CN108165748A - 一种锌置换渣浸出液萃取除铁的方法 - Google Patents

一种锌置换渣浸出液萃取除铁的方法 Download PDF

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高艳芬
曾日明
胡立
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Abstract

本发明涉及一种锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，所述方法包括以下步骤：先用磷酸类萃取剂和胺类萃取剂混合萃取锌置换渣浸出液，再用硫酸反萃萃取所得的有机相，然后用清水洗涤反萃所得的有机相，洗涤后的有机相循环用于萃取锌置换渣浸出液。本发明所述的锌置换渣浸出液萃取除铁的方法具有萃取率高、工艺简单、使用的试剂种类少、不会引入过多的杂质离子、产生的废液容易回收处理、处理成本低的优点。

Description

一种锌置换渣浸出液萃取除铁的方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金技术领域，特别是涉及一种锌置换渣浸出液萃取除铁的方法。
背景技术
锌精矿经过氧压浸出，其中的锌及伴生金属进入到浸出液中，再加入锌粉置换，使伴生有价金属沉淀富集，形成具有高附加值的锌置换渣。锌置换渣一般富含有价金属镓、钴、铜、锌、铁，还含有杂质二氧化硅。锌置换渣需要进一步酸浸以提取有价金属镓、钴、铜、锌等，锌置换渣经酸浸、过滤后所得的溶液为锌置换渣浸出液，其中含有的铁为杂质元素，在生产过程中必须将其脱除。
除铁工艺发展至今主要有沉淀法和萃取法。沉淀法有针铁矿法、赤铁矿法、铁矾法和中和沉淀法等，采用以上方法能满足不同的工艺需要，但是也会伴随夹带和吸附造成的有价金属损失、产出的铁渣难处理等问题。萃取法除铁可以采用选择性高的萃取剂将铁从溶液中分离，避免有价金属的损失，同时可以产出高纯铁产品。
广泛应用的萃取剂有P204、P507、N235、TBP等，其中磷酸类萃取剂P204和P507在硫酸体系中易萃取铁，但反萃困难、萃取剂再生步骤复杂，例如：先用P204萃取硫酸浸出液，再采用6mol/L的盐酸反萃，反萃后有机相需要经过氢氧化钠和碳酸氢铵溶液碱洗，然后经过草酸和硫酸溶液酸洗再生，才能重新用于萃取，整个工艺产生了盐酸盐和其他废液需要处理。碱性萃取剂和中性萃取剂混合萃取铁的技术也有相关介绍，例如：采用N235-TBP混合体系从硫酸盐溶液中协同萃取铁，再以0.4mol/L的硫酸反萃，铁反萃率可达95％，基本上反萃完全，但硫酸体系中的碱性萃取剂存在分相慢、易出现第三相的问题。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，其具有萃取率高、工艺简单、使用的试剂种类少、不会引入过多的杂质离子、产生的废液容易回收处理、处理成本低的优点。
本发明采取的技术方案如下：
一种锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，包括以下步骤：
先用磷酸类萃取剂和胺类萃取剂混合萃取锌置换渣浸出液，再用硫酸反萃萃取所得的有机相，然后用清水洗涤反萃所得的有机相，洗涤后的有机相循环用于萃取锌置换渣浸出液。
本发明的方法先采用磷酸类萃取剂和胺类萃取剂联合萃取脱除锌置换渣浸出液中的三价铁离子(Fe3+)，磷酸类萃取剂和胺类萃取剂配合使用的萃取效果好、萃取效率高，能与锌置换渣浸出液的酸性体系兼容，再采用硫酸反萃，所得反萃液可返回到锌冶炼系统的其他浸出段作为浸出剂。经过萃取和反萃过程后，锌置换渣浸出液和硫酸中的酸转移至有机相中，通过水洗就能将有机相中的酸释放出来，实现有机相的再生，特别是有利于碱性的胺类萃取剂的再生，从而恢复有机相的萃取效果，方便循环重复使用。
本发明所述的方法中，采用磷酸类萃取剂和胺类萃取剂联合萃取，Fe3+萃取率可达到95％以上；采用硫酸反萃，Fe3+反萃率可达到96％或以上；反萃所得的有机相经过水洗再生后，可直接循环使用，再生步骤简单，水洗对Fe3+的反萃率接近99％。
