CN109161686A - 分离固体发烟剂中金属元素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及弹药回收技术领域，具体涉及分离固体发烟剂中金属元素的方法。所述方法为在特定条件下用环烷酸萃取分离Al3+和Zn2+，也可以用草酸沉淀分离。本发明方法操作安全，简单易行，可以实现Al3+和Zn2+的完全分离，并且提取率高。

Description

分离固体发烟剂中金属元素的方法
技术领域
本发明涉及弹药回收技术领域，尤其涉及分离固体发烟剂中金属元素的方法。
背景技术
固体发烟剂中的主要成分为六氯乙烷、氧化锌和铝粉，作为一种含能材料，可产生烟幕作用，进行遮蔽隐身或眩晕干扰。作为我军的常备武器弹药，当该类发烟剂退役、报废或者不合格时，现有的传统方法往往是焚毁或者掩埋，对环境造成极大的污染，不符合绿色环保的要求，对于发烟剂中含有的金属元素也是一种极大的资源浪费。回收金属元素并将不同的金属进行分离，对于资源的回收利用具有重要意义。
发明内容
针对以上技术现状，本发明的目的是提供一种分离固体发烟剂中金属元素的方法，该方法对环境无污染，且具有高金属回收率。
为达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
分离固体发烟剂中金属元素的方法，所述固体发烟剂中包含六氯乙烷、氧化锌和铝粉，其中锌铝元素质量比为5～6:1，采用以下两种方法中任一种：
方法一：
(1)将所述固体发烟剂用有机溶剂浸泡，充分溶解六氯乙烷后过滤；
(2)过滤后的固体用定量盐酸充分溶解，得pH0.5-1的混合金属盐溶液；
(3)在所述混合金属盐溶液中加入6～7倍于其体积的环烷酸进行萃取，静置分层，上层得环烷酸铝；
(4)取下层清液，加入草酸，将生成的沉淀过滤，得草酸锌；
方法二：
(1)将所述固体发烟剂用有机溶剂浸泡，充分溶解六氯乙烷后过滤；
(2)过滤后的固体用定量盐酸充分溶解，得pH0.5-1的混合金属盐溶液；
(3)在所述混合金属盐溶液中加入草酸，将反应生成的沉淀过滤，用乙醇洗涤沉淀，得草酸铝固体；滤液和洗涤液均为Zn2+溶液。
优选地，方法一和方法二步骤(1)中所述有机溶剂为乙醇、丙酮、甲苯、二氯甲烷或氯仿。
优选地，方法一的步骤(3)中，用环烷酸萃取的时间为2-3h。
优选地，方法一的步骤(4)中，所述草酸的用量为固体发烟剂中锌元素摩尔量的1.2～1.5倍。
优选地，方法二的步骤(3)中，所述草酸的用量为铝元素摩尔量的3.5～4.0倍。
有相关研究报道，环烷酸的萃取能力取决于被萃金属离子与环烷酸根成盐的络合稳定常数的大小，越大越容易被萃取，而Al3+和Zn2+的络合稳定常数相差不大，并且在固体发烟剂中锌含量较高(锌铝质量比5～6:1)，容易同时被萃取，本发明通过对萃取条件进行研究，发现在水溶液pH0.5～1.0的条件下可用环烷酸将二者完全分离，而改变水溶液的pH在0.5以下和1.0以上时分离效果则大大降低。采用该方法对Al3+和Zn2+的提取率高，操作方法简单易行，在发烟剂回收利用中有重要的应用价值。
现有技术中有用氨水来提取分离金属离子的相关研究，而氨水容易挥发，烟火药类弹药在氨水存在下有爆炸的危险性，本发明发现在水溶液pH0.5～1.0的条件下通过控制草酸的加入量，能将Al3+完全沉淀，Zn2+部分沉淀，再通过乙醇洗涤，将沉淀的草酸锌溶解，从而实现Al3+和Zn2+的完全分离。该方法操作安全，且对Al3+和Zn2+的提取率高。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
取某型固体发烟剂10g(质量含量：六氯乙烷45.5％、氧化锌47.5％、铝粉7.0％)，用足量二氯甲烷充分浸泡，溶解六氯乙烷，过滤，取过滤所得固体，加入质量浓度10％的盐酸使固体全部溶解，且溶液pH为0.7。取该溶液50ml加入500ml分液漏斗中，加入350ml环烷酸，震荡后静置2h，分离，上层得环烷酸铝，下层清液为氯化锌水溶液，在下层清液中加入7.9g草酸，生成草酸锌沉淀，将沉淀过滤分离，倒入过量乙醇中，沉淀全部溶解，即沉淀中不含草酸铝，实现了Al3+和Zn2+的完全分离，二者的提取率分别为95.9％和96.8％。
