一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工藝，可用于銣鉀分離及銣的提純。溶液首先經(jīng)中和沉淀去除重金屬及鈣鎂離子，調(diào)節(jié)料液堿度至0.5mol/L?NaOH后以磺化煤油稀釋的t-BAMBP萃取劑按相比2∶1(O/A)多級(jí)萃取萃取濾液中的銣，再以純水按相比10∶1(O/A)洗滌負(fù)載有機(jī)相，然后以1mol/L硝酸反萃洗滌后的有機(jī)相，使有機(jī)相中的銣轉(zhuǎn)移至反萃液中。調(diào)節(jié)反萃液堿度后重復(fù)兩段萃取-洗滌-反萃取工藝，可使產(chǎn)品純度達(dá)到99％。
【專利說明】一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工
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【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及尾礦浸出液銣的回收利用方法，具體涉及以萃取法分離銣和鉀，得到高純度的銣鹽產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]銣最早發(fā)現(xiàn)于1861年，純凈的銣為銀白色，熔點(diǎn)為39°C，是元素周期表第一族的堿金屬元素，原子序數(shù)37，原子量85.47，因原子半徑和離子半徑大，容易失去價(jià)電子，化學(xué)性質(zhì)活潑。銣?zhǔn)菢O為重要的稀貴金屬資源，在經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)略上有著重大的意義。銣金屬及其化合物在生物化學(xué)、分子生物、催化劑、電子器件、光電管、特種玻璃等運(yùn)用最為廣泛，用量也最多。以銣鹽為介質(zhì)的可以將電站的總熱效率提高到55%~65%，這是傳統(tǒng)火力蒸汽透平發(fā)電總熱效率的2倍；攜帶銣離子推進(jìn)器飛行器的航程大約是攜帶同等質(zhì)量普通推進(jìn)劑150倍，運(yùn)行速度可達(dá)116X105km/h。
[0003]銣?zhǔn)堑湫偷姆稚⒃?，性質(zhì)與鉀相近，在自然界中常為鉀的伴生元素，在礦物、巖石以及隕石中，銣和鉀的含量均具有顯著的相關(guān)性，長(zhǎng)石和云母含銣一般是直接結(jié)晶或與流體進(jìn)行陽(yáng)離子交換而形成的，含銣礦石中，由于鉀的數(shù)量占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。銣的提取包括井鹵水制鹽溶液、含銣長(zhǎng) 石、鋰云母提鋰母液、酸性巖漿巖風(fēng)化殼或離子吸附性稀土礦等，銣、銫與鉀、鈉、鋰、鈣、鎂等元素物理、化學(xué)性質(zhì)十分接近，因此給分離提取帶來極大的困難。目前銣的分離提純分為選擇沉淀法、離子交換吸附法、溶劑萃取法三種。
[0004]銣離子能與某些沉淀劑(如雜多酸、絡(luò)合酸鹽、鹵化物、礬類等)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，通過控制沉淀劑濃度、酸度等條件可使銣與其他雜質(zhì)分離。由于用于選擇沉淀銣的試劑價(jià)格普遍比較昂貴，故沉淀法主要適用于粗產(chǎn)品的進(jìn)一步提純。
[0005]離子交換法是分離銣的重要手段，這種方法按交換劑的組成可分成兩大類:有機(jī)樹脂的離子交換法和無機(jī)材料的離子交換法。但由于交換劑受環(huán)境條件影響較大，且銣離子的反吸附以及浸出液中金屬的競(jìng)爭(zhēng)吸附均能影響到吸附效果，使得離子交換法的實(shí)際應(yīng)用難度較大。
[0006]溶劑萃取技術(shù)分離銣?zhǔn)墙陙硌芯枯^多、應(yīng)用較廣、進(jìn)展較快的一種分離技術(shù)，溶劑萃取法所用的主要試劑包括冠醚、酚醇類試劑等。目前萃取分離銣取得的進(jìn)展主要用于銣含量的分析，使用的稀釋劑多為二甲苯等具有較高毒性的試劑，對(duì)于實(shí)際含銣溶液的萃取生產(chǎn)未見相關(guān)報(bào)道。由于銣?zhǔn)且环N豐度較低的元素，在實(shí)際生產(chǎn)溶液中含量較低，且由于銣和鉀的性質(zhì)極為相近，銣和鉀的含量均具有顯著的相關(guān)性，含銣溶液中的鉀含量常為銣的100倍左右，因此研究低濃度含銣溶液的銣分離提純對(duì)于銣的生產(chǎn)具有極為重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單，效率高，成本低，環(huán)境污染小的萃取分離法，從含低濃度銣、高濃度鉀的銅硫尾礦浸出液中分離提純銣，得到純銣反萃液，采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法得到高純度銣鹽，實(shí)現(xiàn)低濃度銣的萃取回收，并降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)生一定的社會(huì)效益和環(huán)境效益。
