CN108285976A - 一种可实现洗铁酸循环利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现洗铁酸循环利用的方法，以对萃取有机相中的铁进行反洗之后的洗铁酸为处理对象，用特种树脂将洗铁酸中的铁离子进行选择性吸附后，再向分离铁后的洗铁酸中补加酸，将调节H⁺浓度后的洗铁酸循环用于萃取有机相中铁的反洗。依据本发明所述方法，能够将洗铁酸中的铁离子进行充分选择性吸附，从而达到除去洗铁酸中铁离子效果，并且保证洗铁酸中H⁺含量几乎不变，有效避免现有技术中还需加入大量碱，并把洗铁酸中大部分酸中和消耗，造成物料严重浪费损失问题。同时，经选择吸附并解析处理，对铁起到进一步浓缩提纯效果，得到可用于制备絮凝剂或除磷剂的高铁含量回收产物，工业实用价值高。

Description

一种可实现洗铁酸循环利用的方法

技术领域

本发明涉及一种钴镍湿法冶炼过程中除杂萃取工艺，特别涉及一种钴镍湿法冶炼过程中可实现洗铁酸循环利用的洗铁方法。

背景技术

钴镍湿法冶炼过程，即是以钴镍矿石或者各种含钴镍回收金属废料为原料，并从中分离提纯钴、镍金属的工艺过程，通常由酸浸溶解—溶剂萃取除杂-钴镍分离三大步骤组成。其中，针对上述原料中含有的铜、锰、铁、锌、铅等其他金属杂质成分，绝大多数工厂在溶剂萃取除杂中，选用P204萃取剂萃取分离其他杂质金属，再选用P507萃取剂分离钴/镍，达到对钴/镍分离提纯效果。由于所述P204和P507有机萃取溶剂对铁有一定的共萃性，在实际生产过程中，需要在每个萃取有机相出口，用盐酸或硫酸作为洗铁酸，将有机相中的铁反洗到洗铁酸液中，从而实现充分除铁效果。

但在现有反洗除铁工段中，随着洗铁酸中酸根逐渐被洗铁消耗，所述洗铁酸的洗铁效率也逐渐降低，当其浓度降低到1-3mol/L时，所述洗铁酸中的酸根浓度不足以将有机相中的铁离子完全反洗干净，此时，就需要通过补酸提高酸根浓度方式，从而提高洗铁效率。然而，随着洗铁酸中的铁离子浓度，通过反复洗铁增大到高浓度(约5—10％左右)状态时，同样会降低洗铁效率，此时，则还需要向洗铁酸中加入了大量碱，将洗铁酸中的酸中和到pH＞1.8，使洗铁酸中的铁离子水解沉淀析出除铁后，再进行有效洗铁使用。由此可见，现有的反洗除铁工艺，整个工艺需要适时地通过加酸或加碱方式，对溶液pH进行调节，工艺流程操作复杂，难以把控，并且还造成洗铁酸中的酸被碱大量中和消耗，物料浪费现象严重。并且，经反复洗铁后得到洗铁酸中铁的含量低，对铁回收效果差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种操作简单易控，并能实现对洗铁酸充分循环利用的洗铁方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种可实现洗铁酸循环利用的方法，在用洗铁酸对萃取有机相中的铁进行反洗之后，使用特种树脂将洗铁酸中的铁离子选择性吸附，再向吸附铁离子的洗铁酸中补酸，将调节氢离子浓度后的洗铁酸循环用于有机相中铁的反洗。

依据上述技术方案，本发明提供一种可实现洗铁酸循环利用的方法，该方法具体以洗铁酸为处理对象，利用特种树脂将所述洗铁酸中的铁离子进行选择性吸附，从而将铁离子从洗铁酸中分离出来，有效降低洗铁酸中铁离子含量，有效提高洗铁酸对萃取有机相中铁的洗脱效率。进一步，通过向分离铁后的洗铁酸中补加酸，对洗铁酸浓度进行有效调节方式，进一步提高洗铁酸对萃取有机相中铁的洗脱效率。其中，本发明所述“洗铁酸”，是指对萃取有机相中的铁进行反洗后的盐酸或硫酸等含铁离子的酸液。进一步，所述洗铁酸，指在钴镍湿法冶炼过程中，对由P204和P507有机萃取溶剂得到的萃取有机相中铁进行反洗后的洗铁酸。

