从氨—硫酸铵溶液中协同萃取分离锌的应用基础研究

发布时间：2020-08-22 17:38

【摘要】：随着锌矿资源的不断开发利用,高品质硫化锌资源逐渐枯竭,低品位难处理氧化锌矿等非传统锌资源的开发利用引起人们的广泛关注。为保障我国锌资源的有效供给以及锌工业的可持续发展,开发适合于从低品位氧化锌矿资源中高效回收锌的新工艺是缓解我国锌资源短缺问题的一个重要途径。“氨浸-萃取-电积”工艺是一种有效处理低品位高碱性脉石型氧化锌矿的新方法,而萃取是实现该工艺的关键环节。本文研究了β-二酮(Mextral54-100)和羟肟(Mextral84H)从氨-硫酸铵溶液中协同萃取锌的行为,并阐述了协同萃锌的机理。研究了Mextral54-100和Mextral54-100+TRPO两种萃取体系从氨-硫酸铵溶液中萃取与分离锌镍的性能,确定出锌镍分离的最佳工艺,实现锌和镍的分离与回收。研究的主要内容与结论如下：(1)在氨-硫酸铵溶液中Mextral54-100+Mextral84H萃取体系对锌具有显著的协同萃取效应,Mextral54-100、Mextral84H和锌离子能以1：1：1比例结合,形成更稳定的ZnAR型萃合物。两种萃取体系中锌萃取率均随水相初始pH的升高先增大后减小,最大萃取率对应的初始pH均为7.2。碱性溶液能促进β-二酮中酮式结构向烯醇式结构的转变,故升高pH有利于萃取反应的进行。随着pH不断升高,锌氨配合物中氨的平均配位数增大,萃取活性越低,故锌萃取率在pH7.2时呈下降趋势。(2)增大总氨浓度和身升高温度均不利于锌的萃取。总氨浓度增大导致自由氨浓度增大,导致锌氨配合物大量生成而降低锌萃取率。萃取过程属于放热反应,升高温度会抑制锌的萃取。萃合物的红外光谱证实了萃取过程中β-二酮互变为烯醇式参与配位键的形成,氨分子能被共萃进入有机相中。(3)采用Mextral54-100和Mextral54-100+TRPO两种萃取体系从氨-硫酸铵溶液中萃取分离锌镍,锌、镍萃取率均随初始pH的升高呈先增后减趋势,锌的萃取优先于镍,添加TRPO仅对锌具有明显协同萃取效应。锌和镍的分离方法为：先采用Mextral54-100单萃体系在初始pH为9.0条件下萃取镍,然后采用Mextral54-100+TRPO协萃体系在初始pH为7.2条件下萃取锌。(4)对于镍的萃取,在萃取体系为0.5 mol/L Mextral54-100,锌浓度为0.05 mol/L,镍浓度为0.05 mol/L,总氨浓度为3 mol/L,温度为25℃,初始pH为9.0,相比O/A为1：1的条件下,经4级萃取,镍的萃取率大于99.0%,锌的共萃率小于6%；对含镍2.01 g/L的镍负载有机相,经2级反萃,镍反萃率大于99.9%。对于锌的萃取,在萃取体系为0.4 mol/L Mextral54-100+0.05 mol/L TRPO,锌浓度为0.05mol/L,总氨浓度为3 mol/L,温度为25℃,初始pH为7.2,相比O/A为1：1的条件下,经2级萃取,锌萃取率大于99.5%；对含锌3.12g/L的锌负载有机相,经2级反萃,锌反萃率大于99.9%。通过以上工艺,实现了锌和镍的有效分离与回收。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF813


本文编号：2800957