资源描述：
2 0 1 5 年第7 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．0 7 ．0 1 2 D 2 9 6 树脂从含铼酸性溶液中吸附铼的研究 陈昆昆，吴贤，王治钧 西北有色金属研究院电子材料研究所，西安7 1 0 0 1 6 摘要采用离子交换法从含铼酸性溶液中提取铼，通过静态试验确定选用D 2 9 6 树脂，通过动态试验考察 了料液p H 、流速和料液与树脂体积比对铼吸附率的影响，并测定了铼吸附曲线。结果表明，在反应温度 2 5 ℃、料液p H 一1 ．5 、吸附流速每小时7 ．2 倍树脂床体积的条件下，铼吸附率达到9 7 ．9 1 ％，每克D 2 9 6 树脂对铼的饱和吸附容量为1 1 4m g 。 关键词铼；D 2 9 6 树脂；吸附；离子交换 中图分类号T F 8 4 1 ．8文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 0 7 0 0 4 3 0 4 C H E N I n s t i t u t eo fE [ e c t r o n i cM a t e r i a l s A c i d i cS o l u t i o nb yD 2 9 6R e s i n K u n k u n ，W UX i a n ，W A N GZ h i - ju n N o r t h w e s tI n s t i t u t ef o rN o n f e r r o u sM e t a lR e s e a r e h ，X i ’a n7 1 0 0 1 6 。C h i n a A b s t r a c t R h e n i u mw a se x t r a c t e df r o mr h e n i u m b e a r i n ga c i d i cs o l u t i o nb yi o ne x c h a n g e 。D 2 9 6r e s i nw a s d e t e r m i n e dt oa d s o r br h e n i u mb ys t a t i ct e s t ．T h ee f f e c t so fP Hv a l u eo ff e e ds o l u t i o n ，f l o wr a t ea n dv o l u m e r a t i oo ff e e d s o l u t i o nt or e s i no na d s o r p t i o nr a t eo fr h e n i u mw e r ei n v e s t i g a t e db yd y n a m i ct e s t ．T h e d y n a m i ca d s o r p t i o nc u r v eo fr h e n i u mw a sd e t e r m i n e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a ta d s o r p t i o nr a t eo fr h e n i u mi S 9 7 ．9 1 ％a n ds a t u r a t e da d s o r p t i o nc a p a c i t yo fD 2 9 6r e s i nf o rr h e n i u mi s1 1 4m g ／gu n d e rt h eo p t i m u m a d s o r p t i o nc o n d i t i o n si n c l u d i n gr e a c t i o nt e m p e r a t u r eo f2 5 ℃，p Hv a l u eo ff e e ds o l u t i o no f1 ．5 ，a n dh o u r l y a d s o r p t i o nf l o wr a t eo f7 ．2t i m e so fr e s i n b e dv o l u m e ． K e yw o r d s r h e n i u m ；D 2 9 6r e s i n ；a d s o r p t i o n ；i o ne x c h a n g e 铼是一种稀散金属，在航天航空等领域得到广 泛应用[ 1 。2 ] 。铼主要伴生在辉钼矿和辉铜矿中，在冶 炼焙烧过程中铼转化为易挥发的R e 。O ，，因此提取 铼的主要原料为钼冶炼和铜冶炼过程中产生的废料 如烟尘、烟气淋洗液、废酸液等口司。随着原生矿资 源的逐渐匮乏，从二次资源中回收铼受到广泛关注。 铼的二次资源主要有废旧含铼合金、废铂铼催化剂、 含铼废酸废水、高温合金加工废料等口。1 “。从各种 含铼物料中回收铼首先要将铼转入溶液，再对含铼 溶液中的铼进行分离和富集，主要方法有溶剂萃取 法、结晶沉淀法、活性炭吸附法、离子交换法、膜分离 法等口2 ’1 7 ] 。