CN108588415A - 一种双水相体系萃取分离水溶液中钨的方法 - Google Patents

一种双水相体系萃取分离水溶液中钨的方法 Download PDF

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Abstract

一种双水相体系萃取分离水溶液中钨的方法，其主要是将聚乙二醇、含钨水溶液、盐水溶液与去离子水混合搅拌均匀，非离子表面活性剂的质量分数为10～20％，钨的质量分数为0.1～5％，盐的质量分数为6～12％；调节pH值至2～3，将其在30～60℃搅拌10～60min后，将其静置分相，相分离10～60min，得到上相为负载钨的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统；反萃取温度40～70℃，搅拌时间20～60min，相分离时间20～60min，负载钨的非离子表面活性剂相与碳酸铵水溶液相的相比(A:O)为1:1～4:1，反萃取产物为钨酸铵。本发明萃取速率快、相分离良好，钨单级萃取率达98％以上，钨单级反萃取率达97％以上。

Description

一种双水相体系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
钨是属于有色金属，是国际上重要的战略金属，钨矿在古代被称为“重石”。1781年由瑞典化学家卡尔.威廉.舍耶尔发现白钨矿，并提取出新的元素酸－钨酸，1783年被西班牙人德普尔亚发现黑钨矿也从中提取出钨酸，同年，用碳还原三氧化钨第一次得到了钨粉，并命名该元素。钨在地壳中的含量为0.001％。已发现的含钨矿物有20种。钨矿床一般伴随着花岗质岩浆的活动而形成。经过冶炼后的钨是银白色有光泽的金属，熔点极高，硬度很大。
现阶段来说，主流的钨冶炼工艺为包括苏打压煮工艺和氢氧化钠分解工艺在内的碱法工艺，在中国则主要是以氢氧化钠分解工艺为主。钨矿物经过这些工艺处理后，所得的含钨溶液都呈碱性或者弱碱性，通常料液中会含有P、As、Si以及Mo等必须深度除去的杂质。因钨和钼属同一副族，且由于“镧系收缩”，使得钨与钼的化学性质极为相似，难以分离。科学技术的迅速发展对各种材料都提出了更苛刻的要求，各种不同性能的材料也不断地被开发出来，由于钨所具有的独特性能，相信其应用将会越来越广泛，并且各种新的功能也会不断地开发出来。钨是不可再生资源，总会有枯竭的一天，所以我们应该更加珍惜，并且应该对其进行更深入地了解，更广泛地研究，使钨在现代社会中发挥更大的作用。随着优质钨资源的开发殆尽，目前工业上使用的钨资源逐渐由黑钨矿转变为复杂白钨矿。白钨矿通常以类质同象的方式伴生有大量的钨酸钙矿，在中国高钨资源占钨资源全国工业总储量的45％以上，这就意味着全国近半数的钨矿将以高钨精矿的形式产出。因此，中国钨冶炼行业面临的钨分离问题十分突出。正因为钨分离的具有十分明显的重要性，多年来钨钨分离工艺的改进一直受到冶金工作者的高度重视。
申请号为2016110946451d的专利中提出了一种萃取分离水溶液中钨(VI)的方法，该方法是利用共聚物型表面活性剂系列，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)等，与硫酸盐构成温度诱导双水相体系，萃取分离水溶液中的钨。但该发明的萃取效率还待进一步提高。
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、萃取效率更高、不使用危害生态环境的有机溶剂的双水相体系萃取分离水溶液中钨的方法。本发明主要是通过聚乙二醇系列非离子表面活性剂-硫酸盐-水所构成的双水相体系萃取分离水溶液中钨。
本发明的方法包括以下步骤：
(1)双水相体系溶液的制备：将聚乙二醇、含钨水溶液、盐水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1；用硫酸、盐酸或硝酸调节混合溶液1的pH值为2～3，得到混合溶液2；
所述混合溶液1中，聚乙二醇的质量分数为10～20％，钨的质量分数为0.1～5％，盐的质量分数为6～12％；所述聚乙二醇包括：聚乙二醇1000(简称PEG1000)、聚乙二醇2000(简称PEG2000)、聚乙二醇4000(简称PEG4000)、聚乙二醇6000(简称PEG2000)、聚乙二醇8000(简称PEG8000)、聚乙二醇10000(简称PEG10000)；所述含钨水溶液的来源为各种含钨水溶液；所述盐包括但不限于硫酸锂、硫酸钠、硫酸铵或硫酸镁。
(2)萃取：将步骤(1)中的混合溶液2在30～60℃下用恒温磁力搅拌器搅拌，搅拌时间为10～60min，再将其在30～60℃的恒温水浴锅中静置分相10～60min，得到上相为负载钨的聚乙二醇相，下相为水相的双水相系统。
(3)反萃：向步骤(2)的负载钨的聚乙二醇相溶液中加入碳酸铵水溶液，使负载钨的聚乙二醇相(O)与水相(A)的相比值为1～4:1，用氨水调节溶液的pH值至8～10，得到混合溶液3，混合溶液3中碳酸铵浓度为20～40％，反萃取温度为40～70℃，反萃取时间为20～60min，相分离时间为20～60min，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、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；
2、单级萃取的萃取效率高，钨单级萃取率达到98％以上，钨单级反萃取率达到97％以上；
3、工艺简单易行、操作条件温和；
4、绿色环保，对环境无毒无害。
具体实施方式
实施例1
(1)将PEG1000、含钨水溶液、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PEG1000质量分数为10％，钨质量分数为0.1％，硫酸钠质量分数为10％，用硫酸调节混合溶液1的pH值至2，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)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60min，搅拌完之后将其置于30℃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PEG1000相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钨(VI)的PEG1000相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钨的PEG1000相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为2：1，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中碳酸铵浓度为20％，反萃取温度为40℃，反萃取时间为30min，相分离时间为50min。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在98.47％以上，钨(VI)的反萃取率在97.36％以上。
实施例2
(1)将PEG2000、含钨水溶液、硫酸锂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PEG2000质量分数为15％，钨质量分数为5.0％，硫酸锂质量分数为8％，用盐酸调节混合溶液1的pH值至2，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)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30min，搅拌完之后将其置于40℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为40min，得到上相为负载钨的PEG2000相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钨(VI)的PEG2000相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钨的PEG2000相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为3：1，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中碳酸铵浓度为40％，反萃取温度为60℃，反萃取时间为50min，相分离时间为60min。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在98.76％以上，钨(VI)的反萃取率在97.69％以上。
实施例3
(1)将PEG4000、含钨水溶液、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PEG4000质量分数为20％，钨质量分数为2.55％，硫酸铵质量分数为12％，用硝酸调节混合溶液1的pH值至2，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)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10min，搅拌完之后将其置于50℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为60min，得到上相为负载钨的PEG4000相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钨(VI)的PEG4000相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钨的PEG4000相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为4：1，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中碳酸铵浓度为30％，反萃取温度为45℃，反萃取时间为20min，相分离时间为30min。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在98.18％以上，钨(VI)的反萃取率在97.87％以上。
实施例4
(1)将PEG6000、含钨水溶液、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PEG6000质量分数为12％，钨质量分数为2.55％，硫酸镁质量分数为6％，用硫酸调节混合溶液1的pH值至3，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)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20min，搅拌完之后将其置于60℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为10min，得到上相为负载钨的PEG6000相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钨的PEG6000相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钨的PEG6000相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为1：1，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中碳酸铵浓度为35％，反萃取温度为50℃，反萃取时间为40min，相分离时间为20min。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在98.43％以上，钨(VI)的反萃取率在97.72％以上。
实施例5
(1)将PEG8000、含钨水溶液、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PEG8000质量分数为18％，钨质量分数为5％，硫酸钠质量分数为11％，用盐酸调节混合溶液1的pH值至3，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)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60℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为30min，得到上相为负载钨的PEG8000相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钨(VI)的PEG8000相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钨的PEG8000相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为2：1，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中碳酸铵浓度为25％，反萃取温度为65℃，反萃取时间为45min，相分离时间为40min。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在98.99％以上，钨(VI)的反萃取率在97.97％以上。
实施例6
(1)将PEG10000、含钨水溶液、硫酸锂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PEG10000质量分数为16％，钨质量分数为2.55％，硫酸锂质量分数为12％，用硝酸调节混合溶液1的pH值至3，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为45℃，搅拌时间为50min，搅拌完之后将其置于45℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为50min，得到上相为负载钨的PEG10000相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钨(VI)的PEG10000相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钨的PEG10000相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为3：1，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中碳酸铵浓度为40％，反萃取温度为70℃，反萃取时间为60min，相分离时间为45min。
经过处理后，钨(VI)的萃取率在98.15％以上，钨(VI)的反萃取率在98.18％以上。

