專利名稱：一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法
技術領域：
本發明涉及濕法冶金領域一種利用萃取一分步反萃取分離多金屬離子的方法。該分離方法簡單、高效、易行，實現多金屬同時分離綜合回收的目的。
背景技術：
濕法冶金因其投資省、見效快、流程短和對環境友好等特點，在工業應用中取得了良好的經濟效益、社會效益和環境效益，在冶金領域得到越來越廣泛的應用。分離技術與濕法冶金緊密相關，是濕法冶金發展的制約因素，溶液中金屬離子的分離純化直接決定了濕法冶金方案的可行性。由此可見，分離技術是濕法冶金技術向前發展的主要推動力。濕法冶金工業化應用里程碑式的發展都是因為分離技術的發展和革新。
發明內容
本發明的目的是提供一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法，本方法簡潔、高效、易行、設備利用率高，容易實現工業化應用，是濕法冶金分離技術分離多金屬離子的一種新方法。為達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案新方法采用溶劑萃取技術，利用萃取劑對不同金屬離子的結合能力不等，從而對萃取環境體系要求不同，一次性將有價金屬離子萃取到含萃取劑的有機溶劑中，然后采用不同的反萃劑分步反萃，使不同金屬離子從該有機溶劑中分別轉移到反萃劑中，實現多金屬離子的分離和純化。新方法簡潔、高效、易行、設備利用率高，容易實現工業化應用，是濕法冶金分離技術分離多金屬離子的一種新方法。低濃度多金屬離子浸出液與含萃取劑的有機相溶液混合萃取，金屬離子轉移到有機相中，有機相轉變為負載有機相；浸出液被萃取金屬離子后成為萃余液返回到浸出系統；將不同性質的反萃劑與負載有機相依次分別分步混合，分步反萃取分別得到含對應金屬離子溶液的反萃液；負載有機相中的金屬離子被反萃劑反萃到含對應金屬離子的反萃液中，得到不同金屬離子的純化富集溶液；負載有機相被反萃取金屬離子后，加氫氧化鈉溶液皂化，均相皂化后轉變為再生有機相；再生有機相返回萃取工序繼續循環作業。待分離多金屬離子溶液為鋅浸出渣生物浸出液，含鐵4 4. lg/L、銦5 5. 5mg/ L.fg 5 5. 5mg/L、鋅 23 24g/L, pH 為 1. 5 2. 0。萃取過程中，相混合時間為5min，相比(0/A) 2/10 (體積比)。分步反萃取鋅和鎘的反萃劑是濃度為150g/L的硫酸溶液。
反萃混合時間是3min,相比(0/A)為10/2 (體積比)。分步反萃銦的反萃劑是濃度為3mol/L的鹽酸溶液。鐵反萃液中只含鐵金屬離子。為實現低濃度溶液中多金屬離子的分離純化，新方法采取以下設計方案(見圖 1)1)、如工序1所示，將含有多金屬離子的溶液與經均相皂化后的30% P204+70%磺化煤油的再生有機相溶液混合進行萃取，混合相比(0/A) 2/10 (體積比)，混合時間5min。有機相因從水相中獲得了金屬離子轉化為負載有機相，水相失去了金屬離子轉化為萃余液， 完成了金屬離子的轉移。2)、如工序2所示，負載有機相中加入反萃劑1，混合:3min，相比(0/A) 10/2(體積比)。Zn和Cd轉入到水相體系，實現了 Si和Cd與其它金屬離子的分離。3)、如工序3所示。反萃分離Si和Cd的負載有機相中再次加入反萃劑2，混合 3min，相比(0/A) 10/2(體積比)。此時，稀散金屬In轉入到水相體系，實現了 In與其它金屬離子的分離、富集和純化。4)、如工序4所示。經過兩次反萃分離金屬離子后的有機相中再次加入反萃劑3， 混合:3min，相比(0/A) = 10/2(體積比)。Fe被轉入到水相中，實現了 ！^e的分離、富集，有機相得到了再生。5)、如工序(4)所示，經過分步反萃取后，負載有機相中的金屬離子均被解離，有機相得到了再生，完成了將金屬離子從水相溶液中分離純化、轉移輸送的一次循環。再生有機相返回到萃取環節，開始下一輪的分離純化和轉移輸送。以上所述的低濃度多金屬離子溶液是含鐵、銦、鎘和鋅的浸出渣經生物浸出后的浸出液，浸出液含鐵 4. 07g/L、銦 5. 29mg/L、鎘 5. 29mg/L、鋅 23. 5g/L，pH 值為 1. 5 2. 0。 有機相是30% P204+70%磺化煤油組成的有機混合溶液，有機相用氫氧化鈉均相皂化，皂化率70%。浸出液與有機相混合后金屬離子被交換轉移到有機相中，經澄清分離，獲得較純凈的負載有機相，根據金屬離子與萃取劑的結合能力及解析分離條件不同，利用不同的反萃劑分步反萃獲得較為純凈的金屬離子溶液，實現金屬離子的分離純化。
圖1為本發明分步反萃方法的流程框2為本發明具體實施流程框圖
具體實施例方式實施例1 該分步反萃新方法應用于青海錫鐵山鉛鋅礦浮選后的鋅精礦生物浸出液中有用金屬離子的分離。浮選后的鋅精礦是鉛鋅礦經浮選作業后得到的含鋅47. 62%，硫 30. 77%，鐵13. 07%，鎘0. 34%，銦0. 0146%和鉛0. 79%的精礦。為有效利用該礦石中伴生的有價稀散金屬銦和鎘，同時減少環境污染，采用生物浸出技術處理該礦石，能獲得良好的經濟效益和環境效益，是該類型礦石開發利用的有效新工藝。以下結合具體實施實例對本發明作進一步說明。