离子交换法的生产环境好、操作简便、树 脂再生后可循环使用口8 _ 1 9 ] 。含铼高温合金废料 1 ％ ～2 ％R e 经过强酸氧化溶解后，大部分铼进入溶液 R el ～2g ／L 中。本文选用D 2 9 6 强碱性阴离子 交换树脂从酸性含铼溶液中提取铼，考察D 2 9 6 树 脂对铼的吸附性能。 1试验 1 ．1 试验原料 试验原料为含铼高温合金废料经过雾化制粉一 氧化酸浸所得的酸性溶液 p H 一一0 ．2 9 ，主要成分 收稿日期2 0 1 4 1 1 - 3 0 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项目 2 0 1 2 A A 0 6 3 2 0 4 作者简介陈昆昆 1 9 8 6 一 ，男，江西抚州人，硕士，工程师． 万方数据 4 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第7 期 g ／L N i4 2 ．6 、C o4 ．5 、C r2 ．1 、R e1 ．3 、F e0 ．8 、A l 2 。5 。主要试剂是分析纯氢氧化钠、去离子水，还有 D 3 1 8 、D 2 9 6 、7 1 7 、7 1 1 、3 7 0 、D 3 0 2 - 1 1 型阴离子交换树 脂。 1 ．2 试验方法[ 1 8 ] 在玻璃柱中装入准确量取的c l 型D 2 9 6 树脂 并预留2 ～3c m 水垫层备用；用饱和氢氧化钠溶液 调整p H 至一定值后，通过B T 5 0 S - D G 型蠕动泵将 料液引入树脂床，并控制一定的流出速度以充分利 用树脂，每隔一段时间取样观察流出液含铼浓度随 流出液体积的变化情况，最后待料液全部流出后，量 取吸附后液的体积并取样。 溶液成分采用I C P 分析，根据吸附前后溶液中 的铼含量计算铼的吸附量和吸附率。 2结果与讨论 2 ．1 静态法选择树脂 分别量取D 3 1 8 、D 2 9 6 、7 1 7 、7 1 1 、3 7 0 、D 3 0 2 1 I 型阴离子交换树脂各1 0m L ，进行预处理转型后倒 入锥形瓶中，再分别添加5 0m L 含铼酸性溶液，并 放置于恒温振荡器中反应4h ，控制反应温度为2 5 ℃，转速为1 2 0r ／m i n ，待反应结束后过滤并量取吸 附后液体积，考察不同类型树脂对铼的吸附效果，结 果如表1 所示。 表1不同类型树脂对铼的吸附效果 T a b l e1 A d s o r p t i o ne f f e c to nR eo f d i f f e r e n tt y p e so fa n i o nr e s i n 树脂类型罢纂脯／m L 浓罢慧挲，，铼吸黼％ 8 1 ．2 8 9 3 ．8 0 9 3 ．2 8 9 0 ．3 3 5 1 ．9 6 9 1 ．6 9 由表1 可知，D 2 9 6 对铼的吸附效果最佳，铼吸 附率达到9 3 ．8 0 ％，故本文选择D 2 9 6 作为铼的吸附 树脂。 2 ．2 料液p H 对铼吸附率的影响 试验条件含铼酸性溶液5 0m L 、反应温度2 5 ℃、流速0 ．7 5m L ／m i n ，用氢氧化钠饱和溶液调节 料液p H ，不同料液p H 时的结果如图1 所示。 图1 表明，随着料液p H 的增加，铼吸附率也不 断升高，当料液p H 为1 ．5 时，铼吸附率达到最大值 料液p H 图1料液p H 对铼吸附率的影响 F i g ．1 E f f e c to fp Hv a l u eo ff e e ds o l u t i o n o nr h e n i u ma d s o r p t i o nr a t e 9 7 ．7 9 ％，继续增加料液p H 导致铼吸附率下降。这 是由于高温合金废料中的铁经过氧化酸浸后主要以 F e 3 形态存在且其浓度达到0 ．8g ／I 。，而溶液中 F e 抖开始沉淀的p H 为1 ．8 ～2 ．2 [ 20 | ，继续增加料液 p H 容易使料液中的铁沉淀下来，在其沉降过程会 夹带铼，从而使铼的吸收率降低。因此料液p H 控 制在1 ．5 比较适宜。 2 ．3 流速对铼吸附率的影响 取5 0m L 含铼酸性溶液，溶液p H 用氢氧化钠 饱和溶液调至1 ．5 ，反应温度2 5 ℃，流速对树脂吸 附铼的影响见图2 。 图2 流速对铼吸附率的影响 F i g ．2 E f f e c to ff l o wr a t eo nr h e n i u ma d s o r p t i o nr a t e 由图2 可知，当流速小于1 ．2m L ／m i n 时，随着 料液流速的增加，铼吸附率缓慢降低，当流速大于 1 ．2m L ／r n i n 后，铼吸附率随流速的减少快速下降。 流速过慢容易使吸附上去的R e O 。2 一重新解吸下来， 并且会延长交换周期，但流速过快时，料液中 R e O 。卜来不及与树脂反应，从而减小铼的吸附率。 