锌氨溶液中二氧化碳协同萃取锌的工艺研究

发布时间：2020-10-14 15:16

　　 “氨浸-萃取-电积”工艺是从低品位氧化锌矿等非传统资源中回收锌的有效途径之一,萃取是衔接该工艺的重要环节。针对传统从氨性溶液中萃取锌的方法存在锌氨物种受溶液pH值及总氨浓度影响较大、氨的共萃严重、萃取效果不佳等难题,本文提出在二氧化碳协同下从氨性溶液中萃取锌的新方法。研究了M5640(羟肟类)和Mextral54+Mextral84H(β-二酮+羟肟类)两种萃取体系从氨-硫酸铵溶液中萃取锌的规律,通过考察温度、总氨、萃取剂浓度、二氧化碳压力等因素对锌萃取率的影响,研究二氧化碳协同萃取基本规律和原理,及分析“萃取-反萃”过程中氨的走向;通过对比两种萃取体系的萃取效果以及萃取剂性能,选择最佳萃取体系,开发从氨性浸出液中萃取锌的新工艺,主要研究如下:(1)采用M5640为萃取剂,在二氧化碳协同作用下从锌氨溶液萃取锌的研究,结果表明,萃取过程中向溶液中加入CO_2可明显提高M5640对锌离子的萃取能力。在温度25℃、35%vol M5640、相比O/A=2、锌离子浓度18.02 g/L、总氨浓度3 mol/L、加入CO_2的条件下,锌的单级萃取率由65.10%提升至97%以上,两级错流萃取锌萃取率达99.99%。FT-IR显示萃取得到的有机相不含氨,表明加入CO_2可避免氨的共萃。(2)开展了Mextral54-100+Metral84H+CO_2协同从锌氨溶液中萃取锌的行为研究。研究发现加入CO_2后,水相中锌氨物种发生改变,锌氨平均配位数m减小,溶液中NH_3与(NH_4)~+以碳酸盐形式于溶液中,降低游离的NH_3与Zn~(2+)络合的可能;通过FT-IR光谱表征,发现HR_1中的烯醇式与HR_2肟基均参与锌的配位,二氧化碳协同作用下,有机相无氨的吸收峰,避免氨的共萃;在二氧化碳协同萃取中ΔH、ΔG和ΔS等三个热力学数值的绝对值均升高,表明萃取反应更彻底,萃取效果更好,萃取平衡后,体系更齐整有序;通过“协同萃取-两级逆流反萃”从锌氨溶液中萃取富集锌,反萃液的锌浓度达117.20g/L,总氨浓度为2.70g/L。(3)通过对比两种萃取体系萃取效果以及其萃取剂性能,最终选择以M5640为萃取剂开展“两级错流萃取-两级逆流反萃”从锌氨溶液中提取锌。结果表明锌的萃取率为99.95%,反萃取率为99.98%,反萃液锌浓度为100.5g/L~119.1g/L;观察“萃取-反萃”循环过程中氨的走向,发现循环中负载和空载有机相的FT-IR表征无氨的特征吸收峰,说明二氧化碳协同萃取能有效避氨的共萃,而萃取-反萃过程中仍有少量夹带的氨进入反萃液,但氨浓度满足电积工序的要求。萃取得到的萃余液经补氨后返回浸出工序循环利用,锌总浸出率为74.3%,浸出液中锌浓度为16.75g/L。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TF813
【部分图文】：

图 2-1 Mextral54-100 中的酮式－烯醇式互变异构Fig. 2-1. Keto-enol tautomerism of Mextral54-100Mextral84H 是酮肟类螯合萃取剂，其结构式如图 2-2 (a)所示。M5640 是醛类萃取剂，其结构如图 2-2 (b)所示。在萃取时，羟肟类萃取剂酚羟基上的氢原被金属离子替换，而肟基上氮原子与金属离子配位，最终与金属离子形成螯合构。(a) (b)

学硕士学位论文图 2-1 Mextral54-100 中的酮式－烯醇式互变异构Fig. 2-1. Keto-enol tautomerism of Mextral54-100al84H 是酮肟类螯合萃取剂，其结构式如图 2-2 (a)所示。M564其结构如图 2-2 (b)所示。在萃取时，羟肟类萃取剂酚羟基上的替换，而肟基上氮原子与金属离子配位，最终与金属离子形成

)计算公式如下:×100%CVCVE%=A0×A0A1×A1中：VA0为初始有机相体积/(mL)；CA0为初始水相中锌离子的浓度/(g/L)；VA1为两次反萃液混合体积/(mL)；CA1为两次反萃混合液中锌离子的浓度/(g/L)。萃率 R%计算如下：×100%CCS%=OA中：CO为负载有机相锌离子浓度/(g/L)；CA为反萃后水相中锌离子浓度/(g/L)。
【参考文献】

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本文编号：2840838