[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的技術(shù)方案采用多段萃取-洗滌-反萃取聯(lián)合，根據(jù)每一段溶液的金屬含量設(shè)計(jì)生產(chǎn)級(jí)數(shù)，其特殊之處是實(shí)現(xiàn)了低銣含量、高鉀含量溶液銣的分離提純，包含以下步驟:
[0009]1、預(yù)處理:尾礦浸出液中銣含量約為600mg/L，同時(shí)含有鐵、銅、鋅、錳、鈣等金屬離子，首先采用化學(xué)沉淀發(fā)去除浸出液中的鐵、銅、鋅、錳、鈣等雜質(zhì)，并調(diào)節(jié)浸出液堿度為0.5mol/L。
[0010]2、多級(jí)萃取:以t-BAMBP為萃取劑、磺化煤油作為稀釋劑，配置t-BAMBP濃度為lmol/L的萃取劑，按相比2: I (0/A)多級(jí)萃取浸出液，使銣的萃取回收率達(dá)到100%。
[0011]3、洗滌:以純水作為洗滌劑，按相比10: I (0/A)兩級(jí)洗滌負(fù)載有機(jī)相，降低有機(jī)
相中鉀離子含量。 [0012]4、反萃取:以濃度為lmol/L的硝酸溶液為反萃劑,按相比2: I (0/A)反萃洗漆后的負(fù)載有機(jī)相，使有機(jī)相中的銣轉(zhuǎn)移至反萃液中，獲得一段反萃液。
[0013]5、二段萃取/洗滌/反萃:以步驟(4)產(chǎn)生的反萃液為原液，重復(fù)步驟(2)、(3)、
(4)，獲得二段反萃液。
[0014]6、三段萃取/洗滌/反萃:以步驟(5)產(chǎn)生的二段反萃液為原液，重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)，獲得三段反萃液，以三段反萃液作為反萃劑對(duì)后續(xù)三段洗滌后的有機(jī)相進(jìn)行反萃，循環(huán)5次后,獲得銣含量為3400mg/L、純度為99%的最終反萃液。
[0015]7、將步驟(6)所得到的最終反萃液蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，得到純度為99%的硝酸銣晶體。
[0016]本發(fā)明利用萃取分離法提純?nèi)芤褐械你湥捎糜袡C(jī)試劑t-BAMBP完全萃取料液中的低含量銣，經(jīng)過萃取-洗滌-反萃取等流程分離銣和鉀，并通過多段萃取工藝提純銣，最終得到高純度銣溶液，并通過蒸發(fā)結(jié)晶工藝得到高純度銣鹽產(chǎn)品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的典型工藝流程圖，在實(shí)際的實(shí)施過程中，可以依據(jù)所需產(chǎn)品純度，適當(dāng)調(diào)整萃取工藝段數(shù)。
圖2為三段流程中反萃液金屬離子色譜圖分析，說明反萃液中金屬銣純度的變化。 【具體實(shí)施方式】
[0018]為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0019]實(shí)施例1
[0020]本試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室配制含Rb+0.5g/L、K+100g/L的溶液萃取，以磺化煤油稀釋至lmol/L的t-BAMBP為萃取劑，萃取相比為2:1 (0/A)，萃取5級(jí)，以純水洗滌負(fù)載有機(jī)相，洗滌3級(jí)，洗滌相比為10: I (0/A)，以lmol/L的硝酸反萃洗滌后負(fù)載有機(jī)相，反萃相比為
2: 1(0/A)。分析萃取余液、反萃液金屬含量，并計(jì)算回收率，得到試驗(yàn)結(jié)果見表1。
[0021]一段萃取工藝處理后得到的反萃液Rb: K質(zhì)量比由原液的1: 200升高至1: 7，第二段萃取工藝處理后得到的反萃液Rb: K質(zhì)量比升高至1.5: 1，第三段萃取工藝處理后得到的反萃液Rb: K質(zhì)量比升高至99: 1，反萃液中銣含量達(dá)到432.5mg/L，鉀含量為4.4mg/L。蒸發(fā)結(jié)晶得到的銣鹽純度可達(dá)98.5%，銣的回收率為81.7%。
