一种从含铁铝料液中去除铝的方法 |
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申请号 | CN202311629167.X | 申请日 | 2023-11-30 | 公开(公告)号 | CN117604247A | 公开(公告)日 | 2024-02-27 |
申请人 | 上海稀固科技有限公司; | 发明人 | 周武风; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种从含 铁 铝 料液中去除铝的方法,本发明涉及湿法 冶金 技术领域,所述方法包括:采用 皂化 剂皂化萃取剂,所述皂化剂为 碱 性溶液;采用皂化的萃取剂对所述含铁铝料液进行萃取去除铝,控制萃取平衡pH值为0.5‑3,得到去除铝的萃余液和负载铝萃取剂;对负载铝萃取剂依次进行洗涤和反萃,得到反萃后萃取剂。本发明的方法对铝萃取效率高,使得铁与杂质铝等分离效果好。 | ||||||
权利要求 | 1.一种从含铁铝料液中去除铝的方法,其特征在于,包括以下步骤: |
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说明书全文 | 一种从含铁铝料液中去除铝的方法技术领域背景技术[0003] 树脂固相萃取法利用含有特定官能团的树脂实现对金属萃取。树脂固相萃取法具有对金属选择性好、分相速度快、操作简单、对环境友好的特点。 [0004] 如何高效将铝从含铁铝料液中进行分离去除,成为相关行业迫不及待需要解决的问题。 发明内容[0005] 本发明的一个目的在于提供一种从含铁铝料液中高效地去除铝的方法。 [0006] 因此,本发明提供一种从含铁铝料液中去除铝的方法,包括以下步骤: [0008] S2、采用皂化的萃取剂对所述含铁铝料液进行萃取去除铝,控制萃取平衡pH值为0.5‑3,得到去除铝的萃余液和负载铝萃取剂; [0009] S3、对负载铝萃取剂依次进行洗涤和反萃,得到反萃后萃取剂, [0010] 含铁铝料液中铁主要以二价铁的形式存在; [0011] 其中, [0012] 所述萃取剂包含式(I)的螯合树脂: [0013] [0014] 其中: [0015] M为基础树脂; [0016] R1和R2各自独立地为氢、含磷基团、羧基或其衍生物; [0017] R1和R2至少一个是含磷基团。 [0018] 本发明的方法对铝萃取效率高,使得铁与杂质铝分离效果好。 具体实施方式[0019] 在下文中,将更全面地体现本发明的各方面以及更进一步的目的、特征和优点。 [0020] 如上所述,本发明提供一种从含铁铝料液中去除铝的方法,包括以下步骤: [0021] S1、采用皂化剂皂化萃取剂,所述皂化剂为碱性溶液; [0022] S2、采用皂化的萃取剂对所述含铁铝料液进行萃取去除铝,控制萃取平衡pH值为0.5‑3,得到去除铝的萃余液和负载铝萃取剂; [0023] S3、对负载铝萃取剂依次进行洗涤和反萃,得到反萃后萃取剂, [0024] 所述含铁铝料液中铁主要以二价铁的形式存在; [0025] 其中, [0026] 所述萃取剂包含式(I)的螯合树脂: [0027] [0028] 其中: [0029] M为基础树脂; [0030] R1和R2各自独立地为氢、含磷基团、羧基或其衍生物; [0031] R1和R2至少一个是含磷基团。 [0032] 本发明中,萃取平衡pH值控制为0.5‑3,在该范围内铝萃取率高。优选地,所述萃取平衡pH值控制为0.8‑2.8,进一步优选为1‑2。 [0033] 优选地,所述R1和R2中一个是含磷基团,另一个是羧基或其衍生物。 [0035] 优选地,所述氨水、氢氧化钠溶液、碳酸钠、氢氧化钾溶液的浓度为0.1‑10mol/L,更优选地为0.2‑2mol/L。 [0036] 所述皂化后溶液可以循环用于皂化和/或配置皂化剂。 [0037] 进一步地,控制皂化后溶液pH值为4‑10,优选4‑7,或在萃取之前采用纯水对皂化萃取剂进行洗涤并控制洗涤出水pH值为4‑10。