相对于现有技术而言，本发明所述方法，有效解决现有技术中在洗铁酸水解沉淀分离阶段，需要用大量碱中和消耗大量洗铁酸，从而造成的物料浪费问题。并且，本发明所述方法，操作简单易控，还能实现对洗铁酸的充分循环利用，环保高效，工业实用价值高。

进一步，当所述洗铁酸中的酸浓度降低到0.2-4mol/L时，使用特种树脂对洗铁酸中的铁离子进行选择性吸附。优选地，当所述洗铁酸中氢离子浓度降低到1-3.5mol/L时，更优选为1-3mol/L时，使用特种树脂对洗铁酸中的铁离子进行选择性吸附。

依据上述技术方案，发明人通过对使用特种树脂对洗铁酸中的铁离子进行选择性吸附处理的界点进行优选限定。当所述洗铁酸的酸浓度降低到0.2-4mol/L，优选为1-3.5mol/L，更优选为1-3mol/L时，所述洗铁酸对萃取有机相中的铁洗脱效率显著降低，此时，上特种树脂柱对所述洗铁酸中的铁离子进行选择性吸附，再将吸附铁离子后的洗铁酸加酸调节后，循环用于萃取有机相中的铁洗脱，一方面可充分发挥洗铁酸中的酸根离子对萃取有机相中的铁的洗脱作用，提高洗铁酸的利用率；另一方面，经发明人多次实验研究发现：当洗铁酸中酸浓度低于0.2mol/L时，洗铁酸中铁离子水解沉淀，无法达到充分吸附效果；但若洗铁酸中酸浓度高于4mol/L以上，则由于酸度过高，导致特种树脂柱对铁离子吸附的同时，洗铁酸对特种树脂柱中的铁解析到酸液中，同样无法达到充分吸附效果。只有当所述洗铁酸浓度降低到0.2-4mol/L，优选为1-3.5mol/L，更优选为1-3mol/L时，上特种树脂柱吸附铁，才能提高对洗铁酸中铁离子的吸附效率同时，确保对铁离子的充分吸附效果。

进一步，所述特种吸附树脂为CT—435特种吸附树脂。

所述CT—435特种吸附树脂作为本发明优选的一种特种树脂，对铁离子的亲和力高，从而进一步确保对洗铁酸溶液中铁离子的选择性吸附效果。

进一步，控制所述洗铁酸以3m³/h～8m³/h的流速通过每立方米特种树脂。确保树脂对于洗铁酸中铁离子做到充分吸附，防止洗铁酸溶液中残留铁离子浓度过高造成流失浪费。

进一步，控制所述洗铁酸通过特种树脂时，溶液温度保持在20-50℃。

优选地，将吸附饱和后的特种树脂，用解析液解析，从而得到铁盐溶液，实现对铁金属元素的有效回收，达到资源充分回收利用效果。

进一步，所述解析液选用质量分数为9-16％的盐酸，优选为10-15％的盐酸。进一步，所述解析液与特种树脂的体积比3-6:1，优选为4:1。

优选使用质量分数为9-16％，优选为10-15％的盐酸作为解析液，对吸附饱和后的特种树脂进行解析，可将特种树脂中的铁充分解析为三氯化铁解析液，并且所得三氯化铁解析液中铁含量高，可直接用于制取絮凝剂或者除磷剂，实用价值高。