相对于现有技术，本发明所述的方法具有萃取率高、工艺简单、使用的试剂种类少、不会引入过多的杂质离子、产生的废液容易回收处理、处理成本低的优点。
进一步地，所述锌置换渣浸出液为锌置换渣的硫酸浸出溶液，pH值为0.8-2.5。
进一步地，所述萃取剂为2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯(P507萃取剂)、二(2-乙基己基)磷酸酯(P204萃取剂)中的任意一种或两种混合，所述胺类萃取剂为三辛癸烷基叔胺(N235萃取剂)、仲碳伯胺萃取剂(伯胺N1923萃取剂)、三正辛胺(TOA)中的任意一种或多种混合。
进一步地，反萃所用硫酸的浓度为2-3mol/L。
进一步地，具体包括以下步骤：
(1)配制混合萃取剂：将磷酸类萃取剂、胺类萃取剂和稀释剂混合配制成混合萃取剂，其中磷酸类萃取剂和胺类萃取剂的用量体积比为2-9:1；
(2)萃取：按照有机相与水相的体积比为1-3:1，将配好的混合萃取剂与锌置换渣浸出液混合，进行5-15级萃取；
(3)反萃：按照有机相与水相的体积比为5-10:1，将步骤(2)萃取所得的有机相与硫酸混合，进行4级萃取；
(4)水洗：按照有机相与水相的体积比为5-10:1，将步骤(3)反萃所得的有机相与清水混合，进行2-4级洗涤，洗涤后的有机相返回步骤(2)用于萃取。
进一步地，步骤(1)中，所述稀释剂为磺化煤油(260#溶剂油)，所述磷酸类萃取剂、胺类萃取剂和稀释剂的用量体积比为4:1:15。
进一步地，步骤(2)中，混合时间为10-20分钟。
进一步地，步骤(3)中，混合时间为10-20分钟。
进一步地，步骤(4)中，混合时间为10-20分钟。
具体实施方式
实施例一
取锌冶炼工厂的锌置换渣，采用含硫酸180g/L的电解废液浸出，控制浸出终点pH值为1.8，过滤得到锌置换渣浸出液，其中铁(Fe)含量为5.9g/L，镓(Ga)含量为458mg/L，锌(Zn)含量为58g/L，钴(Co)含量为258mg/L，镍(Ni)含量为79mg/L，铜(Cu)含量为18g/L，铁以三价铁离子Fe3+形式存在。
对上述锌置换渣浸出液进行萃取除铁，步骤如下：
(1)配制混合萃取剂：按照体积百分比计，将20％P507萃取剂、5％N235萃取剂和75％260#溶剂油混合配制成混合萃取剂，再将制成的混合萃取剂酸化处理后备用。
(2)萃取：按照有机相与水相的体积比为1:1，将配好的混合萃取剂与锌置换渣浸出液加入混合澄清萃取槽内混合15分钟，然后进行10级萃取。
(3)反萃：按照有机相与水相的体积比为8:1，将步骤(2)萃取所得的有机相与浓度为3mol/L的硫酸加入混合澄清萃取槽内混合15分钟，然后进行4级萃取。
(4)水洗：按照有机相与水相的体积比为10:1，将步骤(3)反萃所得的有机相与清水混合10分钟，然后进行2级洗涤，洗涤后的有机相返回步骤(2)用于萃取。
步骤(2)萃取所得的水相为萃余液，其中Fe3+含量＜0.2g/L，Ga含量为448mg/L，Zn含量为55g/L，Co含量为258mg/L，Ni含量为79mg/L，Cu含量为17.6g/L。
步骤(3)反萃所得的水相为反萃液，其中Fe3+含量为45.1g/L，H2SO4含量为186g/L，Ga含量为48mg/L，Zn含量为8g/L，Co、Ni、Cu微量，该水相可返回锌冶炼系统，作为锌浸出溶液中的一部分。
通过上述方法，步骤(2)中Fe3+萃取率达到96.6％，少量Ga、Zn被萃取，微量Co、Ni、Cu被萃取；步骤(3)中Fe3+反萃率达到98.9％。
实施例二
取锌冶炼工厂的锌置换渣，采用含硫酸180g/L的电解废液浸出，控制浸出终点pH值为1.6，过滤得到锌置换渣浸出液，其中铁(Fe)含量为4.9g/L，镓(Ga)含量为558mg/L，锌(Zn)含量为60g/L，钴(Co)含量为158mg/L，镍(Ni)含量为75mg/L，铜(Cu)含量为15.9g/L，铁以三价铁离子Fe3+形式存在。
对上述锌置换渣浸出液进行萃取除铁，步骤如下：
(1)配制混合萃取剂：按照体积百分比计，将20％P507萃取剂、5％N235萃取剂和75％260#溶剂油混合配制成混合萃取剂，再将制成的混合萃取剂酸化处理后备用。
