实际意义。
对于分离提取钨，目前常见的方法包括溶剂萃取法、沉淀法、离子交换法、活性炭吸附法等。溶剂萃取法使用有毒有害、易燃易爆、对生态环境造成危害的有机溶剂，且萃取效率不高。沉淀法是利用溶度积原理来进行选择性分离提纯离子或化合物，包括络合均相沉淀法和选择性沉淀法；沉淀法是较早应用于提取金属离子的工艺方法，虽然操作简单，成本较低，但提取过程中受杂质离子影响较大，提取率较低，只能用于粗提取。离子交换法利用离子交换树脂固定阳离子或阴离子，然后再对负载了阳离子或阴离子的饱和树脂进行解吸来实现金属离子的分离富集；此法需要经历吸附、解吸和回收三个阶段，过程比较繁杂，离子交换树脂再生需用强氧化剂，会降低树脂的使用寿命；离子交换法往往受到交换容量小，操作过程复杂等因素，在实际工业生产中应用较小。吸附法是利用流动相与多孔的固体颗粒相接触时，吸附质与固体表面之间存在的相互作用力(范德华力、电子的转移、分配，或者是吸附质分解为原子或原子团)，选择性的积累和凝聚流动相中的一定组分从而达到分离目的，应用较少。
在现有的分离钨的技术中，都存在分离效率不高、流程复杂、污染环境等各种不足，如何突破现有的技术，提高分离效率，是本领域的技术人员所需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单易行、操作条件温和、萃取效率高、不使用危害生态环境的有机溶剂的萃取分离水溶液中钨的方法。本发明主要是通过非离子表面活性剂-盐-水所构成的温度诱导双水相体系萃取分离水溶液中钨(VI)。
本发明的方法包括以下步骤：
(1)制备双水相体系溶液：
将非离子表面活性剂、含钨(VI)水溶液、盐水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1；混合溶液1中，非离子表面活性剂浓度为50～300g/L，钨(VI)浓度为1～40g/L，盐浓度为50～300g/L；所述非离子表面活性剂为：共聚物表面活性剂系列，包括聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚系列(EO/PO，简称EP)、聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段型聚醚系列(EO/PO/EO，简称EPE)、聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚系列(PO/EO/PO，简称PEP)；钨(VI)来源为钨矿，废旧含钨化剂；所述盐为硝酸盐、氯盐、硫酸盐这三类可溶性无机盐；
(2)调节双水相体系溶液的pH值：
向步骤(1)的混合溶液1中加入硫酸、硝酸或盐酸，调节pH值至1～4，最优为2，得到混合溶液2；
(3)萃取：
将步骤(2)混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为25～80℃，搅拌时间为10～60min，搅拌后将其置于恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为10～60min，得到上相为负载钨(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统，其中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相中钨(VI)浓度为2～80g/L；
(4)反萃取：
向步骤(3)的负载钨(VI)的非离子表面活性剂相溶液中加入硫酸铵水溶液，用氨水调节溶液的pH值至7～10，得到混合溶液3，混合溶液3中硫酸铵浓度为10～160g/L，反萃取温度为25～80℃，反萃取时间为10～60min，相分离时间为10～60min，负载钨(VI)的非离子表面活性剂相(O)与硫酸铵水溶液相(A)的相比为1～5，反萃取产物为钨酸铵。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、工艺简单易行、操作条件温和；
2、萃取速率快、良好的相分离、不形成第三相以及无乳化问题，萃取钨(VI)浓度范围宽；
3、萃取效率高，双水相体系分相完全。钨(VI)萃取率达到92％以上，钨(VI)反萃取率达到92％以上；
4、是一种绿色分离技术，对环境无毒无害。
具体实施方式
实施例1
(1)将非离子表面活性剂RPE2520、含钨(VI)水溶液、氯化钠水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中非离子表面活性剂RPE2520浓度为50g/L，钨(VI)浓度为1g/L，氯化钠浓度为300g/L；
(2)采用盐酸调节步骤(1)混合溶液1的pH值为1，得到混合溶液2；
(3)将步骤(2)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为25℃，搅拌时间为60min，搅拌完之后将其置于恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为20min，得到上相为负载钨(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统，其中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相中钨(VI)浓度为2g/L；
(4)将步骤(3)中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相溶液与硫酸铵水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为7；混合溶液3中硫酸铵浓度为10g/L，反萃取温度为25℃，反萃取时间为10min，相分离时间为60min，负载钨(VI)的非离子表面活性剂相(O)与硫酸铵水溶液相(A)的相比为3。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在92.68％以上，钨(VI)的反萃取率在93.16％以上。
实施例2
(1)将非离子表面活性剂EO50PO50、含钨(VI)水溶液、硝酸钠水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中，非离子表面活性剂EO50PO50浓度为100g/L，钨(VI)浓度为5g/L，硝酸钠浓度为250g/L；
(2)采用盐酸调节步骤(1)混合溶液1的pH值为3，得到混合溶液2；
(3)将步骤(2)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为80℃，搅拌时间为50min，搅拌完之后将其置于恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为10min，得到上相为负载钨(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统，其中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相中钨(VI)浓度为10g/L；
(4)将步骤(3)中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相溶液与硫酸铵水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为8；混合溶液3中硫酸铵浓度为30g/L，反萃取温度为80℃，反萃取时间为20min，相分离时间为50min，负载钨(VI)的非离子表面活性剂相(O)与硫酸铵水溶液相(A)的相比为1。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在94.15％以上，钨(VI)的反萃取率在94.69％以上。实施例3
(1)将非离子表面活性剂L35、含钨(VI)水溶液、硫酸钠水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中，非离子表面活性剂L35浓度为200g/L，钨(VI)浓度为10g/L，硫酸钠浓度为100g/L；
(2)采用硫酸调节步骤(1)混合溶液1的pH值为2，得到混合溶液2；
(3)将步骤(2)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为40℃，搅拌时间为20min，搅拌完之后将其置于恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为60min，得到上相为负载钨(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统，其中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相中钨(VI)浓度为20g/L；