进一步，本发明所述一种可实现洗铁酸循环利用的方法，具体包括，在用洗铁酸对有机萃取相中的铁进行反洗之后，当所述洗铁酸中氢离子浓度降低到1-3mol/L时，将洗铁酸以3m³/h～8m³/h的流速，通过每立方米的CT—435特种吸附树脂，并控制所述洗铁酸温度为20～50℃，从而将洗铁酸中的铁进行选择性吸附；

待特种树脂吸附饱和后，用质量分数为10-15％的盐酸解析所述特种树脂，控制所述解析液与特种树脂之间的体积比为4:1，从而得到三氯化铁解析液；

吸附铁后的洗铁酸经加酸调节，继续用于有机萃取相中铁的反洗。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、依据本发明所述方法，通过将使用特种吸附树脂，将反洗后的洗铁酸中的铁离子选择性吸附，从而有效降低洗铁酸中铁含量，并通过加酸调节酸浓度方式，可实现对洗铁酸的充分循环使用，有效解决现有技术中需要用大量碱中和消耗大量洗铁酸，从而造成的物料浪费问题；整个工艺操作简单易控，物料利用率高，成本低廉，环保高效，工业实用价值高。

2、依据本发明所述方法，通过用特种树脂将对反洗后洗铁酸中的铁离子进行选择性吸附，再结合特定解析步骤，还能对铁金属元素起到进一步提纯和浓缩效果，从而得到含铁量高达30～40％的铁酸盐溶液回收产物，同时提高铁金属元素的回收率和回收利用价值。

3、依据本发明所述方法，向通过特种树脂后的洗铁酸中，通过补加盐酸，调节H⁺浓度后，即可作为洗铁酸循环用于萃取有机相中铁的反洗，使整个工艺流程相互衔接，从而实现对萃取有机相中铁的连续反洗提纯回收处理，进一步提高铁的反洗回收提纯效率。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种可实现洗铁酸循环利用的方法，具体包括：

取钴镍湿法冶炼过程中，对P204和P507有机萃取溶剂得到的萃取有机相中铁进行反洗后的盐酸(即洗铁酸)10L作为处理对象。经检测，所述洗铁酸中H⁺含量为1.8mol/L，铁离子含量为6.4g/L。

再将上述洗铁酸以8m³/h的流速，同时控制所述洗铁酸溶液温度25～30℃，过1m³特种树脂CT—435，将通过特种树脂吸附后的溶液收集到容器中；并待所述特种树脂吸附饱和后，用4m³质量分数为10％的盐酸作为解析液，以2m³/h的流速解析树脂，从而得到三氯化铁解析液。

经检测，通过特种树脂后溶液中H⁺含量几乎不变为1.77mol/L，铁离子含量仅有为0.15g/L。并且，所得三氯化铁解析液中三氯化铁含量为32％。

可见，依据本实施例所述方法，能够将洗铁酸中的铁离子进行充分选择性吸附，从而达到除去洗铁酸中铁离子效果，并且保证洗铁酸中H⁺含量几乎不变，有效避免现有技术中还需加入大量碱，并把洗铁酸中大部分酸中和消耗，造成物料严重浪费损失问题。并且，经选择吸附并解析处理，对杂质铁起到进一步浓缩提纯效果，最后得到高铁含量的回收产物，可直接用于制备絮凝剂或除磷剂，工业实用价值高。

进一步，向通过特种树脂后的洗铁酸中，通过补加盐酸，调节H⁺浓度为6-7mol/L可作为洗铁酸循环用于萃取有机相中铁的反洗。使整个工艺流程相互衔接，从而实现对萃取有机相中铁的连续反洗提纯回收处理，进一步提高铁的反洗回收提纯效率。

实施例2

本实施例提供一种可实现洗铁酸循环利用的方法，具体包括：

取钴镍湿法冶炼过程中，对P204和P507有机萃取溶剂得到的萃取有机相中铁进行反洗后的盐酸(即洗铁酸)15L作为处理对象。经检测，所述洗铁酸中H⁺含量为2.2mol/L，铁离子含量为10.2g/L。