实施例2
取某型固体发烟剂10g(质量含量：六氯乙烷45.5％、氧化锌47.5％、铝粉7.0％)，用足量二氯甲烷充分浸泡，溶解六氯乙烷，过滤，取过滤所得固体，加入质量浓度10％的盐酸使固体全部溶解，且溶液pH为0.5。取该溶液50ml加入500ml分液漏斗中，加入300ml环烷酸，震荡后静置2h，分离，上层得环烷酸铝，下层清液为氯化锌水溶液，在下层清液中加入7.0g草酸，生成沉淀，将沉淀过滤分离，倒入过量乙醇中，沉淀全部溶解，即沉淀中不含草酸铝，实现了Al3+和Zn2+的完全分离，二者的提取率分别为96.2％和96.7％。
实施例3
取某型固体发烟剂10g(质量含量：六氯乙烷45.5％、氧化锌47.5％、铝粉7.0％)，用足量二氯甲烷充分浸泡，溶解六氯乙烷，过滤，取过滤所得固体，加入质量浓度10％的盐酸，使固体全部溶解，且溶液pH为1.0。取该溶液50ml加入500ml分液漏斗中，加入300ml环烷酸，震荡后静置3h，分离，上层得环烷酸铝，下层清液为氯化锌水溶液，在下层清液中加入6.3g草酸，生成沉淀，将沉淀过滤分离，倒入过量乙醇中，沉淀全部溶解，即沉淀中不含草酸铝，实现了Al3+和Zn2+的完全分离，二者的提取率分别为96.4％和95.7％。
实施例4
取某型固体发烟剂(质量含量：六氯乙烷45.5％、氧化锌47.5％、铝粉7.0％)20g，用足量二氯甲烷充分浸泡，溶解六氯乙烷，过滤，取过滤所得固体，先用无水乙醇洗涤，然后加入质量浓度10％的盐酸使固体全部溶解，且溶液pH为0.7。在溶液中加入17.2g草酸，过滤，得到草酸铝和草酸锌的混合物，滤液为Zn2+溶液。将上述混合物加入足量无水乙醇，反复洗涤过滤，得到草酸铝，烘干称重，计算得Al3+的提取率为99.8％。将Zn2+溶液和乙醇洗涤液合并，稀释至250ml，使用EDTA标准液滴定，计算得Zn2+的提取率为97.9％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.分离固体发烟剂中金属元素的方法，所述固体发烟剂中包含六氯乙烷、氧化锌和铝粉，其中锌铝元素质量比为5～6:1，其特征在于：采用以下两种方法中任一种：
方法一：
(1)将所述固体发烟剂用有机溶剂浸泡，充分溶解六氯乙烷后过滤；
(2)过滤后的固体用盐酸充分溶解，得pH 0.5-1的混合金属盐溶液；
(3)在所述混合金属盐溶液中加入6～7倍于其体积的环烷酸进行萃取，静置分层，上层得环烷酸铝；
(4)取下层清液，加入草酸，将生成的沉淀过滤，得草酸锌；
方法二：
(1)将所述固体发烟剂用有机溶剂浸泡，充分溶解六氯乙烷后过滤；
(2)过滤后的固体用盐酸充分溶解，得pH 0.5-1的混合金属盐溶液；
(3)在所述混合金属盐溶液中加入草酸，将反应生成的沉淀过滤，将混合物用乙醇洗涤，得草酸铝固体；滤液和洗涤液均为Zn2+溶液。
2.如权利要求1所述的分离固体发烟剂中金属元素的方法，其特征在于：方法一的步骤(1)中所述有机溶剂为乙醇、丙酮、甲苯、二氯甲烷或氯仿。
3.如权利要求1所述的分离固体发烟剂中金属元素的方法，其特征在于：方法一的步骤(3)中，用环烷酸萃取的时间为2-3h。
4.如权利要求1所述的分离固体发烟剂中金属元素的方法，其特征在于：方法一的步骤(4)中，所述草酸的用量为固体发烟剂中锌元素摩尔量的1.2～1.5倍。
5.如权利要求1所述的分离固体发烟剂中金属元素的方法，其特征在于：方法二的步骤(1)中所述有机溶剂为乙醇、丙酮、甲苯、二氯甲烷或氯仿。
6.如权利要求1所述的分离固体发烟剂中金属元素的方法，其特征在于：方法二的步骤(3)中，所述草酸的用量为铝元素摩尔量的3.5～4.0倍。
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