(2)萃取：按照有机相与水相的体积比为1:1，将配好的混合萃取剂与锌置换渣浸出液加入混合澄清萃取槽内混合15分钟，然后进行10级萃取。
(3)反萃：按照有机相与水相的体积比为8:1，将步骤(2)萃取所得的有机相与浓度为3mol/L的硫酸加入混合澄清萃取槽内混合15分钟，然后进行4级萃取。
(4)水洗：按照有机相与水相的体积比为10:1，将步骤(3)反萃所得的有机相与清水混合10分钟，然后进行2级洗涤，洗涤后的有机相返回步骤(2)用于萃取。
步骤(2)萃取所得的水相为萃余液，其中Fe3+含量为0.05g/L，Ga含量为498mg/L，Zn含量为56g/L，Co含量为155mg/L，Ni含量为75mg/L，Cu含量为15.6g/L。
步骤(3)反萃所得的水相为反萃液，其中Fe3+含量为38.9g/L，H2SO4含量为209g/L，Ga含量为38mg/L，Zn含量为8g/L，Co、Ni、Cu微量，该水相可返回锌冶炼系统，作为锌浸出溶液中的一部分。
通过上述方法，步骤(2)中Fe3+萃取率达到96.6％，少量Ga、Zn被萃取，微量Co、Ni、Cu被萃取；步骤(3)中Fe3+反萃率达到98.9％。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，其特征在于：包括以下步骤：
先用磷酸类萃取剂和胺类萃取剂混合萃取锌置换渣浸出液，再用硫酸反萃萃取所得的有机相，然后用清水洗涤反萃所得的有机相，洗涤后的有机相循环用于萃取锌置换渣浸出液。
2.根据权利要求1所述的锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，其特征在于：所述锌置换渣浸出液为锌置换渣的硫酸浸出溶液，pH值为0.8-2.5。
3.根据权利要求2所述的锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，其特征在于：所述萃取剂为2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯、二(2-乙基己基)磷酸酯中的任意一种或两种混合，所述胺类萃取剂为三辛癸烷基叔胺、仲碳伯胺萃取剂、三正辛胺中的任意一种或多种混合。
4.根据权利要求3所述的锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，其特征在于：反萃所用硫酸的浓度为2-3mol/L。
5.根据权利要求4所述的锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)配制混合萃取剂：将磷酸类萃取剂、胺类萃取剂和稀释剂混合配制成混合萃取剂，其中磷酸类萃取剂和胺类萃取剂的用量体积比为2-9:1；
(2)萃取：按照有机相与水相的体积比为1-3:1，将配好的混合萃取剂与锌置换渣浸出液混合，进行5-15级萃取；
(3)反萃：按照有机相与水相的体积比为5-10:1，将步骤(2)萃取所得的有机相与硫酸混合，进行4级萃取；
(4)水洗：按照有机相与水相的体积比为5-10:1，将步骤(3)反萃所得的有机相与清水混合，进行2-4级洗涤，洗涤后的有机相返回步骤(2)用于萃取。
6.根据权利要求5所述的锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述稀释剂为磺化煤油，所述磷酸类萃取剂、胺类萃取剂和稀释剂的用量体积比为4:1:15。
7.根据权利要求5所述的锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，其特征在于：步骤(2)中，混合时间为10-20分钟。
8.根据权利要求5所述的锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，其特征在于：步骤(3)中，混合时间为10-20分钟。
9.根据权利要求5所述的锌置换渣浸出液萃取除铁的方法，其特征在于：步骤(4)中，混合时间为10-20分钟。
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