再将上述洗铁酸以6m³/h的流速，同时控制所述洗铁酸溶液温度35～40℃，过1m³特种树脂CT—435，将通过特种树脂吸附后的溶液收集到容器中；并待所述特种树脂吸附饱和后，用4m³质量分数为13％的盐酸作为解析液，以2.5m³/h的流速解析树脂，从而得到三氯化铁解析液。

经检测，通过特种树脂后溶液中H⁺含量几乎不变为2.15mol/L，铁离子含量仅有为0.24g/L。并且，所得三氯化铁解析液中三氯化铁的含量为30.2％。

可见，依据本实施例所述方法，能够将洗铁酸中的铁离子进行充分选择性吸附，从而达到除去洗铁酸中铁离子效果，并且保证洗铁酸中H⁺含量几乎不变，有效避免现有技术中还需加入大量碱，并把洗铁酸中大部分酸中和消耗，造成物料严重浪费损失问题。并且，经选择吸附并解析处理，对杂质铁起到进一步浓缩提纯效果，最后得到高铁含量的回收产物，可直接用于制备絮凝剂或除磷剂，工业实用价值高。

进一步，向通过特种树脂后的洗铁酸中，通过补加盐酸，调节H⁺浓度为6-7mol/L可作为洗铁酸循环用于萃取有机相中铁的反洗。使整个工艺流程相互衔接，从而实现对萃取有机相中铁的连续反洗提纯回收处理，进一步提高铁的反洗回收提纯效率。

实施例3

本实施例提供一种可实现洗铁酸循环利用的方法，具体包括：

取钴镍湿法冶炼过程中，对P204和P507有机萃取溶剂得到的萃取有机相中铁进行反洗后的盐酸(即洗铁酸)18L作为处理对象。经检测，所述洗铁酸中H⁺含量为3.5mol/L，铁离子含量为13.2g/L。

再将上述洗铁酸以4m³/h的流速，同时控制所述洗铁酸溶液温度40～45℃，过1m³特种树脂CT—435，将通过特种树脂吸附后的溶液收集到容器中；并待所述特种树脂吸附饱和后，用4m³质量分数为15％的盐酸作为解析液，以3m³/h的流速解析树脂，从而得到三氯化铁解析液。

经检测，通过特种树脂后溶液中H⁺含量几乎不变为3.47mol/L，铁离子含量仅有为0.15g/L。并且，所得三氯化铁解析液中三氯化铁含量为33％。

可见，依据本实施例所述方法，能够将洗铁酸中的铁离子进行充分选择性吸附，从而达到除去洗铁酸中铁离子效果，并且保证洗铁酸中H⁺含量几乎不变，有效避免现有技术中还需加入大量碱，并把洗铁酸中大部分酸中和消耗，造成物料严重浪费损失问题。并且，经选择吸附并解析处理，对杂质铁起到进一步浓缩提纯效果，最后得到高铁含量的回收产物，可直接用于制备絮凝剂或除磷剂，工业实用价值高。

进一步，向通过特种树脂后的洗铁酸中，通过补加盐酸，调节H⁺浓度为6-7mol/L可作为洗铁酸循环用于萃取有机相中铁的反洗。使整个工艺流程相互衔接，从而实现对萃取有机相中铁的连续反洗提纯回收处理，进一步提高铁的反洗回收提纯效率。

实施例4

本实施例提供一种可实现洗铁酸循环利用的方法，具体包括：

取钴镍湿法冶炼过程中，对P204和P507有机萃取溶剂得到的萃取有机相中铁进行反洗后的盐酸(即洗铁酸)20L作为处理对象。经检测，所述洗铁酸中H⁺含量为0.25mol/L，铁离子含量为15.2g/L。