承、埒蓝整寒 他％7，口}Ⅲ嘲mⅢ啪喜| 万方数据 2 0 1 5 年第7 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 5 综合考虑，选择流速为1 ．2r n L ／m i n ，即每小时7 ．2 倍树脂床体积。 2 ．4 料液与树脂体积比对铼吸附率的影响 取D 2 9 6 树脂1 0m L ，料液流速控制在1 ．2m L ／ m i n ，反应温度2 5 ℃，料液与树脂体积比对树脂吸 附铼的影响见图3 。 b 凸 富 、 栅 蓝 营 卷 料液与树脂体积比 图3 料液与树脂体积比对铼吸附率的影响 F i g ．3 E f f e c to fv o l u m er a t i oo ff e e ds o l u t i o n t or e s i no nr h e n i u ma d s o r p t i o nr a t e 由图3 可知，在树脂体积一定时，铼吸附率随料 液体积的增加先增加后减小，当料液与树脂体积比 为1 2 1 时，铼吸附率达到最大值9 7 ．8 8 ％；而铼吸 附量随料液体积的增加而增加，一定体积的D 2 9 6 树脂未达饱和之前，增加料液体积导致溶液中铼含 量增加，铼吸附量也随之增加。因此，采用D 2 9 6 树 脂吸附铼时，为充分利用树脂，使其达到饱和，应尽 量增加料液体积。 2 ．5 铼吸附曲线的测定 在玻璃柱中装入1 0m LC 1 型D 2 9 6 树脂，控制 流速1 ．2m L ／m i n ，逐渐加入1 ．2L 含铼酸浸原液， 保持其他条件不变，流出液铼累积吸附量和含铼浓 度与流出液体积的关系如图4 所示。 从图4 可看出，随流出液体积的增加，流出液含 铼浓度和铼累计吸附量都增加，当流出液体积达到 l0 0 1m L 时，铼浓度达到1 ．2 4 1g ／L ，铼累计吸附量 为7 9 7m g ；继续增加流出液体积，铼累计吸附量基 本不变，说明D 2 9 6 树脂已经饱和，因此每克D 2 9 6 树脂吸附铼的饱和容量为11 4m g 。 2 ．6 验证试验 根据单因素试验结果，采用D 2 9 6 树脂从含铼 酸性溶液中吸附铼的最佳条件为反应温度2 5 ℃、 料液p H1 ．5 、流速每小时7 ．2 倍树脂床体积。 在上述最佳条件下进行2 次重复放大试验 ”] 在玻璃柱中分别装人2 份4 0 0m LC 1 型D 2 9 6 树脂， ， ■ ● 3 、 魁 蝇 卷 型 葫 避 曲 量 稠 莲 蓉 器 群 器 图4 铼吸附曲线 F i g ．4A d s o r p t i o nc u r v eo fr h e n i u m 再将2 份2 5L 含铼酸浸原液用氢氧化钠溶液调节 p H 至1 ．5 后分别通过蠕动泵引入树脂柱，流速均 控制在28 8 0m L ／h ，结果表明，2 次试验铼吸附量分 别为3 1 ．7 8g 和3 1 ．8 2g ，铼吸附率分别为9 7 ．7 9 ％ 和9 7 ．9 1 ％。可见，试验结果重现性较好，铼吸附率 都大于9 7 ％。 D 2 9 6 树脂密度为0 ．7g ／r n L ，因此根据上述吸 附结果，可以计算出每克D 2 9 6 树脂吸附铼的饱和 容量分别为1 1 3 ．5m g 和1 1 3 ．6m g ，与吸附曲线确 定的D 2 9 6 树脂饱和容量结果一致。 D 2 9 6 树脂吸附铼的过程中，影响铼吸附率的最 主要因素为料液p H 和流速，通过控制适当的料液 p H 和流速，能显著提高铼的吸附率，同时确保较高 的树脂利用率；此外，通过适当提高料液温度和选择 合适的交换柱，也能提高树脂的利用率。 根据文献[ 1 0 ] 报道，D 2 9 6 负载树脂上的铼采用 8 ％～1 0 ％N H 。S C N 溶液解吸后蒸发浓缩至含铼 2 0g ／L 以上，冷却至室温结晶，即可得到白色铼酸 铵晶体。 3结论 针对含铼酸性溶液中铼主要以R e O 。2 一形态存 在的特点，选用D 2 9 6 强碱性阴离子交换树脂吸附 铼的最佳条件为反应温度2 5 ℃、料液p H 一1 ．5 、 流速每小时7 ．2 倍树脂床体积，在上述条件下，铼吸 附率高达9 7 ．9 1 ％，吸附后液含铼浓度从1 ．3g ／L 降至0 ．0 2 5g ／L ，每克D 2 9 6 树脂吸附铼的饱和吸附 容量为1 1 4m g 。 参考文献 [ 1 ] 翟秀静，周亚光．稀散金属[ M ] ．合肥中国科学技术大 学出版社，2 0 0 9 3 5 3 3 8 4 ． 万方数据 4 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第7 期 E 2 ] 周令治，陈少纯．稀散金属提取冶金[ M ] ．北京冶金工 业出版社，2 0 0 8 3 1 7 3 4 2 ． [ 3 ] 董海刚，刘杨，范兴祥，等．铼的回收技术研究进展[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 6 3 0 3 3 ． [ 4 j 刘红召，曹耀华，高照国．