一種溶劑萃取除鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種溶劑萃取除鐵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵是地殼中含量第二多的金屬元素，其在自然界中有廣泛地分布。幾乎所有有色 金屬礦石中都含有鐵元素，這使得浸出液中的鐵含量往往比有價(jià)金屬含量更高。鐵離子在 不同pH條件下存在多種形式的水合物，而且可以與多種配體配位，這導(dǎo)致整個(gè)萃取體系極 為復(fù)雜，極大增加了分離有價(jià)金屬的生產(chǎn)成本。因此從礦物浸出液中除鐵的有效方法一直 被廣泛關(guān)注。
[0003] 目前除鐵的主要研究方法可分為沉淀法和萃取法兩大類。沉淀法在較低鐵含量 和低酸度條件下具有明顯的優(yōu)越性，常見(jiàn)的包括針鐵礦法、赤鐵礦法、鐵礬法和中和沉淀法 等。但隨著鐵濃度和酸含量的增加，沉淀法會(huì)導(dǎo)致有價(jià)金屬損失大和鐵渣過(guò)濾、回收困難等 工藝問(wèn)題。相比較而言，萃取法除鐵具有更高的選擇性可以減少有價(jià)金屬的損失，而且能耗 低、污染小，操作簡(jiǎn)便，并且可得到高純鐵產(chǎn)品。其中被廣泛研究的萃取劑有二-(2-乙基己 基）磷酸（P204)、2_乙基己基膦酸單（2-乙基己基）酯（P507)等。P204、P507萃取劑在 高酸度條件下對(duì)鐵有較高的萃取率，但其反萃困難，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中酸耗大，環(huán)境污染嚴(yán) 重。例如，CN201210036114. 2中為了對(duì)含P204的有機(jī)相再生，先經(jīng)過(guò)6mol/L的鹽酸反萃， 再經(jīng)過(guò)氫氧化鈉和碳酸氫銨溶液堿洗，最后用草酸和硫酸溶液酸洗，整個(gè)過(guò)程使用了高濃 度的鹽酸，并且產(chǎn)生了大量的酸堿廢液。這種現(xiàn)象普遍存在于P204、P507萃取除鐵的過(guò)程 中，這也是萃取法除鐵雖已進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間研究工作，但仍處于實(shí)驗(yàn)階段，未見(jiàn)工業(yè)化報(bào)道的重 要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有萃取除鐵方法的有價(jià)金屬損失大及 回收有機(jī)相時(shí)反萃困難、酸堿消耗大等技術(shù)問(wèn)題，而提供了一種溶劑萃取除鐵的方法。該方 法工藝簡(jiǎn)單，萃取除鐵效果好，不易乳化，而且其產(chǎn)生的負(fù)載Fe3+的有機(jī)相可在較低的酸度 下反萃，從而循環(huán)利用，效率高，成本低，使用方便，環(huán)境友好，有潛力實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。
[0005] 二-(2-乙基己基）次膦酸（P227)是一種新開(kāi)發(fā)的萃取劑，它因含有兩個(gè)P-C鍵 而比其它商用萃取劑具有高的化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性。發(fā)明人經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用 于除鐵時(shí)，能夠很好地解決現(xiàn)有的除鐵的技術(shù)問(wèn)題，它在對(duì)鐵有高的飽和容量的同時(shí)不發(fā) 生乳化，且其反萃所需的酸度可明顯低于P507、P204等，成本低，從而完成了本發(fā)明。
[0006] 本發(fā)明提供了一種溶劑萃取除鐵的方法，其包含以下步驟：將有機(jī)相與含F(xiàn)e3+的 水相接觸，得到負(fù)載Fe3+的有機(jī)相即可；所述的有機(jī)相包含如式1所示的化合物和稀釋劑； 所述的水相中，所述的Fe3+的濃度大于等于1.Og/L ;
[0007]
[0008] 其中，Μ為氫、堿金屬離子和NH4+中的一種或多種。
[0009] 在所述的方法中，當(dāng)Μ含有氫（即Μ只為氫；Μ為氫和堿金屬離子；Μ為氫和NH4+; Μ為氫、堿金屬離子和NH4+)時(shí)，所述的堿金屬離子和/或NH4+的摩爾量占Μ的摩爾量的百 分比可為溶劑萃取除鐵領(lǐng)域常規(guī)的百分比，可小于等于95% (例如0%、10%、21 %、30%、 43%、48%或 73%);也可小于等于 75% (例如 0%、10%、21%、30%、43%、48%或73%); 也可小于等于50% (例如0%、10%、21%、30%、43%或48%);也可小于等于25%(例如 0%、10%或21% );也可為0% (即Μ只為氫）。
[0010] 在所述的方法中，所述的堿金屬離子可為鈉離子和/或鉀離子。
[0011] 在所述的方法中，所述的稀釋劑可為溶劑萃取除鐵領(lǐng)域常規(guī)的稀釋劑，可為煤油、 溶劑油、己烷、庚烷和十二烷中的一種或多種。所述的溶劑油可為溶劑萃取除鐵領(lǐng)域常規(guī)的 溶劑油，例如為200號(hào)溶劑油和/或260號(hào)溶劑油（即磺化煤油）。所述的十二烷可為正 十二烷。
