酸性氯化物體系釩、鉻、鐵萃取分離基礎(chǔ)研究
攀西紅格地區(qū)大宗特色高鉻型釩鈦磁鐵礦為鐵、釩、鈦、鉻等典型多金屬共伴生礦產(chǎn)資源,開發(fā)利用意義重大?，F(xiàn)有的提取工藝難于對我國高鉻型釩鈦磁鐵礦實(shí)現(xiàn)高效綜合利用和清潔生產(chǎn),存在有價(jià)金屬(釩、鉻和鈦)的回收率低、能耗高和環(huán)境污染等問題。本研究團(tuán)隊(duì)提出一條新型提取工藝,包括選擇性還原高鉻型釩鈦磁鐵礦精礦,磁選分離后得到磁性的鐵精粉,非磁性的含釩鉻鈦渣用鹽酸酸浸得到含釩、鉻等的浸出液,而鈦保留于固相中成為富鈦渣,從而有可能提高該礦產(chǎn)資源中鐵、釩、鉻和鈦的綜合利用率。該新工藝中的鹽酸浸出液為含釩和鉻等的酸性氯化物溶液,其特點(diǎn)是酸度高、雜質(zhì)多和含鐵濃度高,從該氯化物溶液中選擇性分離與回收釩、鉻和鐵是該新工藝的關(guān)鍵工序之一,目前針對酸性氯化物溶液中釩、鉻、鐵與鈣、鎂、鋁、錳、鈦、硅分離工藝的研究尚未見報(bào)道。本論文系統(tǒng)的研究了從酸浸液中進(jìn)行有價(jià)元素釩、鉻、鐵與雜質(zhì)的選擇性分離,為酸性氯化物體系中釩、鐵、鉻資源的高效分離利用提供了一條新的途徑,取得的主要研究成果如下:1)酸性氯化物溶液中優(yōu)先提取釩、鉻的研究。研究結(jié)果表明采用優(yōu)化的D2EHPA作萃取劑時(shí),經(jīng)過兩級萃取釩的萃取率雖達(dá)97.1%,但鐵的萃取率為9.8%,鉻的萃取率為7.9%,分離效果尚不夠理想。同時(shí),對萃取釩后的萃余液進(jìn)行鐵與鉻分離研究發(fā)現(xiàn),萃取法(研究了不同種類的萃取劑、不同的萃取條件、不同的還原劑、添加掩蔽劑)、水解法和磷酸鹽沉淀法均未能達(dá)到鉻的選擇性提取實(shí)現(xiàn)鐵、鉻分離的目的。2)酸性氯化物溶液中優(yōu)先萃取鐵的研究。通過上述研究證實(shí)在大量鐵存在的情況下,釩和鉻的回收困難,所以需要先進(jìn)行鐵的分離以便后續(xù)釩、鉻的回收。為了強(qiáng)化萃取過程,研發(fā)了一種新型協(xié)同萃取鐵體系TBP-MIBK,該體系具有萃取鐵的容量大、萃取分相良好、分離效果好等優(yōu)點(diǎn)。首先對該協(xié)萃體系萃取行為進(jìn)行研究,在優(yōu)化的萃取條件下,鐵的一級萃取率達(dá)86.7%,釩和鉻幾乎不被萃取;其次對該協(xié)萃體系反萃行為進(jìn)行研究,在優(yōu)化的反萃條件下,鐵的一級反萃率達(dá)91.6%;最后用熱力學(xué)計(jì)算軟件和光譜表征對TBP-MIBK協(xié)同萃取劑萃取高酸性體系中鐵的機(jī)理進(jìn)行研究,MIBK的增溶作用使TBP-MIBK混合萃取劑的萃取能力比單一萃取劑大幅度提高。3)酸性氯化物溶液中選擇性萃取釩的研究。針對萃取鐵后的萃余液中釩的有效萃取分離,為了強(qiáng)化萃取過程,研發(fā)了一種新型協(xié)同萃取釩體系A(chǔ)liquat 336-TBP,該體系具有萃取動力學(xué)快速、分離效果好、釩反萃容易等優(yōu)點(diǎn)。首先對該協(xié)萃體系萃取行為進(jìn)行研究,在優(yōu)化的萃取條件下,釩的三級萃取率達(dá)90.2%,鉻幾乎不被萃取;其次對該協(xié)萃體系反萃行為進(jìn)行研究,在優(yōu)化的反萃條件下,釩的一級反萃率達(dá)92.4%;最后用熱力學(xué)計(jì)算軟件和光譜表征對Aliquat336-TBP協(xié)同萃取劑萃取高酸性體系中釩的機(jī)理進(jìn)行研究,Aliquat 336的增溶作用使Aliquat 336-TBP混合萃取劑的萃取能力比單一萃取劑大幅度提高。4)酸性氯化物溶液中高效萃取鉻的研究。針對鐵的萃取去除和釩的回收后的萃余液中鉻的高效萃取,為了強(qiáng)化萃取過程,研發(fā)了一種新型協(xié)同萃取鉻體系D2EHPA-異辛醇,該體系具有萃取鉻能力強(qiáng)、萃取分相良好、鉻反萃較容易等優(yōu)點(diǎn)。首先對該協(xié)萃體系萃取行為進(jìn)行研究,研究了不同的工藝參數(shù)對鉻的萃取的影響,確定了優(yōu)化的萃取條件;其次對該協(xié)萃體系反萃行為進(jìn)行研究,研究了不同的工藝參數(shù)對鉻的反萃的影響,確定了優(yōu)化的反萃條件;最后用熱力學(xué)計(jì)算軟件和光譜表征對D2EHPA-異辛醇協(xié)同萃取劑萃取酸性氯化物體系中鉻的機(jī)理進(jìn)行研究,由于異辛醇使D2EHPA的二聚分子環(huán)打開,為萃取反應(yīng)提供了更多的萃取位,所以使D2EHPA-異辛醇混合萃取劑的萃取能力比單一萃取劑大幅度提高。5)酸性氯化物溶液中選擇性提取鉻的研究。經(jīng)過鐵的萃取去除和釩的回收,實(shí)際高鉻型釩鈦磁鐵礦的酸浸液中還含有鈣、鎂、鋁、錳、鈦、硅等雜質(zhì)。D2EHPA-異辛醇協(xié)同萃取體系雖然可以實(shí)現(xiàn)鉻的高效萃取,但是不能實(shí)現(xiàn)鉻的選擇性分離。為了實(shí)現(xiàn)酸性氯化物體系中鉻與雜質(zhì)的分離,采用添加可以與三價(jià)鉻絡(luò)合的硝酸根離子,使三價(jià)鉻的離子形態(tài)與雜質(zhì)的離子形態(tài)不同,用Cyanex 923作萃取劑達(dá)到鉻選擇性分離的目的。首先對Cyanex 923的萃取行為進(jìn)行研究,研究了不同的工藝參數(shù)對鉻萃取的影響,確定了優(yōu)化的萃取條件;其次對Cyanex 923的反萃行為進(jìn)行研究,研究了不同的反萃劑對鉻反萃的影響,確定了優(yōu)化的反萃條件。結(jié)果表明鈣、鎂、鋁、鈦、錳、硅雜質(zhì)元素均不影響鉻的萃取,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)鉻的高效反萃。