再将上述洗铁酸以7m³/h的流速，同时控制所述洗铁酸溶液温度20～30℃，过1m³特种树脂CT—435，将通过特种树脂吸附后的溶液收集到容器中；并待所述特种树脂吸附饱和后，用4m³质量分数为16％的盐酸作为解析液，以2m³/h的流速解析树脂，从而得到三氯化铁解析液。

经检测，通过特种树脂后溶液中H⁺含量几乎不变为0.21mol/L，铁离子含量仅有为0.19g/L。并且，所得三氯化铁解析液中三氯化铁的含量为34％。

可见，依据本实施例所述方法，能够将洗铁酸中的铁离子进行充分选择性吸附，从而达到除去洗铁酸中铁离子效果，并且保证洗铁酸中H⁺含量几乎不变，有效避免现有技术中还需加入大量碱，并把洗铁酸中大部分酸中和消耗，造成物料严重浪费损失问题。并且，经选择吸附并解析处理，对杂质铁起到进一步浓缩提纯效果，最后得到高铁含量的回收产物，可直接用于制备絮凝剂或除磷剂，工业实用价值高。

进一步，向通过特种树脂后的洗铁酸中，通过补加盐酸，调节H⁺浓度为6-7mol/L可作为洗铁酸循环用于萃取有机相中铁的反洗。使整个工艺流程相互衔接，从而实现对萃取有机相中铁的连续反洗提纯回收处理，进一步提高铁的反洗回收提纯效率。

实施例5

本实施例提供一种可实现洗铁酸循环利用的方法，具体包括：

取钴镍湿法冶炼过程中，对P204和P507有机萃取溶剂得到的萃取有机相中铁进行反洗后的盐酸(即洗铁酸)15L作为处理对象。经检测，所述洗铁酸中H⁺含量为4.0mol/L，铁离子含量为12.6g/L。

再将上述洗铁酸以5m³/h的流速，同时控制所述洗铁酸溶液温度30～50℃，过1m³特种树脂CT—435，将通过特种树脂吸附后的溶液收集到容器中；并待所述特种树脂吸附饱和后，用4m³质量分数为9％的盐酸作为解析液，以3.5m³/h的流速解析树脂，从而得到三氯化铁解析液。

经检测，通过特种树脂后溶液中H⁺含量几乎不变为1.77mol/L，铁离子含量仅有为0.11g/L。并且，所得三氯化铁解析液中三氯化铁的含量为33％。

可见，依据本实施例所述方法，能够将洗铁酸中的铁离子进行充分选择性吸附，从而达到除去洗铁酸中铁离子效果，并且保证洗铁酸中H⁺含量几乎不变，有效避免现有技术中还需加入大量碱，并把洗铁酸中大部分酸中和消耗，造成物料严重浪费损失问题。并且，经选择吸附并解析处理，对杂质铁起到进一步浓缩提纯效果，最后得到高铁含量的回收产物，可直接用于制备絮凝剂或除磷剂，工业实用价值高。

进一步，向通过特种树脂后的洗铁酸中，通过补加盐酸，调节H⁺浓度为6-7mol/L可作为洗铁酸循环用于萃取有机相中铁的反洗。使整个工艺流程相互衔接，从而实现对萃取有机相中铁的连续反洗提纯回收处理，进一步提高铁的反洗回收提纯效率。

对比例1

为验证在具体使用特种树脂对洗铁酸中的铁离子选择性吸附时，所述洗铁酸浓度(0.2-4mol/L，优选为1-3.5mol/L，更优选为1-3mol/L)对特种树脂对铁离子的吸附效果影响，发明人相对于实施例1设置如下对比实验例：

对比例101

该对比例相对于实施例1设置，与实施例1相比，其区别在于，换用H⁺含量为5mol/L，铁离子含量为15.2g/L的洗铁酸作为处理对象，其余制备工艺步骤和参数均相同。