辉钼矿焙烧烟气淋洗液中铼 的富集[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 9 6 3 9 4 2 ． [ 5 ] 彭真，罗明标，花榕，等．从矿石中回收铼的研究进展 [ J ] ．湿法冶金，2 0 1 2 ，3 1 2 7 6 8 0 , E 6 ] 王靖坤，孟晗琪，王治钧，等．高温合金废料氧化酸浸工 艺研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 4 5 1 4 ． E 7 ] 徐铜文．从冶炼废液中回收铼的研究[ J ] ．稀有金属， 1 9 9 5 ，1 9 1 1 0 - 1 3 ． [ 8 3 王敏．从废液中回收贵重金属铼E J ] ．上海有色金属， 2 0 0 2 ，2 3 4 1 6 9 1 7 0 ． [ 9 ] 杨志平，李庸华，唐宝彬．从废催化剂中回收铂铼的工 艺研究[ J ] ．湿法冶金，1 9 9 9 ，1 8 2 9 - 1 3 ． [ 1 0 ] 陈昆昆，马光，王治钧，等．一种从高温合金酸浸液中 回收铼的方法中国，1 0 3 7 8 9 5 5 2 A [ P ] ．2 0 1 4 0 5 1 4 ． [ 1 1 ] 李波，朱军，李进，等．电化学溶解镍基高温合金废料 的研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 5 5 3 0 3 3 ． [ 1 2 ] 周松林，陈一恒．一种从铜冶炼废酸中回收铼的方法 中国，1 0 2 6 2 8 1 1 0 A [ P ] ．2 0 1 2 0 8 0 8 ． [ 1 3 ] 林春生．萃取法从铝、铼溶液中回收铼[ J ] ．中国钼业， 2 0 0 5 ，2 9 1 4 卜4 3 ． [ 1 4 ] 廖秋玲，高竹青．离子交换法从烟道灰中提取铼的工 艺研究[ J ] ．中国资源综合利用，2 0 1 1 ，2 9 1 2 1 8 2 1 ． [ 1 5 ] 陈德林，安悦，唱鹤鸣，等．活性炭吸附铼性质的研究 [ J ] ．中国有色金属学报，1 9 9 4 ，4 2 4 1 4 4 ． r 1 6 ] B r e t tTW ，S t e v eND ，T h e r e s aLM ，e ta 1 ．M e t h o d s a n ds y s t e m sf o rr e c o v e r i n gr h e n i u mf r o mac o p p e r l e a c h U S ，2 0 1 3 0 2 7 6 5 8 6 A l [ P ] ．2 0 1 3 1 0 2 4 ． [ 1 7 ] 胡家璜，关邑．膜法在提取铼工艺中的应用[ J ] ．中国 钼业，1 9 9 3 ，1 7 3 3 4 3 5 ． [ 1 8 ] 马荣骏．离子交换在湿法冶金中的应用[ M ] ．北京冶 金工业出版社，1 9 9 1 1 4 0 1 6 8 ． [ 1 9 ] 陈昆昆，马光，孟晗琪，等．D 2 9 6 树脂从含钼酸性溶液 中吸附钼的试验研究[ J ] ．中国钼业，2 0 1 4 ，3 8 2 4 7 5 0 ． [ 2 0 ] 华彤文，陈景祖．普通化学原理[ M ] ．3 版．北京北 京大学出版社，2 0 0 5 1 9 1 - 1 9 5 ． 上接第2 6 页 参考文献 [ 1 ] 孙家寿，刘琴兰，马锦孝．温和条件下提高铜精矿浸出 率的试验研究[ J ] ．湿法冶金，2 0 0 0 ，1 9 3 1 3 1 5 ． [ 2 ] 库建刚，王安理，乔翠杰，等．浮选铜精矿加压酸浸工艺 研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 7 6 1 0 一1 2 ． [ 3 ] 姚书俊．某含铜物料综合回收试验研究[ J ] ．科技视界， 2 0 1 2 1 7 7 0 7 2 ． [ 4 ] 杨俊奎，徐斌，杨大锦．复杂铜精矿氧压浸出综合回收 工艺[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 1 ，3 1 1 7 3 8 0 ． E 5 ] 赵惠玲．硫化镍精矿低酸高温氧压浸出研究[ J ] ．有色 金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 1 1 1 - 1 3 ． [ 6 ] 李滦宁，马玖彤，张风君，等．铜精矿中铜镍的浸出研究 [ J ] ．湿法冶金，2 0 0 1 ，2 0 1 1 4 1 7 ． [ 7 ] 张晗，卢苏君，孙渊君，等．高铁硫化矿选择性浸出铁的 研究口] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 3 1 7 1 9 ． 万方数据
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