CN110229964B - 一种提取飞灰中铷的方法 - Google Patents

一种提取飞灰中铷的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110229964B
CN110229964B CN201910630726.6A CN201910630726A CN110229964B CN 110229964 B CN110229964 B CN 110229964B CN 201910630726 A CN201910630726 A CN 201910630726A CN 110229964 B CN110229964 B CN 110229964B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rubidium
extraction
leaching
fly ash
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910630726.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110229964A (zh
Inventor
童立志
胡清
肖锐杰
唐一
胡滨
王峰
韦黎华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN201910630726.6A priority Critical patent/CN110229964B/zh
Publication of CN110229964A publication Critical patent/CN110229964A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110229964B publication Critical patent/CN110229964B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/10Obtaining alkali metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/26Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by liquid-liquid extraction using organic compounds
    • C22B3/262Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by liquid-liquid extraction using organic compounds using alcohols or phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/006Wet processes
    • C22B7/008Wet processes by an alkaline or ammoniacal leaching
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Abstract

本发明提供了一种提取飞灰中铷的方法,包括如下步骤:使用浸出剂浸取飞灰,固液分离,得到浸出渣与pH值为11‑13.5的浸出液;混合碳酸钠与浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液;使用萃取剂对沉淀液进行萃取,分液,得到含铷有机相与第一水相;洗涤含铷有机相,得到萃取相与第二水相;使用反萃剂对萃取相进行反萃,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相。本发明对飞灰进行浸取,不需要调节浸出液的pH值,减少了碱耗;且通过选择特定的浸取剂、萃取剂,浸出液中添加碳酸钠以及洗涤萃取有机相,提高了铷的提取率至52.57%,铷钾的分离系数至22,增加了飞灰资源化利用的附加值,为飞灰的综合利用提供了新的思路。

Description

一种提取飞灰中铷的方法
技术领域
本发明属于环保技术领域,涉及到一种回收利用飞灰的方法,具体涉及到一种提取飞灰中铷的方法。
背景技术
生活垃圾经焚烧处理后会产生富集多种重金属的飞灰,为了减少飞灰对环境产生的危害,现有技术中常将飞灰进行稳定后进行填埋或作为水泥原料进行处理。
CN 108036323 A公开了一种水泥窑混烧垃圾飞灰与污泥制生态水泥的系统和方法,包括污泥预处理单元、垃圾飞灰储存单元、配料储存单元、物料混合系统、焚烧装置、熟料储存装置、水泥窑系统;所述焚烧装置依次设有锁风喂料机、立式焚烧炉、锁风阀、链板式出料机。该发明通过在污泥和垃圾飞灰中加入水泥窑灰,制备生态水泥,同时实现对污泥和垃圾飞灰的无害化、资源化处理。但是该方法将飞灰经水洗后进入水泥窑与传统水泥原料混合烧制为水泥,大量的水洗废水中有价金属得不到良好的回收利用。
飞灰中含有可回收利用的多种有价元素,近年来,研究人员对飞灰中的钾、锌等元素的资源化回收问题给予了关注。CN 109354041 A、CN 107739219 A与CN 106185989 A公开了从飞灰中提取钾的方法,CN 101818256 A公开了从废水中回收Cu、Zn的方法,但尚未有人对飞灰中铷的分离回收进行报道。
铷作为重要的稀缺碱金属资源,不但广泛应用于工业催化、医药和特种玻璃等传统行业,而且在信息技术、新能源和航空航天等高新技术领域也显示出强大生命力。铷在地壳中含量颇丰,按元素丰度排列分别居第16位,常与锂、钾等元素共生,主要富存于锂云母和铯榴石等固体矿石及盐湖卤水中。传统铷生产工艺可分为矿石提取或卤水提取,但矿石提取存在过程复杂、成本较高的问题。而卤水提取使用4-叔丁基-2-(α-甲苄基)-苯酚(简称t-BAMBP)作为萃取剂,需要向盐湖卤水中加入高浓度的氢氧化钠以调节碱性。这一工序会产生大量的强碱性废水并造成严重的环境污染,大幅增加了生产成本。
一般的垃圾中含有大量的氮、硫等元素,焚烧时会产生大量的硫氧化物、氮氧化物等酸性气体,一般在垃圾焚烧过程的捕集飞灰过程中,通过会加入大量的Ca(OH)2以去除烟气中的酸性物质,因此垃圾焚烧产生的飞灰通常为强碱性,其水洗液也具有较强的碱性,以飞灰为原材料进行铷的提取与传统矿石提铷方法相比有着不需要高温煅烧与强酸强碱浸出的优势,与卤水提铷法相比有着不需要加入强碱调节pH的优势。然而,飞灰中也常富集大量的微量重金属(如Pb、Zn、Cu等)和常量金属钾(可对铷提取造成干扰),需要对提铷工艺进行改进,以避免重金属与钾对提铷的影响。
