錸酸銨萃取生產(chǎn)工藝優(yōu)化實驗研究

劉 宏，魏德貴

(江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠新材料車間錸酸銨生產(chǎn)線利用貴冶亞砷酸車間產(chǎn)出的還原終液，回收其中的金屬錸。錸酸銨生產(chǎn)工藝是通過“萃取、洗滌和反萃、濃縮結(jié)晶”等工序，萃取還原終液中的金屬錸，后經(jīng)分離、提取、除雜，生產(chǎn)錸酸銨產(chǎn)品，進行稀貴稀散金屬錸的綜合回收。在萃取生產(chǎn)過程中，當萃取體系達到平衡時，被萃取物在有機相中的總濃度與水相中的總濃度之比稱為分配比。

本文對萃取工藝進行研究，通過預防和消除乳化，提高金屬錸的分配比，對于提高金屬錸的萃取率和綜合回收率有至關(guān)重要的作用。

2 實驗原料及實驗方法

原料采用貴冶亞砷酸車間還原終液，按照實驗要求取濃度及酸度不同的還原終液，按照萃取劑濃度要求配制實驗要求的有機相，可供實驗選擇的稀釋劑若干種。通過單因素實驗確定提高金屬錸的分配比最佳工藝條件。

3 實驗原理

以ReO4－陰離子形態(tài)溶解于還原終液中的錸能被萃取劑選擇萃取，而與含大量雜質(zhì)的還原終液分離。萃取反應式如下:

4 實驗結(jié)果

實驗考察了萃取過程的反應條件:金屬離子濃度、還原終液酸度、萃取劑濃度、稀釋劑種類、反應溫度五個因素[2－3]，對錸的分配比的影響。

4.1 金屬離子濃度對錸的分配比的影響

還原終液酸度160g/l、萃取劑濃度20%、稀釋劑選擇試劑A、反應溫度25℃，考察金屬離子錸在還原終液中的濃度對其分配比的影響，結(jié)果如表1所示。

表1 金屬離子濃度對錸分配比的影響

由表1可以看出，隨著金屬離子Re在還原終液中的濃度由610mg/l降至180mg/l，Re的分配比也由85.03%增加至99.20%，提高了17%。萃取原液即還原終液中金屬離子濃度過高，使得有機相中的金屬離子濃度提高，從而使兩相粘度增加，容易引起乳化，不利于錸在有機相中的分配，降低了錸在有機相中的平衡濃度。結(jié)合條件實驗結(jié)果，確定最佳的萃取原液濃度為180mg/l。

4.2 還原終液酸度對錸的分配比的影響

金屬離子濃度180mg/l、萃取劑濃度20%、稀釋劑選擇試劑A、反應溫度25℃，考察還原終液酸度對Re的分配比的影響，結(jié)果如表2所示。

表2 還原終液酸度對錸的分配比的影響

由表2可以看出，還原終液的酸度越高，Re的分配比也越高。溶液pH值升高，堿性增強，某些金屬離子會水解生產(chǎn)氫氧化物沉淀——良好的乳化劑，引起乳化[2]，降低了金屬錸的分配比。結(jié)合條件實驗結(jié)果，以及生產(chǎn)實際，確定最佳的萃取原液酸度為160g/l。

4.3 萃取劑濃度對錸的分配比的影響

還原終液酸度160g/l、金屬離子濃度180mg/l、稀釋劑選擇試劑A、反應溫度25℃，考察萃取劑濃度對Re的分配比的影響，結(jié)果如表3所示。

表3 萃取劑濃度對錸的分配比的影響

由表3可以看出，萃取劑濃度的提高有利于提高金屬Re的分配比，但濃度過高，會使其他雜質(zhì)元素一并被萃取[5]，影響到目標金屬元素Re的萃取。結(jié)合條件實驗結(jié)果，確定最佳的萃取劑濃度為20%。

4.4 稀釋劑種類對錸的分配比的影響

還原終液酸度160g/l、金屬離子濃度180mg/l、萃取劑濃度20%、反應溫度25℃，考察稀釋劑的選擇對Re的分配比的影響，結(jié)果如表4所示。

表4 稀釋劑種類對錸的分配比的影響

稀釋劑在萃取過程中用于改善有機相的物理性能，如減小比重、降低粘度、利于兩相的分離和流動，以及控制萃取劑萃取能力等[6]。選擇合適的稀釋劑，直接影響到待萃取金屬元素在萃取原液中的分配比。由表4可以看出，選擇稀釋劑A，有利于提高分配比。同時，在有機相中添加適量的高碳醇做為協(xié)萃劑，更有利于提高萃取劑在有機相中的溶解度以及錸的分配比[1]。

4.5 反應溫度對錸的分配比的影響

還原終液酸度160g/l、金屬離子濃度180mg/l、萃取劑濃度20%、稀釋劑選擇試劑A，考察反應溫度對Re的分配比的影響，結(jié)果如表5所示。

表5 反應溫度對錸的分配比的影響

溫度的改變可使萃取平衡發(fā)生移動，改變萃取平衡，因此，隨著溫度的變化，金屬的分配比會發(fā)生改變。由表5可以看出，反應溫度的提高有利于提高Re的分配比。提高操作溫度，可以降低粘度，從而有利于破除乳化。但溫度過高，對生產(chǎn)工藝提出了更高的要求[4－7]，同時增加了有機相的揮發(fā)損失，不利于元素Re的萃取。結(jié)合條件實驗結(jié)果，確定最佳的反應溫度為25℃。

5 結(jié)論

根據(jù)錸酸銨生產(chǎn)實際，通過加大還原終液日處理量等措施，降低還原終液中金屬離子濃度，使其含量控制在120～200mg/l之間，同時，控制還原終液的酸度在150～180之間，有利于提高錸的分配比;

萃取劑濃度20%、反應溫度25℃，采用稀釋劑A，能很好的預防和消除萃取過程中產(chǎn)生的乳化現(xiàn)象，提高金屬錸的分配比;

實驗結(jié)果提高了錸的分配比，優(yōu)化了萃取生產(chǎn)工藝，有利于稀貴稀散金屬錸的綜合回收。

[1]王開毅，成本誠，舒萬銀.溶劑萃取化學[M].湖南:中南工業(yè)大學出版社，1991:106－137.

[2]周令冶.稀散金屬冶金[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1988:45－48.

[3]鄧佐國，徐廷華.萃取冶金學[M].南昌，1995:13－15.

[4]孫佩極.冶金化工過程及設備[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1980:46－354.

[5]盧友中.萃取新技術(shù)在有色冶金中的應用[J].上海有色金屬，2007，28(3):286－289.

[6]刑 云.分析化學中的溶劑萃取技術(shù)[J].理化檢驗(化學分冊)，2005(9):694－696.

[7]王靖芳，羅錦超，馮彥琳，魏志華.N7301萃取錸的研究[J].有色金屬(冶煉部分)，2001(2):29－32.