(1)如圖2所示，將礦石進行細菌浸出和固液分離后獲得浸出液A，含鐵4. 07g/L、 銦 5. 29mg/L、鎘 5. 29mg/L、鋅 23. 5g/L, pH 為 1. 8。(2)在工序①與經過均相皂化的再生有機相I混合萃取，混合5min，相比(0/ A) 2/10，水相浸出液中的金屬離子被萃入有機相中，再生有機相I轉變為負載有機相F。失去金屬離子的水相轉變為萃余液B。(3)在工序②，把含硫酸150g/L的反萃劑IC加入到負載有機相F中，混合3min， 相比是(0/A) 10/2(體積比)。負載有機相F中的鋅、鎘金屬離子被反萃到SuCd反萃液中， 實現了鋅、鎘與其他金屬離子的分離。(4)在工序③，把含鹽酸3mol/L的反萃劑2D加入到負載有機相G中，混合3min， 相比是(0/A)為10/2(體積比)。負載有機相G中的銦金屬離子被反萃到h反萃液中，實現了銦離子的分離、純化和富集。(5)在工序④，把含鹽酸6mol/L的反萃劑3E加入到負載有機相H中，混合3min， 相比(0/A)為10/2(體積比)。負載有機相H中的鐵金屬離子被反萃到!^e反萃液中，實現了鐵離子的除雜分離，有機相得到了再生。(6)在工序⑤，把氫氧化鈉溶液與負載有機相H混合3min，經過洗滌后，獲得再生有機相I，完成了有機相的再生，開始了下一輪的萃取。本發明的效果是采用溶劑萃取一次性的將水相溶液中的低濃度金屬離子萃取到含萃取劑的有機相中，然后分步反萃取將有機相中的金屬離子反萃到含對應金屬離子的反萃液中，實現多金屬離子的分離、純化和富集。該發明易于實現工業化應用，設備簡單，生產規模可大可小，節省投資，是濕法冶金溶液分離體系中的一種新方法。
權利要求
1.一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法，其特征在于它包括以下步驟1)、低濃度多金屬離子浸出液與含萃取劑的有機相溶液混合萃取，金屬離子轉移到有機相中，有機相轉變為負載有機相；2)、浸出液被萃取金屬離子后成為萃余液返回到浸出系統；將不同性質的反萃劑與負載有機相依次分別分步混合，分步反萃取分別得到含對應金屬離子溶液的反萃液；3)、負載有機相中的金屬離子被反萃劑反萃到含對應金屬離子的反萃液中，得到不同金屬離子的純化富集溶液；4)、負載有機相被反萃取金屬離子后，加氫氧化鈉溶液皂化，均相皂化后轉變為再生有機相；5)、再生有機相返回萃取工序繼續循環作業。
2.根據權利要求1所述的一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法，其特征在于待分離多金屬離子溶液為鋅浸出渣生物浸出液，含鐵4 4. lg/L、銦5 5. 5mg/L、 鎘 5 5. 5mg/L、鋅 23 24g/L, pH 為 1. 5 2. 0。
3.根據權利要求1所述的一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法，含萃取劑的有機相是30% P204+70%磺化煤油的混合液。
4.根據權利要求3所述的一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法，其特征在于再生有機相的皂化率是70%。
5.根據權利要求2所述的一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法，萃取過程中，相混合時間為5min,相比(0/A) 2/10 (體積比)。
6.根據權利要求2或5所述的一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法， 其特征在于分步反萃取鋅和鎘的反萃劑是濃度為150g/L的硫酸溶液。
7.根據權利要求1或6所述的一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法， 其特征在于反萃混合時間是3min，相比(0/A)為10/2(體積比)。
8.根據權利要求2所述的一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法，其特征在于分步反萃銦的反萃劑是濃度為3mol/L的鹽酸溶液。
9.根據權利要求2所述的一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法，其特征在于分步反萃鐵的反萃劑是濃度為6mol/L的鹽酸溶液。
10.根據權利要求1和2所述的一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法， 其特征在于浸出液中的金屬離子被萃取后轉變為萃余液返回到浸出工序循環利用。
11.根據權利要求2所述的一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法，其特征在于鐵反萃液中只含鐵金屬離子。
全文摘要
一種萃取和分步反萃取分離低濃度多金屬離子的方法，本方法采用一次萃取依次分步反萃，能獲得高效的多金屬分離效果，達到金屬離子純化富集的分離目的。利用本方法分離、純化和富集青海某鋅精礦生物浸出液中的銦、鎘和鋅，同時除去雜質鐵金屬離子。采用P204萃取劑和磺化煤油混合物為有機相，一次性將多種金屬離子萃取到有機相中，采用不同的反萃劑依次分步反萃，獲得純凈的鋅、鎘和銦金屬離子溶液，除去多余的鐵金屬離子。本方法容易實現工業化應用，工藝流程短，設備配置簡單，規模靈活性強，投資省，無“三廢”排放。本方法對多金屬離子生物浸出液是種很好的綜合分離回收方法，節約成本，增加利潤，提高了礦石開發的附加值，增強了礦山企業的競爭能力。溶液中金屬離子的分離技術是濕法冶金技術發展的一個制約瓶頸，完善分離技術是推動濕法冶金發展的動力。
文檔編號C22B3/40GK102534212SQ20101061527
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者劉學, 劉美林, 武名麟, 武彪, 臧宏 申請人:北京有色金屬研究總院