因此,如何提供一种方法工艺简单、萃取效率高的,从焚烧飞灰浸出液中分离提取铷的萃取方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种提取飞灰中铷的方法,所述方法能够对飞灰中的铷进行提取,且不需要额外的添加强碱来调节pH,所述方法操作简单,环境友好且成本低,便于工业化推广应用。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)使用浸出剂浸取飞灰,固液分离,得到浸出渣与pH值为11-13.5的浸出液;
(2)混合碳酸钠与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液;
(3)使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取,分液,得到含铷有机相与第一水相;
(4)洗涤步骤(3)所得含铷有机相,得到萃取相与第二水相;
(5)使用反萃剂对步骤(4)所得萃取相进行反萃,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相。
本申请所述飞灰中含有可回收利用的多种有价元素,且飞灰呈强碱性,对飞灰进行浸取得到的浸出液也为强碱性,以飞灰为原料,使用萃取剂对飞灰中的铷进行提取时不需要额外的添加强碱以调节pH值,大幅节约了成本,而且不会额外的产生废碱液,又能够缓解环境保护的压力。
优选地,所述步骤(1)所述浸出剂为螯合剂的水溶液。
优选地,所述螯合剂包括二甲基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠或聚乙烯亚胺二硫代氨基甲酸盐任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括二甲基二硫代氨基甲酸钠与二乙基二硫代氨基甲酸钠的组合,二乙基二硫代氨基甲酸钠与聚乙烯亚胺二硫代氨基甲酸盐的组合,二甲基二硫代氨基甲酸钠与聚乙烯亚胺二硫代氨基甲酸盐的组合或二甲基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠与聚乙烯亚胺二硫代氨基甲酸盐的组合。
优选地,所述浸出剂中螯合剂的质量分数为0.1%-3.0%,例如可以是0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%或3%,优选为0.5-1.0%。
飞灰中除了含有铷,还含有大量的Pb、Cu、Zn等重金属元素,本发明通过添加特定组成的螯合剂,使飞灰中的部分重金属保留在浸出渣中,不仅减轻了后续对浸出液处理的压力,也减轻了对沉淀渣进行安全处置的压力。
优选地,所述浸出剂与飞灰的液固比为1-10:1,例如可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1,优选为2-5:1。
随着浸出剂与飞灰的液固比的增加,飞灰中铷的浸出率也随之增加,但增长趋势逐渐减缓,本发明中浸出率与飞灰的液固比为1-10:1,在此范围内,飞灰中铷的浸出率满足工艺需要。
优选地,步骤(1)所述浸取的时间为0.5-8h,例如可以是0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h,优选为2-8h。
随着浸取时间的增加,飞灰中铷的浸出率也随之增加,但增长趋势逐渐减缓,本发明将浸取的时间选择为0.5-8h,在此范围内能够使飞灰中铷的浸出率满足工艺需要。
优选地,步骤(1)所述浸取的温度为10-30℃,例如可以是10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃。
优选地,步骤(2)所述碳酸钠与飞灰的质量比为1-5:1,例如可以是1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、4:1或5:1,优选为1.2-1.8:1。
飞灰之所以呈强碱性,是因为在捕集飞灰的过程中使用了大量的Ca(OH)2,因此飞灰中含有大量的Ca2+,本申请在浸出液中添加碳酸钠,能够去除浸出液中的Ca2+与Mg2+,从而保证后续萃取步骤的顺利进行。
而且,本发明选择碳酸钠沉淀浸出液中的Ca+与Mg2+,在去除Ca2+与Mg2+的同时还能够补充浸出液中的Na+,从而提高浸出液中Na+与K+的摩尔比,降低K+对萃取过程的影响。
优选地,步骤(3)所述萃取剂为t-BAMBP与稀释剂混合而成的有机溶液。
优选地,所述有机溶液中t-BAMBP的浓度为0.6-1.4mol/L,例如可以是0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L或1.4mol/L,优选为0.8-1.2mol/L。
增加有机溶液中t-BAMBP的浓度虽然能够提高铷的萃取率,但铷与钾的萃取率同时增加,而铷与钾的分离系数下降,因此高浓度的t-BAMBP不利于铷与钾的分离,但降低t-BAMBP的浓度不利于铷的萃取率,本发明使t-BAMBP的浓度为0.6-1.4mol/L,在此浓度范围内可以得到符合工艺要求的铷萃取率与铷钾分离系数。
优选地,所述稀释剂包括磺化煤油、汽油或二甲苯中的任意一种或至少两种的组合,优选为磺化煤油。
本发明以磺化煤油、汽油或二甲苯中的任意一种或至少两种的组合作为稀释剂,与t-BAMBP构造萃取剂,形成均相反应体系,可以使沉淀液与t-BAMBP充分接触,从而降低萃取的时间,提高萃取效率,萃取反应生成的含铷有机相与第一水相通过简单的分液操作即可实现相互分离。
优选地,步骤(3)所述萃取剂与沉淀液的体积比为(1-3):(3-1),例如可以是1:1、1:2、1:3、2:1、2:3、3:1或3:2,优选为1-3:1。
随着萃取剂与沉淀剂体积比的增大,铷的萃取率与铷钾分离系数呈现先增大后区域平缓的趋势,当萃取剂与沉淀剂的体积比为(1-3):(3-1)时,铷的萃取率与铷钾分离系数满足工艺需要,其中萃取剂与沉淀剂的体积比优选为1-3:1。