[0012] 在所述的方法中，所述的有機(jī)相可由化合物1和稀釋劑組成。
[0013] 在所述的方法中，在所述的有機(jī)相中，所述的化合物1的濃度可由本領(lǐng)域技術(shù)人 員根據(jù)萃取機(jī)理、萃取條件（例如水相pH值、水相Fe3+的含量等）等確定，例如0. 25mol/ L_2. 5mol/L(再例如 0· 5mol/L、0. 8mol/L、1.Omol/L或 2.Omol/L)。
[0014] 其中，所述的萃取機(jī)理可為文獻(xiàn)《ExtractionofIron(III)with Bis(2-ethylhexyl)phosphinicAcidandBis(2-ethylhexyl)phosphoricAcid： ExperimentalEquilibriumStudy》和《二（2-乙基己基）膦酸從鹽酸介質(zhì)中萃取鈧（III)、 釔（III)、鑭系離子（III)和鐵（III)》記載的機(jī)理，即：
[0015] Fe3++3H2R2(org) =Fe(HR2) 3(org)+3H+ (1)
[0016] H2R2代表兩個(gè)萃取劑分子的二聚體形式縮寫(xiě)；下標(biāo)org代表存在于有機(jī)相中。
[0017] 但在實(shí)際萃取過(guò)程過(guò)還同時(shí)存在另外兩種萃取形式：
[0018] (a)羥基鐵離子的陽(yáng)離子交換萃取，如式（2)
[0019] Fe3++2H2R2(org)+H20 =Fe(OH) (HR2) 2 (org)+3H+ (2)
[0020] (b)高酸度下的溶劑化萃取形式，以硫酸鐵為例，如式（3)
[0021] nH2Fe2 (S04) 4+mH2R2(org) =nH2Fe2 (S04) 4mH2R2(org) (3)
[0022] 三種形式的萃取機(jī)理根據(jù)水相pH值可推導(dǎo)出哪一種占主導(dǎo)形式。
[0023] 在所述的方法中，所述的含F(xiàn)e3+的水相還可包含Ni2+、Co2+、Zn2+、Mn2+、Mg2+、Cu2+、 〇&2+、0(12+、1^ 3+〇^指稀土）、02+、03+、￥02+、￥0 2+、114+、8042、勵(lì) 3和(：1中的一種或多種。例 如，所述的水相由所述的Fe3+、Ni2+、Mg2+、Mn2+、Co2+、Zn2+、Cu2+、Ca2+、8042、N03 和Cl組成；所 述的水相由所述的Fe3+和所述的80 42組成；所述的水相由所述的Fe3+和所述的N0 3組成； 所述的水相由所述的Fe3+和所述的C1組成。
[0024] 在所述的方法中，所述的含F(xiàn)e3+的水相的pH值可為溶劑萃取除鐵領(lǐng)域常規(guī)的pH 值，例如小于等于 2. 5 (再例如 0. 4、1. 2、1. 5、1. 9、2. 0、2. 1、2. 2 或 2. 3)。
[0025] 在所述的方法中，在所述的含F(xiàn)e3+的水相中，所述的Fe3+的濃度可為1.03g/L、 5. 17g/L、10. 56g/L、13. 48g/L、22. 43g/L、27. 64g/L或 72. 34g/L;也可大于等于 5g/L(例 如 5. 17g/L、10. 56g/L、13. 48g/L、22. 43g/L、27. 64g/L或 72. 34g/L);也可大于等于 6g/ L(例如 10. 56g/L、13. 48g/L、22. 43g/L、27. 64g/L或 72. 34g/L);也可大于等于lOg/L(例 如 13. 48g/L、22. 43g/L、27. 64g/L或 72. 34g/L);也可大于等于 20g/L(例如 22. 43g/L、 27. 64g/L或 72. 34g/L)，也可大于等于 70g/L(例如 72. 34g/L)。
[0026] 在所述的方法中，所述的有機(jī)相與所述的水相的體積比可為溶劑萃取除鐵領(lǐng)域常 規(guī)的體積比，例如10 : 1-1 : 1〇(再例如1 : 1、1 : 4或5 : 1)。
[0027] 在所述的方法中，所述的接觸的方式可為溶劑萃取除鐵領(lǐng)域常規(guī)的方式，例如逆 流接觸、錯(cuò)流接觸。
[0028] 在所述的方法中，所述的接觸的次數(shù)可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)萃取參數(shù)等確定， 例如一次或多次（2次、3次等）。所述的萃取參數(shù)是指有機(jī)相中化合物1的濃度、水相中 Fe3+的濃度、有機(jī)相與水相的體積比等。
[0029] 在所述的方法中，所述的接觸的溫度可為溶劑萃取除鐵領(lǐng)域常規(guī)的溫度，例如 10°C-30°C(再例如 25°C)。
[0030] 在所述的方法中，所述的接觸的時(shí)間可為溶劑萃取除鐵領(lǐng)域常規(guī)的時(shí)間，例如 5min_30min(再例如lOmin、15min、20min或 25min)。
[0031] 在所述的方法中，所述的負(fù)載Fe3+的有機(jī)相中，所述的Fe3+的濃度可為l.Og/ L-70. 0g/L(再例如 1. 83g/L、2. 04g/L、22. 40g/L或 52. 40g/L)。
[0032] 在所述的方法中，所述的有機(jī)相的萃取除鐵率大于99. 0%。
[0033] 在所述的方法中，所述的負(fù)載Fe3+的有機(jī)相還可進(jìn)行反萃處理。所述的反萃處理 可