该条件下对铝的萃取分离效果尤其好,工艺成本低。 [0038] 所述含铁铝料液可以为,例如水分散体或水溶液。 [0039] 有利地,所述含铁铝料液包含Al 0.02‑16g/L,优选地,Al 0.1‑10g/L,以重量相对于所述含铁铝料液的体积计。 [0040] 在一些实施方案中,所述含铁铝料液包含Fe 1‑120g/L,优选地,为40‑80g/L,以重量相对于所述含铁铝料液的体积计。 [0041] 在一些实施方案中,所述含铁铝料液的pH值为0.2‑2.5,优选地,所述含铁铝料液的pH值大于等于0.5小于2。 [0042] 所述含铁铝料液中铁主要以二价铁的形式存在意味着二价铁占铁总量的95重量%以上。 [0043] 在一些实施方案中,所述含铁铝料液中含有三价铁,在所述含铁铝料液中含三价铁的情况下,优选地,采用还原剂对所述含铁铝料液中三价铁进行还原。 [0045] 在一些实施方案中,所述含铁铝料液任选还可包括其它元素,例如Zn、Cd、Cu、Mg、Ni、Co、Ti、Li、Mn、Cr、Na、P等中的一种或至少两种的组合。 [0046] 本发明针对基础树脂M没有特别限定,优选地,基础树脂M选自聚苯乙烯树脂、苯乙烯与二乙烯苯的共聚物、酚醛树脂聚合物、聚丙烯酸树脂或硅基树脂。更优选地,基础树脂M选自聚苯乙烯树脂或苯乙烯与二乙烯苯的共聚物。 [0047] 更具体地,针对R1和R2所述的含磷基团选自以下基团: [0048] [0049] 针对R1和R2所述的羧基或其衍生物选自以下基团: [0050] 其中*为基团与基础树脂连接位点。 [0051] 更具体地,所述式(I)的螯合树脂具有选自如下的结构: [0052] [0053] [0054] 其中M独立地选自聚苯乙烯树脂、苯乙烯系与二乙烯苯的共聚物、酚醛树脂聚合物、聚丙烯酸树脂或硅基树脂。 [0055] 更优选地,所述式(I)的螯合树脂具有选自如下的结构: [0056] [0057] 其中M独立地选自聚苯乙烯树脂或苯乙烯系与二乙烯苯的共聚物。 [0058] 在一些实施方案中,皂化后的萃取剂中会夹带一部分皂化剂,优选地,所述萃取之前还对皂化后的萃取剂进行洗涤,将其中夹带的皂化剂洗涤下来,得到皂化后溶液死体积。 [0059] 进一步地,所述萃取之前采用所述含铁铝料液对皂化后的萃取剂进行洗涤,优选地,所述萃取之前洗涤采用的所述含铁铝料液的体积为0.5‑1.5Bv。 [0060] 进一步地,所述萃取中控制萃取流速为0.5~20Bv/h,优选1‑5Bv/h。 [0061] 进一步地,所述萃取中所述含铁铝料液的体积为1‑20Bv。 [0062] 进一步地,所述洗涤采用的洗涤液可以为,例如水、酸溶液、皂化后溶液死体积中的一种或至少两种的组合;所述酸溶液pH值为1‑6,优选1‑3,所述酸溶液无特别限定,包括盐酸和/或硫酸,优选酸溶液为硫酸溶液。 [0063] 优选地,所述洗涤可分为一段洗涤和二段洗涤,分别得到一段洗涤后溶液和二段洗涤后溶液。 [0064] 控制一段洗涤流速为1‑40Bv/h,优选2‑10Bv/h,控制一段洗涤液的体积为0.5‑3.0Bv,优选0.5‑1Bv。 [0065] 控制二段洗涤流速为1‑20Bv/h,优选1‑5Bv/h,控制二段洗涤液的体积为1‑5Bv,优选1‑2Bv。 [0066] 在一些实施方式中,所述一段洗涤液为皂化后溶液死体积;所述洗涤后溶液合并于所述含铁铝料液中或用作制备所述含铁铝料液的浸出工段中的浸出液。 [0067] 在一些实施方式中,所述二段洗涤液选自水和所述酸溶液中的一种或两种的组合。 [0068] 在一些实施方式中,进一步地,洗涤得到的洗涤后负载铝萃取剂采用反萃剂进行反萃得到反萃后萃取剂。 [0069] 进一步地,所述反萃采用的反萃剂包括硫酸、盐酸、磷酸溶液中的一种或至少两种+的组合,优选地,为硫酸溶液,所述硫酸、盐酸、磷酸溶液中H 浓度为0.8‑12mol/L,优选1‑ 4moL/L。 [0070] 进一步地,所述反萃剂体积为0.5‑5Bv,优选0.5‑2Bv,反萃流速为5‑25Bv/h,优选15‑25Bv/h,循环反萃时间为2‑6h,优选2‑4h。 [0071] 所述反萃还得到反萃后液,所述反萃后液可循环用于反萃。 [0072] 进一步地,所述反萃后萃取剂经再生后循环使用,所述再生采用的再生液无特别限定,可以是水、酸液中的一种或两种的组合,所述酸液无特别限定,包括盐酸和/或硫酸溶液,优选硫酸溶液,优选酸液pH值为1‑3。 [0073] 所述水可以选自纯水、自来水、软水中的一种或至少两种的组合。 [0074] 优选地,控制再生后溶液pH值为0.5‑2,更优选地,为1‑1.5。 [0075] 优选地,所述再生剂的体积为0.5‑8Bv,更优选为0.5‑5Bv;再生流速为0.5‑10Bv/h,更优选地,为1‑10Bv/h。 [0076] 所述再生后溶液可以循环用于再生。 [0077] 通过本发明方法,可以将含铁溶液中的铝高效去除,实现含铁溶液的纯化,铝与铁分离效果好,操作简单,工艺成本低。 [0078] 本发明提供的方法,可实现萃余液中铝含量≤0.02g/L,铁的损失率≤7%。 [0079] 此外,本发明的方法中所用树脂经反萃再生可重新利用,运营成本低,具有良好的经济效益。 [0080] 本申请中,术语“和/或”涵盖涉及提及的要素之一或两者的情形。 [0081] 本申请中,所述的“包含”和“包括”涵盖还包含或包括未明确提及的其它要素的情形以及由所提及的要素组成的情形。 [0083] 除非另有说明,否则在说明书和权利要求书中使用的表达成分的量、温度、时间等的所有数值被理解为在被术语“约”修饰。因此,除非有相反指示,否则在这里阐述的数值参数是能够根据需要获得的所需性能来变化的近似值。 [0084] 实施例 [0085] 以下将结合实施例对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以让本领域技术人员充分地了解本发明的目的、特征和效果。本领域技术人员不难理解,此处的实施例仅仅用于示例目的,本发明的范围并不局限于此。 [0086] 实施例1 [0087] 采用镍铁合金粉对含有三价铁的初始含铁铝料液进行还原,所述镍铁合金加入量以初始含铁铝料液中三价铁的摩尔计,加入量大于含铁铝料液中三价铁的摩尔量的1倍,过滤,得到二价铁占铁总量的比例为99.9%的含铁铝料液,该料液的pH值为1.5,含有以下金属成分: [0088]元素 Al Ca Cd Co Cr Cu Fe 含量(g/L) 0.3 0.2 0.001 0.005 0.001 0.001 70.15 元素 Li Mg Mn Na Ni Zn Ti 含量(g/L) 0.005 0.445 0.314 0.214 2 0.001 0.1 [0089] 选择螯合树脂(结构式为 其中,M为聚苯乙烯树脂微球)作为萃铝萃取剂。 [0090] 将所述螯合树脂装入树脂柱(400mL树脂=1Bv),采用皂化剂对螯合树脂进行皂化,皂化剂使用氨水,所述氨水浓度为0.53mol/L,皂化剂用量为1.25Bv,皂化流速为10Bv/h,得到皂化后溶液循环用于皂化,皂化时间为2h,皂化完成,得到皂化后螯合树脂和pH值为6.58的皂化后溶液。 [0091] 采用皂化后螯合树脂对所述含铁铝料液进行萃取,料液处理量为4.375Bv,萃取流速为2.25Bv/h,控制萃取平衡(出口萃余液)pH值为2.6,得到0.5Bv的皂化后溶液死体积、3.875Bv萃余液和负载铝螯合树脂。 [0092] 对所述负载铝螯合树脂进行两段洗涤,选择0.5Bv皂化后溶液死体积作为一段洗涤液,选择1Bv纯水作为二段洗涤液,控制两段洗涤的流速为3Bv/h,得到洗涤后负载铝螯合+树脂;选择1.25Bv H浓度为2.0mol/L硫酸溶液对洗涤后负载铝螯合树脂进行反萃,控制反萃流速为在10Bv/h,得到的反萃后液循环用于反萃,反萃时间3h,反萃完成,得到反萃后螯合树脂,之后使用pH值为2的硫酸溶液所述反萃后螯合树脂进行再生,再生体积为1.5Bv,再生流速3Bv/h,得到再生螯合树脂和pH值为1.0的再生后溶液,所述再生螯合树脂循环利用。 [0093] 本实施例萃余液中铝和铁的含量分别为0.0168g/L、65.8g/L,所得反萃后液中含铝0.85g/L、铁1.44g/L。 [0094] 实施例2 [0095] 采用铁粉和抗坏血酸对含有三价铁的初始含铁铝料液进行还原,所述铁粉和抗坏血酸总加入量以初始含铁铝料液中三价铁的摩尔计,总加入量大于含铁铝料液中三价铁的摩尔量的1倍,过滤,得到二价铁占铁总量的比例近100%的含铁铝料液,该料液的pH值为1.5,含有以下金属成分: [0096]元素 Al Ca Cd Co Cr Cu Fe P 含量(g/L) 0.40 0.2 0.001 0.001 0.001 0.50 68.52 32.5 元素 Li Mg Mn Na Ni Zn Ti 含量(g/L) 6.69 0.50 0.04 0.12 0.2 0.001 0.50 [0097] 选择螯合树脂(结构式为 其中,M为聚苯乙烯树脂微球)作为萃铝萃取剂。 [0098] 将所述螯合树脂装入树脂柱(400mL树脂=1Bv),采用皂化剂对螯合树脂进行皂化,皂化剂使用氨水,所述氨水浓度为2mol/L,皂化剂用量为1.69Bv,皂化流速为5Bv/h,得到皂化后溶液循环用于皂化,皂化时间为3h,皂化完成,得到皂化后螯合树脂。 [0099] 采用皂化后螯合树脂对所述含铁铝料液进行萃取,料液处理量为5Bv,萃取流速为3Bv/h,控制萃取平衡(出口萃余液)pH值为2.8,得到1Bv的皂化后溶液死体积、4Bv的萃余液和负载铝螯合树脂。 [0100] 对所述负载铝螯合树脂进行两段洗涤,选择1Bv皂化后溶液死体积作为一段洗涤液,选择1Bv pH为3的硫酸溶液作为二段洗涤液,控制两段洗涤的流速为2Bv/h,得到洗涤后+负载铝螯合树脂;选择2.5Bv H 浓度为1.0mol/L硫酸溶液对洗涤后负载铝螯合树脂进行反萃,控制反萃流速为在5Bv/h,得到的反萃后液循环用于反萃,反萃时间2.5h,反萃完成,得到反萃后螯合树脂,之后使用pH值为3的硫酸溶液所述反萃后螯合树脂进行再生,再生流速 5Bv/h,控制再生后溶液pH值为2,得到再生螯合树脂,所述再生螯合树脂循环利用。 [0101] 本实施例萃余液中铝和铁的含量分别为0.0145g/L、63.85g/L,所得反萃后液中含铝0.7g/L、铁0.8g/L。 [0102] 实施例3 [0103] 本实施例中的料液为含铁铝料液,料液的pH值为1.1,含有Al 8.0g/L、P 33g/L、铁64g/L,其中二价铁占铁总量的比例接近100%。 [0104] 选择螯合树脂(结构式为 其中,M为苯乙烯系与二乙烯苯的共聚物)作为萃铝萃取剂。 [0105] 将所述螯合树脂与皂化剂混合进行搅拌皂化,皂化剂使用4mol/L氢氧化钠溶液,固液分离,得到皂化后萃取剂。 [0106] 采用皂化后萃取剂对所述含铁铝料液进行4级搅拌萃取,所述皂化后萃取剂与所述含铁铝料液的比为1g:3mL,每级萃取时间为0.5h,控制萃取平衡(出口萃余液)pH值为2.0,得到萃余液和负载铝萃取剂。 [0107] 对所述负载铝萃取剂进行5级搅拌洗涤,选择pH为2.5的硫酸溶液作为洗涤液,负载铝萃取剂与洗涤液的比为1g:2ml,控制每级洗涤的时间为0.5h,得到洗涤后负载铝萃取+剂;选择H 浓度为2.5mol/L硫酸溶液对洗涤后负载铝萃取剂进行4级反萃,控制反萃时间+ 0.5h,洗涤后负载铝萃取剂与H 浓度为2.5mol/L硫酸溶液的比为1g:1mL,得到的反萃后液和反萃后萃取剂,采用纯水按照液固比1mL:1g对反萃后萃取剂进行预洗涤,之后使用pH值为2的硫酸溶液所述预洗涤的反萃后萃取剂进行搅拌再生,控制再生后溶液pH值为1.1,得到再生萃取剂,所述再生萃取剂循环利用。 [0108] 本实施例萃余液中铝和铁的含量分别为0.011g/L、59.76g/L,所得反萃后液中含铝20.5g/L、铁1.3g/L。 [0109] 实施例4 [0110] 本实施例中的料液为含铁铝料液,料液的pH值为0.5,含有Al 2.5g/L、铁73.5g/L,二价铁占铁总量的比例为99.9%。 [0111] 选择萃取剂(结构式为 其中,M为苯乙烯系与二乙烯苯的共聚物)作为萃铝萃取剂。 [0112] 将所述萃取剂与皂化剂混合进行搅拌皂化,皂化剂使用0.2mol/L氢氧化钠溶液,固液分离,得到皂化后萃取剂。 [0113] 采用皂化后萃取剂对所述含铁铝料液进行3级搅拌萃取,所述皂化后萃取剂与所述含铁铝料液的比为1g:5mL,每级萃取时间为0.5h,控制萃取平衡(出口萃余液)pH值为0.8,得到萃余液和负载铝萃取剂。 [0114] 对所述负载铝萃取剂进行5级搅拌洗涤,选择pH为3的硫酸溶液作为洗涤液,负载铝萃取剂与洗涤液的比为1g:2mL,控制每级洗涤的时间为0.5h,得到洗涤后负载铝萃取剂;+ 选择H浓度为3mol/L硫酸溶液对洗涤后负载铝萃取剂进行3级反萃,控制反萃时间0.5h,洗+ 涤后负载铝萃取剂与H浓度为1.5mol/L硫酸溶液的比为1g:2mL,得到的反萃后液和反萃后萃取剂,之后使用pH值为3的硫酸溶液所述反萃后萃取剂进行搅拌再生,控制再生后溶液pH值为2.5,得到再生萃取剂,所述再生萃取剂循环利用。 [0115] 本实施例萃余液中铝和铁的含量分别为0.02g/L、69.5g/L,所得反萃后液中含铝3.4g/L、铁0.9g/L。 [0116] 实施例5 [0117] 步骤参考实施例3,与实施例3的区别在于,用氨水调节所述含铁铝料液pH值,控制萃取平衡(出口萃余液)pH值为2.7,本实施例萃余液中铝和铁的含量分别为0.01g/L、59.7g/L,所得反萃后液中含铝21.0g/L、铁1.3g/L。 [0118] 实施例6 [0119] 步骤参考实施例5,与实施例5的区别在于,选择萃取剂(结构式为其中,M为苯乙烯系与二乙烯苯的共聚物)作为萃铝萃取剂,控制萃取平衡(出口萃余液)pH值为2.7,本实施例萃余液中铝和铁的含量分别为0.01g/L、59.7g/L,所得反萃后液中含铝 19.0g/L、铁1.25g/L。 [0120] 实施例7 [0121] 步骤参考实施例3,与实施例3的区别在于,用硫酸调节所述含铁铝料液pH值,控制萃取平衡(出口萃余液)pH值为1.5。本实施例萃余液中铝和铁的含量分别为0.021g/L、59.8g/L,所得反萃后液中含铝19.5g/L、铁1.27g/L。 [0122] 对比例1 [0123] 步骤参考实施例1,与实施例1的区别在于,所述螯合树脂不进行皂化,直接对所述含铁铝料液进行萃取,结果得萃余液pH值为1.35,本对比例萃余液中铝和铁的含量分别为0.24g/L和65.7g/L,所得反萃后液中含铝0.05g/L、铁1.5g/L。 [0124] 对比例2 [0125] 步骤参考实施例3,与实施例3的区别在于,所述萃铝萃取剂结构式为其体积分数为25%,稀释剂为Escaid110,控制萃取平衡(出口萃余液)pH值为2.0,结果得萃余液中铝和铁的含量分别为7.76g/L、62.2g/L,所得反萃后液中含铝 0.68g/L、铁1.4g/L。 [0126] 对比例3 [0127] 步骤参考实施例1,与实施例1的区别在于,所述萃铝萃取剂为 控制萃取平衡(出口萃余液)pH值为2.6,结果得萃余液中铝和铁的含量分别为0.1g/L、65.6g/L,所得反萃后液中含铝0.6g/L、铁1.46g/L。 [0128] 对比例4 [0129] 步骤参考实施例5,与实施例5的区别在于,所述萃铝萃取剂为P204(二(2‑乙基己基)磷酸酯),其体积分数为20%,稀释剂为磺化煤油,控制萃取平衡(出口萃余液)pH值为2.7,结果得萃余液中铝和铁的含量分别为0.62g/L、62.5g/L,所得反萃后液中含铝17.5g/L、铁1.32g/L。 [0130] 以上仅描述了本发明的示例性实施方式或实施例,并不旨在限制本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以由各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本申请权利要求范围内。 |