优选地,步骤(3)所述萃取的时间为0.5-8h,例如可以是0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h,例如可以是2-8h。铷的萃取率随着时间的增长而增加,但当萃取时间继续增加时,铷的萃取率不再增加,因此本申请将萃取时间选定为0.5-8min。
优选地,步骤(3)所述萃取的温度为10-30℃,例如可以是10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃。
优选地,步骤(4)所述洗涤为用水洗涤,所述含铷有机相与水的体积比为1-5:1,例如可以是1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1,优选为3-5:1。
本发明通过洗涤去除了含铷有机相中的残留碱液,避免了余碱与反萃剂反应,减少了副反应,从而减少了反萃剂的使用量,避免了大量低价值副产物的产生,提高了反萃剂的利用率。
优选地,步骤(5)所述反萃剂为盐酸,所述盐酸的浓度为0.6-6mol/L,例如可以是0.6mol/L、1mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L、4mol/L、4.5mol/L、5mol/L、5.5mol/L或6mol/L,优选为2-4mol/L。
萃取相中铷的反萃取率随着盐酸浓度的增加而增大,但过高的盐酸浓度易造成设备的腐蚀,增大反萃成本,还会造成含铷分离液中酸含量增加,不利于进一步分离提纯得到铷,为了满足铷的萃取率与后续分离提纯铷的需要,本申请选用酸液的浓度为0.6-6mol/L。
优选地,所述盐酸与萃取相的体积比为1:1-5,例如可以是1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5或1:5,优选为1:2.5-3.5。
随着萃取相体积的增加,萃取相中铷的反萃取率不断减少,但所得含铷分离液中的铷的浓度不断升高,起到一定的浓缩作用,降低了后续的蒸发浓缩成本,综合考虑铷的反萃取率与蒸发浓缩的成本,本发明将反萃剂与萃取相的体积比定为1:1-5。
优选地,步骤(5)所述反萃的时间为3-15min,例如可以是3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min或15min,优选为9-15min。
随着反萃时间的增加,萃取相中铷的反萃率呈现先增大后趋于稳定的趋势,本发明将反萃的时间设定为3-15min,在此时间内能够满足铷的反萃率的工艺需求。
优选地,步骤(5)所述反萃的温度为10-30℃,例如可以是10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃。
优选地,所述方法还包括后处理的步骤:
(a)步骤(5)所得含铷浓缩液依次进行萃取与反萃处理,得到氯化铷浓缩液;
(b)步骤(5)所得反萃有机相作为萃取剂返回步骤(3);
步骤(a)与步骤(b)不分先后顺序。
步骤(5)中所得含铷浓缩液中含有K+,为了进一步消除K+的影响,对含铷浓缩液进行萃取与反萃处理,不仅能进一步提高含铷浓缩液的浓度,还能降低K+的含量,从而得到高浓度的氯化铷浓缩液,提高所得氯化铷产品的纯度。优选地,所述萃取与反萃的工艺参数与本申请步骤(3)-(5)相同。
作为本发明所述方法的优选技术方案,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为0.1-3%的螯合剂的水溶液浸取飞灰0.5-8h,所述螯合剂的水溶液与飞灰的液固比为1-10:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为11-13.5的浸出液;
(2)混合碳酸钠与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液,所述碳酸钠的与飞灰的质量比为1-5:1;
(3)室温下使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取0.5-8h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与稀释剂混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为0.6-1.4mol/L,萃取剂与沉淀液的体积比为(1-3):(3-1)。;
(4)用水洗涤步骤(3)所得含铷有机相,含铷有机相与水的体积比为1-5:1,得到萃取相与第二水相;
(5)室温下使用浓度为0.6-6mol/L的盐酸对步骤(4)所得萃取相进行反萃3-15min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:1-5。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值,还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明对飞灰进行浸取,飞灰本身呈碱性,萃取回收飞灰中的铷时,不需要额外的调节浸出液的pH值,减少了碱耗,降低了添加碱液调节pH值带来的环境污染;
(2)本发明使用二甲基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠或聚乙烯亚胺二硫代氨基甲酸盐等碱性螯合剂对飞灰进行浸取,可有效减少浸出液中的重金属浓度,从而提高最终所得铷的纯度;
(3)本发明以t-BAMBP与稀释剂混合而成的有机溶液作为萃取剂,使萃取剂与沉淀液形成均相反应体系,沉淀液和t-BAMBP可充分接触反应,有利于缩短萃取时间,提高萃取效率;
(4)本发明在浸出液中添加碳酸钠,使浸出液中残留的Ca2+与Mg2+得以去除,降低了Ca2+与Mg2+对后续萃取效率的影响;
(5)本发明对萃取得到的含铷有机相进行洗涤,能够降低含铷有机相中的余碱,避免了余碱与反萃剂反应,减少了副反应,从而减少了反萃剂的使用量,避免了大量低价值副产物的产生,提高了反萃剂的利用率;