[0022]表1高鉀含銣溶液萃取試驗(yàn)結(jié)果
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工藝，其特征在于具有以下處理方法和步驟: (1)預(yù)處理:尾礦浸出液中銣含量約為600mg/L，同時(shí)含有鐵、銅、鋅、錳、鈣等金屬離子，首先采用化學(xué)沉淀法去除浸出液中的鐵、銅、鋅、錳、鈣等雜質(zhì)，并調(diào)節(jié)浸出液堿度為0.5mol/L。 (2)多級(jí)萃取:以t-BAMBP為萃取劑、磺化煤油作為稀釋劑，配置t-BAMBP濃度為Imol/L的萃取劑，按相比2: I (Ο/A)多級(jí)萃取浸出液。 (3)洗滌:以純水作為洗滌劑，按相比10: I (Ο/A)兩級(jí)洗滌負(fù)載有機(jī)相，降低有機(jī)相中鉀離子含量。 ⑷反萃取:以濃度為lmol/L的硝酸溶液為反萃劑,按相比2: 1(0/A)反萃洗漆后的負(fù)載有機(jī)相，使有機(jī)相中的銣轉(zhuǎn)移至反萃液中，獲得一段反萃液。 (5)二段萃取 /洗滌/反萃:以步驟⑷產(chǎn)生的反萃液為原液，重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)，獲得二段反萃液。 (6)三段萃取/洗滌/反萃:以步驟(5)產(chǎn)生的二段反萃液為原液，重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)，獲得三段反萃液，以三段反萃液作為反萃劑對(duì)后續(xù)三段洗滌后的有機(jī)相進(jìn)行反萃，循環(huán)5次后,獲得銣含量為3400mg/L、純度為99%的最終反萃液。(7)將步驟(6)所得到的最終反萃液蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，得到純度為99%的硝酸銣晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工藝，其特征在于:經(jīng)預(yù)處理后，浸出液中鐵、銅、鋅、錳、鈣等金屬含量分別低于0.5mg/L，并以氫氧化鈉調(diào)節(jié)浸出液堿度為0.5mol/Lo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工藝，其特征在于:以磺化煤油作為稀釋劑，稀釋萃取劑t-BAMBP至lmol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工藝，其特征在于:相比2: 1(0/A)多級(jí)萃取溶液，使料液中的銣離子被完全萃取。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工藝，其特征在于:以純水按相比10: I (0/A)兩級(jí)洗滌負(fù)載有機(jī)相，洗滌液循環(huán)使用，至洗滌液中的鉀離子達(dá)到飽和濃度，洗滌液蒸發(fā)結(jié)晶回收鉀鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工藝，其特征在于:以濃度為lmol/L的硝酸作為反萃劑，按相比2: I (0/A)單級(jí)反萃取洗滌后的有機(jī)相。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工藝，其特征在于:為提高反萃液中金屬銣的含量與純度，采用三段萃取/洗滌/反萃工藝，每一段以前一段反萃液作為原液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅硫尾礦中金屬銣資源回收的浸出液分離提純處理工藝，其特征在于:為提高反萃液中金屬銣的含量與純度，以第三段反萃液作為后續(xù)第三段洗滌后有機(jī)相的反萃劑，循環(huán)使用5次，可使最終反萃液中銣含量達(dá)到3400mg/L、純度達(dá)到99%。
【文檔編號(hào)】C22B26/10GK103966439SQ201310040833
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月1日
【發(fā)明者】晏波, 陳濤, 肖賢明, 雷暢 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所