(4)将步骤(3)中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相溶液与硫酸铵水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为9；混合溶液3中硫酸铵浓度为40g/L，反萃取温度为40℃，反萃取时间为30min，相分离时间为40min，负载钨(VI)的非离子表面活性剂相(O)与硫酸铵水溶液相(A)的相比为2。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在96.83％以上，钨(VI)的反萃取率在95.54％以上。实施例4
(1)将非离子表面活性剂RPE2520、含钨(VI)水溶液、硫酸镁水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中非离子表面活性剂RPE2520浓度为150g/L，钨(VI)的浓度为20g/L，硫酸镁的浓度为200g/L；
(2)采用硝酸调节步骤(1)混合溶液1的pH值为2，得到混合溶液2；
(3)将步骤(2)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为50℃，搅拌时间为30min，搅拌完之后将其置于恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为40min，得到上相为负载钨(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统，其中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相中钨(VI)浓度为40g/L；
(4)将步骤(3)中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相溶液与硫酸铵水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为8；混合溶液3中硫酸铵浓度为80g/L，反萃取温度为50℃，反萃取时间为40min，相分离时间为30min，负载钨(VI)的非离子表面活性剂相(O)与硫酸铵水溶液相(A)的相比为4。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在93.72％以上，钨(VI)的反萃取率在94.01％以上。
实施例5
(1)将非离子表面活性剂EO50PO50、含钨(VI)水溶液、硫酸铵水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中，非离子表面活性剂EO50PO50浓度为250g/L，钨(VI)浓度为30g/L，硫酸钠浓度为150g/L；
(2)采用硝酸调节步骤(1)混合溶液1的pH值为4，得到混合溶液2；
(3)将步骤(2)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为60℃，搅拌时间为40min，搅拌完之后将其置于恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为30min，得到上相为负载钨(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统，其中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相中钨(VI)浓度为60g/L；
(4)将步骤(3)中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相溶液与硫酸铵水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为10；混合溶液3中硫酸铵浓度为120g/L，反萃取温度为60℃，反萃取时间为50min，相分离时间为20min，负载钨(VI)的非离子表面活性剂相(O)与硫酸铵水溶液相(A)的相比为5。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在93.86％以上，钨(VI)的反萃取率在93.37％以上。实施例6
(1)将非离子表面活性剂L35、含钨(VI)水溶液、硝酸铵水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中，非离子表面活性剂L35浓度为300g/L，钨(VI)浓度为40g/L，硝酸铵浓度为50g/L；
(2)采用硫酸调节步骤(1)混合溶液1的pH值为2，得到混合溶液2；
(3)将步骤(2)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为30℃，搅拌时间为10min，搅拌完之后将其置于恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为50min，得到上相为负载钨(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统，其中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相中钨(VI)浓度为80g/L；
(4)将步骤(3)中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相溶液与硫酸铵水溶液混合，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为9；混合溶液3中硫酸铵浓度为160g/L，反萃取温度为30℃，反萃取时间为60min，相分离时间为10min，负载钨(VI)的非离子表面活性剂相(O)与硫酸铵水溶液相(A)的相比为2。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在95.71％以上，钨(VI)的反萃取率在94.89％以上。

Claims (5)

1.一种萃取分离水溶液中钨(VI)的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)制备双水相体系溶液：
将非离子表面活性剂、含钨(VI)水溶液、盐水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1；混合溶液1中，非离子表面活性剂浓度为50～300g/L，钨(VI)浓度为1～40g/L，盐浓度为50～300g/L；
(2)调节双水相体系溶液的pH值：
向步骤(1)的混合溶液1中加入硫酸、硝酸或盐酸，调节pH值至1～4，得到混合溶液2；
(3)萃取：
将步骤(2)混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为25～80℃，搅拌时间为10～60min，搅拌完之后将其置于恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为10～60min，得到上相为负载钨(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统，其中负载钨(VI)的非离子表面活性剂相中钨(VI)浓度为2～80g/L；
(4)反萃取：
向步骤(3)的负载钨(VI)的非离子表面活性剂相溶液中加入硫酸铵水溶液，用氨水调节溶液的pH值至7～10，得到混合溶液3，混合溶液3中硫酸铵浓度为10～160g/L，反萃取温度为25～80℃，反萃取时间为10～60min，相分离时间为10～60min，负载钨(VI)的非离子表面活性剂相(O)与硫酸铵水溶液相(A)的相比为1～5，反萃取产物为钨酸铵。
2.根据权利要求1所述的萃取分离水溶液中钨(VI)的方法，其特征在于：所述非离子表面活性剂为：共聚物表面活性剂系列，包括聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚系列、聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段型聚醚系列、聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚系列。
3.根据权利要求书1所述的萃取分离水溶液中钨(VI)的方法，其特征在于：所述含钨(VI)水溶液的来源为钨矿、废旧含钨催化剂。
4.根据权利要求书1所述的萃取分离水溶液中钨(VI)的方法，其特征在于：所述盐为硝酸盐、氯盐、硫酸盐这三类可溶性无机盐。
5.根据权利要求书1所述的萃取分离水溶液中钨(VI)的方法，其特征在于：所述混合溶液2的pH值为2。
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