(6)飞灰中含有多种有价金属,本发明对飞灰进行回收利用,提高了飞灰的资源化效益,且利用飞灰为原料提取铷时不需要额外的添加强碱调节pH,增加了飞灰资源化利用的附加值,为飞灰的综合利用提供了新的思路。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为0.8%的二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液浸取飞灰2h,所述二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液与飞灰的液固比为5:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为12的浸出液;
(2)混合碳酸钠与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液,所述碳酸钠与飞灰的质量比为1.5:1;
(3)室温下使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取5h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与磺化煤油混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为1mol/L,萃取剂与沉淀液的体积比为1:1;
(4)用水洗涤步骤(3)所得含铷有机相,含铷有机相与水的体积比为3:1,得到萃取相与第二水相;
(5)室温下使用浓度为3mol/L的盐酸对步骤(4)所得萃取相进行反萃9min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:3。
实施例2
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为0.5的二乙基二硫代氨基甲酸钠的水溶液浸取飞灰5h,所述二乙基二硫代氨基甲酸钠的水溶液与飞灰的液固比为10:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为11.5的浸出液;
(2)混合碳酸钠与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液,所述碳酸钠与飞灰的质量比为1.2:1;
(3)室温下使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取6h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与磺化煤油混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为0.8mol/L,萃取剂与沉淀液的体积比为2:1;
(4)用水洗涤步骤(3)所得含铷有机相,含铷有机相与水的体积比为2:1,得到萃取相与第二水相;
(5)室温下使用浓度为2mol/L的盐酸对步骤(4)所得萃取相进行反萃6min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:2.5。
实施例3
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为1%的聚乙烯亚胺二硫代氨基甲酸盐的水溶液浸取飞灰6h,所述聚乙烯亚胺二硫代氨基甲酸盐的水溶液与飞灰的液固比为4:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为12.5的浸出液;
(2)混合碳酸钠与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液,所述碳酸钠与飞灰的质量比为1.8:1;
(3)室温下使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取2h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与二甲苯混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为1.2mol/L,萃取剂与沉淀液的体积比为1:2;
(4)用水洗涤步骤(3)所得含铷有机相,含铷有机相与水的体积比为4:1,得到萃取相与第二水相;
(5)室温下使用浓度为4mol/L的盐酸对步骤(4)所得萃取相进行反萃12min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:3.5。
实施例4
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为0.1%的二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液浸取飞灰8h,所述二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液与飞灰的液固比为2:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为13.5的浸出液;
(2)混合碳酸钠与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液,所述碳酸钠与飞灰的质量比为5:1;
(3)室温下使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取8h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与汽油混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为1.4mol/L,萃取剂与沉淀液的体积比为1:3;
(4)用水洗涤步骤(3)所得含铷有机相,含铷有机相与水的体积比为1:1,得到萃取相与第二水相;
(5)室温下使用浓度为0.6mol/L的盐酸对步骤(4)所得萃取相进行反萃15min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:5。
实施例5
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为3%的二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液浸取飞灰0.5h,所述二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液与飞灰的液固比为1:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为11的浸出液;