经检测，通过特种树脂后溶液中铁离子含量增加到5.89g/L；并且，最终反复解析后得到的三氯化铁解析液中，三氯化铁的含量显著下将为21.6％。

对比例102

该对比例相对于实施例1设置，与实施例1相比，其区别在于，换用H⁺含量为0.1mol/L，铁离子含量为15.2g/L的洗铁酸作为处理对象，其余制备工艺步骤和参数均相同。

经检测，通过特种树脂后溶液中铁离子含量增加到10.89g/L；并且，最终反复解析后得到的三氯化铁解析液中，三氯化铁含量显著下降为18.5％。洗铁酸溶液中出现大量氢氧化铁红色絮凝沉淀物。

对比例2

为验证所述解析液质量分数(9-16％，优选为10-15％)对特种树脂中铁的解析效果影响，申请人相对于实施例1设置如下对比实验例：

对比例201

该对比例相对于实施例1设置，与实施例1相比，其区别在于，将实施例1中的解析液变换为酸度为20％盐酸，其余制备工艺步骤和参数均相同。

经检测，最终反复解析后得到的三氯化铁解析液中，三氯化铁含量显著降低为19.4％。

对比例202

该对比例相对于实施例1设置，与实施例1相比，其区别在于，将实施例1中的解析液变换为酸度为5％盐酸，其余制备工艺步骤和参数均相同。

经检测，最终反复解析后得到的三氯化铁解析液中，三氯化铁含量显著降低为22.6％。

Claims (10)

1.一种可实现洗铁酸循环利用的方法，其特征在于，在用洗铁酸对萃取有机相中的铁进行反洗之后，使用特种树脂将洗铁酸中的铁离子选择性吸附，再向吸附铁离子的洗铁酸中补酸，将调节H⁺浓度后的洗铁酸循环用于萃取有机相中铁的反洗。

2.根据权利要求1所述的一种可实现洗铁酸循环利用的方法，其特征在于，当所述洗铁酸的酸浓度降低到0.2-4mol/L时，使用特种树脂对洗铁酸中的铁离子进行选择性吸附。

3.根据权利要求2所述的一种可实现洗铁酸循环利用的方法，其特征在于，当所述洗铁酸中氢离子浓度降低到1-3.5mol/L，优选为1-3mol/L时，使用特种树脂对洗铁酸中的铁离子进行选择性吸附。

4.根据权利要求1所述的一种可实现洗铁酸循环利用的方法，其特征在于，所述特种吸附树脂为CT—435特种吸附树脂。

5.根据权利要求1所述的一种可实现洗铁酸循环利用的方法，其特征在于，控制所述洗铁酸以3m³/h～8m³/h的流速通过每立方米的特种树脂。

6.根据权利要求1所述的一种可实现洗铁酸循环利用的方法，其特征在于，控制所述洗铁酸通过特种树脂时，溶液温度保持在20-50℃。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种可实现洗铁酸循环利用的方法，其特征在于，将吸附饱和后的特种树脂，用解析液解析，从而得到铁盐溶液。

8.根据权利要求7所述的一种可实现洗铁酸循环利用的方法，其特征在于，所述解析液选用质量分数为9-16％的盐酸，优选为10-15％的盐酸。

9.根据权利要求8所述的一种可实现洗铁酸循环利用的方法，其特征在于，所述解析液与特种树脂的体积比3-6:1，优选为4:1。

10.根据权利要求1所述的一种可实现洗铁酸循环利用的方法，其特征在于，在用洗铁酸对有机萃取相中的铁进行反洗之后，当所述洗铁酸中氢离子浓度降低到1-3mol/L时，将洗铁酸以3m³/h～8m³/h的流速，通过每立方米的CT—435特种吸附树脂，并控制所述洗铁酸温度为20～50℃，从而将洗铁酸中的铁进行选择性吸附；

待特种树脂吸附饱和后，用质量分数为10-15％的盐酸解析所述特种树脂，控制所述解析液与特种树脂之间的体积比为4:1，从而得到三氯化铁解析液；

吸附铁后的洗铁酸经加酸调节，继续用于有机萃取相中铁的反洗。