Claims (5)

1.一种双水相体系萃取分离水溶液中钨的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)双水相体系溶液的制备：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，得到混合溶液1；用硫酸、盐酸或硝酸调节混合溶液1的pH值为2～3，得到混合溶液2；
(2)萃取：将步骤(1)中的混合溶液2在30～60℃下用恒温磁力搅拌器搅拌，搅拌时间为10～60min，再将其在30～60℃的恒温水浴锅中静置分相10～60min，得到上相为负载钨的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统；
(3)反萃：向步骤(2)的负载钨的非离子表面活性剂相溶液中加入碳酸铵水溶液，使负载钨的非离子表面活性剂相(O)与水相(A)的相比值为1～4:1，用氨水调节溶液的pH值至8～10，得到混合溶液3，混合溶液3中碳酸铵浓度为20～40％，反萃取温度为40～70℃，反萃取时间为20～60min，相分离时间为20～60min，反萃取产物为钨酸铵。
2.根据权利要求1所述的双水相体系萃取分离水溶液中钨的方法，其特征在于：所述混合溶液1中，非离子表面活性剂的质量分数为10～20％，钨的质量分数为0.1～5％，盐的质量分数为6～12％。
3.根据权利要求1所述的双水相体系萃取分离水溶液中钨的方法，其特征在于：所述非离子表面活性剂为聚乙二醇(PEG)系列，包括但不限于PEG 1000、PEG 2000、PEG 4000、PEG6000、PEG 8000或PEG 10000。
4.根据权利要求书1所述的双水相体系萃取分离水溶液中钨的方法，其特征在于：所述含钨水溶液的来源为各种含钨水溶液。
5.根据权利要求书1所述的双水相体系萃取分离水溶液中钨的方法，其特征在于：所述盐包括但不限于硫酸锂、硫酸钠、硫酸铵或硫酸镁。
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