(2)混合碳酸钠与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液,所述碳酸钠与飞灰的质量比为1:1;
(3)室温下使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取0.5h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与磺化煤油混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为0.6mol/L,萃取剂与沉淀液的体积比为3:1;
(4)用水洗涤步骤(3)所得含铷有机相,含铷有机相与水的体积比为5:1,得到萃取相与第二水相;
(5)室温下使用浓度为6mol/L的盐酸对步骤(4)所得萃取相进行反萃3min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:1。
实施例6
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法除步骤(3)所述萃取剂为t-BAMBP与二氯甲烷混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为1mol/L外,其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法除步骤(1)所述二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液与飞灰的液固比为2:1外,其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法除步骤(1)所述二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液与飞灰的液固比为12:1外,其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法除步骤(3)所述萃取的时间为0.3h外,其余均与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法除步骤(3)所述萃取的时间为9h外,其余均与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法除步骤(3)所述t-BAMBP的浓度为0.5mol/L外,其余均与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法除步骤(3)所述t-BAMBP的浓度为1.6mol/L外,其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为0.8%的二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液浸取飞灰2h,所述二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液与飞灰的液固比为5:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为12的浸出液;
(2)室温下使用萃取剂对步骤(1)所得浸出液进行萃取5h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与磺化煤油混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为1mol/L,萃取剂与浸出液的体积比为1:1;
(3)用水洗涤步骤(2)所得含铷有机相,含铷有机相与水的体积比为3:1,得到萃取相与第二水相;
(4)使用浓度为1.2mol/L的盐酸对步骤(3)所得萃取相进行反萃9min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:3。
对比例2
本对比例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为0.8%的二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液浸取飞灰2h,所述二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液与飞灰的液固比为5:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为12的浸出液;
(2)混合碳酸钠与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液,所述碳酸钠与飞灰的质量比为1.5:1;
(3)室温下使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取5h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与磺化煤油混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为1mol/L,萃取剂与沉淀液的体积比为1:1;
(4)室温下使用浓度为3mol/L的盐酸对步骤(4)所得萃取相进行反萃9min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:3。
对比例3
本对比例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为0.8%的二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液浸取飞灰2h,所述二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液与飞灰的液固比为5:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为12的浸出液;
(2)混合碳酸钾与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液,所述碳酸钾的摩尔量与实施例1中碳酸钠的摩尔量相同;
(3)室温下使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取5h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与磺化煤油混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为1mol/L,萃取剂与沉淀液的体积比为1:1;
(4)用水洗涤步骤(3)所得含铷有机相,含铷有机相与水的体积比为3:1,得到萃取相与第二水相;
(5)室温下使用浓度为3mol/L的盐酸对步骤(4)所得萃取相进行反萃9min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:3。
对比例4
本对比例提供了一种提取飞灰中铷的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为0.8%的二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液浸取飞灰2h,所述二甲基二硫代氨基甲酸钠的水溶液与飞灰的液固比为5:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为12的浸出液;
(2)混合碳酸铵与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液,所述碳酸铵的摩尔量与实施例1中碳酸钠的摩尔量相同;
(3)室温下使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取5h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与磺化煤油混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为1mol/L,萃取剂与沉淀液的体积比为1:1;
(4)用水洗涤步骤(3)所得含铷有机相,含铷有机相与水的体积比为3:1,得到萃取相与第二水相;
(5)室温下使用浓度为3mol/L的盐酸对步骤(4)所得萃取相进行反萃9min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:3。
对实施例1-12以及对比例1-4中的铷的提取效率与铷钾分离系数进行测定,所得结果如表1所示。
其中铷的提取效率为:
铷的提取效率(%)=浸出液中铷的留存率(%)×铷的萃取率(%)×铷的反萃率(%)
表1
由表1可知,本申请实施例1-5提供的提取飞灰中铷的方法对铷的提取效率高达52.57%,且铷钾的分离系数高达22。
实施例6提供的方法中,所用萃取剂的稀释剂为二氯甲烷,铷的萃取率低至51.35%,从而使铷的提取效率降低至40.99%。
实施例7提供的方法中,浸取剂与飞灰的液固比为2:1,低于实施例1中的5:1,因此实施例7中浸出液中铷的存留率为91.32%,低于实施例1中的94.14%,从而使最终的铷的提取效率为50.66%,低于实施例1中的52.57%。
实施例8提供的方法中,浸取剂与飞灰的液固比为12:1,高于实施例1中的5:1,实施例8中浸出液中铷的存留率为98.66%,高于实施例1中的94.14%,但最终所得铷的提取效率为51.1%,低于实施例1中的52.57%,且由于增加了浸取率的使用量,提取飞灰中铷的成本升高,效果不理想。
实施例9提供的方法中,萃取的时间为0.3h,低于实施例1中的5h,铷的萃取率降低至53.47%,低于实施例1中的66.14%,铷的提取效率为42.93%,低于实施例1中的52.57%。
实施例10提供的方法中,萃取时间为9h,高于实施例1中的5h,铷的萃取率为66.15%,略高于实施例1中的66.14%,但最终所得铷的提取效率为52.57%,与实施例1中的提取效率相当,但由于实施例10增加了萃取时间,降低了萃取的效率,萃取的总体效果不如实施例1。
实施例11提供的方法中,萃取剂中t-BAMBP的浓度为0.5mol/L,低于实施例1中的1mol/L,实施例11中的萃取率为60.72%,低于实施例1中的66.14%,最终铷的提取效率降低至48.46%,但铷钾的分离系数为21,高于实施例1中的18。
实施例12提供的方法中,萃取剂中t-BAMBP的浓度为1.6mol/L,高于实施例1中的1mol/L,实施例12中的萃取率为68.42%,高于实施例1中的66.14%,但过多的萃取剂会将浸出液中的K+萃取出来,降低铷钾的分离系数至13,低于实施例1中的18。
对比例1提供的方法未将浸出液与碳酸钠混合,浸出液中的Ca2+与Mg2+含量较高,且Na+并未得到补充,最终所得铷的提取效率为33.08%,低于实施例1中的52.57%。
对比例2提供的方法未对含铷有机相进行洗涤,含铷有机相中夹杂的余碱影响后续的反萃处理,使铷的提取效率由52.57%降低至49.55%。
对比例3提供的方法使用碳酸钾对浸出液中的Ca2+、Mg2+进行处理,提高了浸出液中的K+浓度,不利于提高铷钾分离效率,且对比例3中的铷的提取效率仅为37.31%,低于实施例1中的52.57%;对比例3中铷钾的分离系数为12,低于实施例1中的18。
对比例4提供的方法使用碳酸铵对浸出液中的Ca2+、Mg2+进行沉淀处理,降低了钙镁离子对后续萃取的影响,但碳酸铵的加入引入了大量的铵根离子,同样降低了铷的萃取率,使萃取率由66.14%降低至48.37%,使铷的提取效率由52.57%降低至38.54%。
综上所述,本发明对飞灰进行浸取,不需要额外的调节浸出液的pH值,减少了碱耗,降低了添加碱液调节pH值带来的环境污染;且通过选择特定的浸取剂、萃取剂,浸出液中添加碳酸钠以及洗涤萃取有机相,提高了铷的提取率至52.57%,铷钾的分离系数至22,增加了飞灰资源化利用的附加值,为飞灰的综合利用提供了新的思路。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种提取飞灰中铷的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)使用浸出剂浸取飞灰,固液分离,得到浸出渣与pH值为11-13.5的浸出液;
(2)混合碳酸钠与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液;
(3)使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取,分液,得到含铷有机相与第一水相;
(4)洗涤步骤(3)所得含铷有机相,得到萃取相与第二水相;
(5)使用反萃剂对步骤(4)所得萃取相进行反萃,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相;
所述步骤(1)所述浸出剂为螯合剂的水溶液;所述螯合剂包括二甲基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠或聚乙烯亚胺二硫代氨基甲酸盐中任意一种或两种的组合;所述浸出剂中螯合剂的质量分数为0.1-3.0%;所述浸出剂与飞灰的液固比为1-10:1;
所述飞灰为生活垃圾经焚烧处理后产生的飞灰。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述浸出剂中螯合剂的质量分数为0.5-1.0%。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述浸出剂与飞灰的液固比为2-5:1。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述浸取的时间为0.5-8h。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述浸取的时间为2-8h。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述浸取的温度为10-30℃。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述碳酸钠与飞灰质量比为1-5:1。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述碳酸钠与飞灰质量比为1.2-1.8:1。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述萃取剂为t-BAMBP与稀释剂混合而成的有机溶液。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述有机溶液中t-BAMBP的浓度为0.6-1.4mol/L。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述有机溶液中t-BAMBP的浓度为0.8-1.2mol/L。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述稀释剂包括磺化煤油、汽油或二甲苯中的任意一种或至少两种的组合。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述稀释剂为磺化煤油。
14.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述萃取剂与沉淀液的体积比为(1-3):(3-1)。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述萃取剂与沉淀液的体积比为1-3:1。
16.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述萃取的时间为0.5-8h。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述萃取的时间为2-8h。
18.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述萃取的温度为10-30℃。
19.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述洗涤为用水洗涤,所述含铷有机相与水的体积比为1-5:1。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述洗涤为用水洗涤,所述含铷有机相与水的体积比为3-5:1。
21.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述反萃剂为盐酸。
22.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,所述盐酸的浓度为0.6-6mol/L。
23.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,所述盐酸的浓度为2-4mol/L。
24.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,所述盐酸与萃取相的体积比为1:1-5。
25.根据权利要求24所述的方法,其特征在于,所述盐酸与萃取相的体积比为1:2.5-3.5。
26.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述反萃的时间为3-15min。
27.根据权利要求26所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述反萃的时间为9-15min。
28.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述反萃的温度为10-30℃。
29.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括后处理的步骤:
(a)步骤(5)所得含铷浓缩液依次进行萃取与反萃处理,得到氯化铷浓缩液;
(b)步骤(5)所得反萃有机相作为萃取剂返回步骤(3);
步骤(a)与步骤(b)不分先后顺序。
30.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)室温下使用质量分数为0.1-3%的螯合剂的水溶液浸取飞灰0.5-8h,所述螯合剂的水溶液与飞灰的液固比为1-10:1,固液分离,得到浸出渣与pH值为11-13.5的浸出液;
(2)混合碳酸钠与步骤(1)所得浸出液,沉淀完全后固液分离,得到沉淀渣与沉淀液,所述碳酸钠的与飞灰的质量比为1-5:1;
(3)室温下使用萃取剂对步骤(2)所得沉淀液进行萃取0.5-8h,分液,得到含铷有机相与第一水相,所述萃取剂为t-BAMBP与稀释剂混合而成的有机溶液,t-BAMBP的浓度为0.6-1.4mol/L,萃取剂与沉淀液的体积比为(1-3):(3-1);
(4)用水洗涤步骤(3)所得含铷有机相,含铷有机相与水的体积比为1-5:1,得到萃取相与第二水相;
(5)室温下使用浓度为0.6-6mol/L的盐酸对步骤(4)所得萃取相进行反萃3-15min,分液,得到含铷浓缩液与反萃有机相,盐酸与萃取相的体积比为1:1-5。
CN201910630726.6A 2019-07-12 2019-07-12 一种提取飞灰中铷的方法 Active CN110229964B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910630726.6A CN110229964B (zh) 2019-07-12 2019-07-12 一种提取飞灰中铷的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910630726.6A CN110229964B (zh) 2019-07-12 2019-07-12 一种提取飞灰中铷的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110229964A CN110229964A (zh) 2019-09-13
CN110229964B true CN110229964B (zh) 2021-06-15

Family

ID=67855475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910630726.6A Active CN110229964B (zh) 2019-07-12 2019-07-12 一种提取飞灰中铷的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110229964B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110607454B (zh) * 2019-09-29 2021-03-23 新中天环保股份有限公司 一种从垃圾焚烧二次飞灰中提取重金属的方法
CN111763830A (zh) * 2020-08-11 2020-10-13 广东省科学院资源综合利用研究所 一种从烟灰中提取金属的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101775505A (zh) * 2010-02-08 2010-07-14 中南大学 氯化焙烧法从锂云母中提取锂的方法和设备
CN107217156A (zh) * 2017-04-12 2017-09-29 天齐锂业股份有限公司 从锂辉石提锂母液中提取铷铯盐的方法
CN107841637A (zh) * 2017-11-28 2018-03-27 北京科技大学 一种从铷矿石中协同提取铷钾的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002037625A (ja) * 2000-07-27 2002-02-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 炭酸ルビジウムの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101775505A (zh) * 2010-02-08 2010-07-14 中南大学 氯化焙烧法从锂云母中提取锂的方法和设备
CN107217156A (zh) * 2017-04-12 2017-09-29 天齐锂业股份有限公司 从锂辉石提锂母液中提取铷铯盐的方法
CN107841637A (zh) * 2017-11-28 2018-03-27 北京科技大学 一种从铷矿石中协同提取铷钾的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110229964A (zh) 2019-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110229964B (zh) 一种提取飞灰中铷的方法
CN101760651B (zh) 一种石煤酸浸提钒工艺
CN101880782B (zh) 稀土冶炼资源化回收及循环生产的工艺方法
CN106319218B (zh) 从含稀土的铝硅废料中回收稀土、铝和硅的方法
CN103602819B (zh) 一种含钒铬酸盐溶液综合回收方法
CN106282553B (zh) 稀土矿的冶炼分离方法
CN108075202B (zh) 一种磷酸铁锂正极材料的综合回收方法
CN101392332B (zh) 一种硫酸稀土焙烧矿直接转化提取稀土清洁化生产工艺
CN102173547B (zh) 电镀企业含镍污泥的资源化回收工艺
CN101812593B (zh) 利用提钒尾渣和酸性铵盐沉钒废水的方法
CN103349994B (zh) 一种从煤灰中回收催化剂并分离得到含铝化合物的方法
CN103205570B (zh) 石煤钒矿和软锰矿联合制取五氧化二钒副产硫酸锰的方法
CN103215463B (zh) 一种钙化转型-浸出分解氟碳铈矿的方法
CN107017444A (zh) 一种废旧磷酸铁锂电池中金属回收的方法
CN110217810B (zh) 一种高效回收铝灰中有价元素的方法
CN104862485A (zh) 一种废钒钨系scr催化剂的钒、钨分离和提纯方法
CN102031381A (zh) 用含砷锑烟灰制备焦锑酸钠的工艺
CN104745821B (zh) 基于酸洗污泥中回收镍、铜金属的方法
CN103950961A (zh) 一种以铝合金表面处理产生的工业废渣制备氢氧化铝的方法
CN104928475A (zh) 一种含稀土的铝硅废料的回收方法
CN106927550B (zh) 一种含氟工业废水的回收方法
CN104762478A (zh) 基于酸洗污泥中生产回收贵金属的方法
CN103449483A (zh) 采用酸法由粉煤灰制备氧化铝过程中的除杂方法
CN103014379B (zh) 一种从石煤钒矿中提钒的工艺
CN108893617B (zh) 一种从净化钴渣中高效分离和回收锌、钴的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant