溶剂萃取法从锌电积废液中分离钙镁的研究.pdf

溶剂萃取法从锌电积废液中分离钙镁的研究 李春攀妻强裁小平王麓雄 锺川大学化工系，成都6 1 0 0 6 5 摘要对藩荆葶取法从湿怯琼粹电■废j 蓖中分离杂艘钙镁，回收械鼓丑锌谶杼了研究， 糖浆襄璃，3 0 ％‰堞洼潜藏经3 教避巍萃取，礁羧静革取宰搀9 9 ．8 4 ％；2 0 ％‰煤鼬潜藏羟6 鞋 避巍萃取。粹鹩萃取事为镭3 2 ‰钙犍几乎不被摹取，选蓟了势离杂凄．强收寄椎戚努之B 瓣． 关键稍锌电解麈液；溶捕革取；钙镁；三异肇胺；二一0 一己蒜已基 瞬畦 中田势赞号Ⅱ8 1 3文献橼识码A 湿法炼锌电解废液在循环使用中 №“、e 矿等杂质遴灏富象，使澄清避滤函 难，能耗增加并影响电解锌的质量．豳此当 电辩废液钙镁总量超过2 0 9 t l 后，必颓抽出 部分溶渡麴渡签理，狳捧钙镁等杂震 常用 除钙镁方法有①石灰中和法c - 一，该法用石 获乳中和游离硫酸糨C a “拳瓣沉淀下来，镁 留在溶液中，产生大量石聱将造成 次污 染；②硫酸锌结晶法虽然可以回收锌，但钙 镁餐塑在电察裘滚孛；③耩虢敬疆签疆珐， 熙能除去部分钙镶o ；④氟化物沉淀法除钙 镟亦不完全o ，且系统中引人了有害杂质F 一； 文献c 5 ～8 】撮遂的溶裁肇取法萃驭锌街 处于研究阶段。为了建立一个简便快捷又无 废渣产生的除钙镁方法，作者研究了新的潍 裁萃取体系，姨奄辉废渡巾将琉酸援锌分别 选择性的萃取捌有机相，然后经葳萃取回收 硫酸及硫酸锌，樽返回到电解系统，萃余液 经啜毂C 0 2 后瑶褥刭赛徐藿豹簇藏镁。 1 翠取体系及苹取荆筛选 L 1 苯鞭体系的糖定电解褒藏中硫酸浓 度较商 1 8 0 ～2 1 0 9 ／1 ，髀、钙、镰都以2 价 粥离子形态奏在，疆魏应卷选择亵子簿会攀 取体系首先萃礅硫酸，随着溶液酸度降低则 用螯合物萃取休系”萃墩锌，达到从电解成 液串圈彀硫酸及锌努毒镪镁豹嚣瓣。葶蕺舔 系原则流程如图l 所示． o 啦 l 匿孽} { 体幕革取肆I 一 ⋯二可习二墨二网 嘏i ⋯- l 反萃取 } ⋯一强i l 叵革取 } 邋翊电解系缱- ■H 善o 。I 黧 2 ∑ ■ z 一 l 曩 罄 糌 ．垦苎壁堕． 圈l从锌电解废液中翠职硫酸疑锌的原则流程 实线一承耜走向；瘫缱一有机拯走向 作者犏介李誊t 1 9 6 5 一’．勇，瞄J 1 1 名山县 ，鞯教授，硪士学位． 万方数据 2 1 本流程连续简便，无废渣产艇，对废电解 激处理，综合回收有价戚努具有燕要意义． 1 ．2 萃取剂的赫选 1 ．2 ．1硫酸的萃取离乎缔台萃取体蘸萃 酸常用的萃取潮是有机胺．分羽尾伯肢 N 1 ％叔胺N ∞及协同萃墩荆N m P Ⅻ煤油 溶液在栩闻条件下进抒瓣蟊实骏． 条件为电解废澈含H S 0 4 1 2 5 9 ／i 、 翔“5 1 ．秘／l ，M g “2 9 ．5 9 ／l 、C a 2 l ，5 9 ／I ；春撬翔 2 0 ％萃取剂煤油溶液；相比O ／A I ／I ，萃取 瓣麓1 0 r a i n , 努糍霹瓣5 m i n 、湿发2 9 8 K 。测 怒结果如表l 所乐。 裹l 萃取粥与摹取奉【％ 的关裘 萃取耐№S 0 4z 一‘M 矿c 矿 2 { F A N 撼 1 0 ．2 10 ．3 0 0 ．1 5 0 ．1 0 I O * ／o N m3 睫啦0 ．1 5 0 ．1 0 旺1 0 1 0 ％N 瞄 l ∞‘P 斟 79 92 ．0 咀5 00 ．f d 从实验绪皋可觅，协同萃取对萃鞭 H S O ．翱2 砰 牧果不好，N 。攀取H 善O 。效 策较好。尉 ，C a 2 、M g “届乎不被萃取，N 。 翠取H 女婚．反应为 2 R ，N 珏j S 侥 麓，N H 2 S o 1 R 3 N H 2 S O ． H 2 S 0 2 R s N H H S O 国 选择水作为H S O 的反萃取剂。 l 。2 。2 镩魏莘驭萃取辘酸爱熬褒电瓣菠 黻度降到p H 2 ～3 ，谯弱酸介质中螯合萃 取搏系豢弼戆萃取裁燕酸性磷f 或翳 类萃 取剂即P 一 2 一乙基己基 磷酸和P 。 2 一己基邑基磷敬- 单 2 - 乙基己基 酪等， 荤取反_ 暾为 H A H A 一娃{ A 2 3 Z 矿 2 I - I A 2 Z n H A , 3 2 } 王 4 戏中A 袭示 R O 2 0 P O 一或R O R ’P O ～。 在相同条俘下进行对比类验。萃酸鑫辩壤电 解液p l { 2 ～3 ，z n 2 5 0 ．1 9 ／l ，M 穿 2 8 ．6 9 ／l ， 貔”1 ．2 9 ／l ；有辘相秀2 0 ％萃数剜漾涵溶 液；相比O ／A i ／i ，萃取时间1 0 m i n ，分相时 瓣5 r a i n ，2 9 疆e 。结暴翔下 莘取率 ％Z n ’ h 蝣 c P 斟 1 8 。9 n 7 8n 2 3 P m 9 - 1 03 ．2 0I ．∞ 以上结果说明P 。萃取鼬“效果较好， 选择p H l 稀珏S 0 4 溶液作为搿 静葳 萃取荆。 2 实验反结果 变验辩渡势圈J | | 菜锌厂嘏壤褒漩，主簧 成分为 g ／L H 2 S 0 41 2 5 、Z h “5 1 ．5 。M g ” 2 9 。5 ，C 娃2 l 。5 ；荤取援N ∞P Ⅻ；器释荆经藏黢 磺化处理过的煤油．使用p H s 一1 0 B 酸度计 测定蝉，酸碱中和潦定法溯定硫酸浓度， E D T A 络合滴定法测定锌及钙镁。 2 ．1N Ⅸ莘取磙鞋 2 ．1 ．1各种稍素对帮壤硫酸的彰噙分鄹 对N ”，萃取剂浓度、相比、孳取时间与萃取 率的关系进行了研究，结莱鳓入表2 ～4 。 囊2 萃取剩N m 藏崖对硫羧革取零的彩嬲 N m 旅度 ％l l O2 D 抽 柏揶 砖s 0 ‘革取事 螂1 3 ．8 0m 霓蛇膨般} ，出理巍他 2 0 S K , O ／A t ／t ．t l 伯咖 裹3 梗毙O ／A 辫羲楚黎狂搴熬髫嫡 相比 0 协1 ／11 ．劓l2 ／12 纠I 砖s 毡摹取辜{ ％} 4 2 ．8 6 5 1 ．2 86 ．1 4 9 0 , l ， 嚣羝3 0 ％N 啪，l o 幽 裹4 萃联辩溺t 瓣穰蘸攀取率熬辩璃 革取时间 m l n 3581 01 5 丑l S 0 4 萃取事％ 3 5 ．7 14 2 ．8 2 5 1 ．1 9 s 1 ．2 75 1 ．3 l 撇3 0 “ ／* N m ，O ／A I ．5 ／1 绦上各纛舔定擞3 0 ％b ”漂浦溶藏。 o ／A 一1 ．5 ／1 ，萃取时间8 r a i n 条件下进行硫 酸萃鞭。 2 ．1 ．2 硫酸翠取等温线与萃取缴数搬 2 9 8 K 、3 0 ％K ，。攥裁擦滚、O ／A l 。5 ／l 、8 r a i n 条件下萃取布同浓度的H S O ．溶液．萃取 达到乎囊嚣势囊嘲鬻瘩耀穰窍租提孛强S a 万方数据 浓度，得到图2 所示的萃取等温线，根据料液 浓度及相比绘出操作线，获得理论级数为2 ．5 级．在相同条件下进行3 级逆流串级模拟试 验。结果如表5 所示。 水相中唧．澈度刨O 图2N 。萃取硫酸的平衡图 表53 级逆流串级模拟试验萃取率 理论推算和试验结果说明，3 0 ％N ∞煤 油溶液。在O ／A 1 ．5 ／1 、8 m i n 经过3 级逆流 萃取后，废电解液中的H 2 S O 几乎全部被 萃取，z n 2 及C a “，M 9 2 留在萃余液中，此 时萃余液p H 为2 ～3 。 2 ．2P 2 “萃取锌 2 ．2 ．1各种因素对萃取锌的影响P 。萃取 剂浓度可以根据不同浓度的饱和容量和料液 组成进行估算确定⋯。 P Ⅻ浓度 A ／毋q 1 5 ．2 ％ 式中A 一料液中锌的浓度，5 1 ．5 g ／1 ； B 一锌的饱和容量，5 ．2 3 g h ； C 一操作容量系数，0 ．6 5 。 选取2 0 ％P m 浓度。 其它各种因素对锌萃取率的影响列于表 6 ～8 中。 以上数据说明用2 0 ％P M 煤油溶液，相 比o ／A 1 ／l 、萃取时间5 m i n 萃取脱酸后 表6 料液p H 对锌萃取率 ％ 的影响 2 螂02 0 ％P 州墩袖藏．O ／A | ／1 ．1 0 m i n ． 表7 相比对锌萃取率 ％ 的影响 2 9 E K , p H 2 2 ～3 ．2 0 ％P x M 煤油藏t 1 3 m i n ． 表8萃取平衡时间对锌萃取率 ％ 的影响 萃取时问 m 蛐 3571 0 2 哪0p H 2 ～3 ．2 0 ％P 州攥油藏，O ／A l ／1 ． p H 2 ～3 的麈电解液，锌的萃取率达到 1 8 ．0 7 ％，因此需采取多级逆流萃取后才能将 锌萃取完全。 2 ．2 ．2 锌萃取等温线与萃取级数在2 9 8 K 、 2 0 ％P “煤油溶液，o ／A 1 ／1 、萃取5 m i n 条 件下，测定的萃取等温线如图3 所示。获得的 理论级数为5 ．5 级，考虑到设备效率因素实 际级数定为6 级。 毫 毯 嶷 一 导 罂 晕 怔 01 02 03 0加5 0 6 0 水相中Z n 2 维度吲1 图3P h 萃取锌的平衡围 根据模拟试验，经6 级逆流萃取Z n 2 萃 取率是9 8 ．3 2 ％，M 矿 为O ．8 1 ％、C a 2 为 下转至第3 0 页 ∞ ∞ 帅 舯 0 I／孑一毯璐-0s击壬霉晕悼 万方数据 上接第2 2 页 0 ．3 0 ％．萃余液中Z n 2 1 ．1 9 ／1 ，M f 2 7 ．8 9 ／1 、 C a 2 1 ．0 9 ／l ；通入C 0 2 可回收碳酸镁。 3结论 1 用3 0 ％N m 煤油溶液从锌电解废液 中，经过3 级逆流萃取，相比O ／A 1 ．5 ／l ，萃 取时间8 r a i n ，硫酸总萃取率为9 9 ．8 4 ％，Z n “、 M g “、C a 2 几乎不被萃取。 2 萃取硫酸后的废电解液经2 0 ％P Ⅻ 煤油溶液6 级逆流萃取，相比O ／A 1 ／l ，萃 取时间5 r a i n ，Z n 2 总萃取率为9 8 ．3 2 ％，C a “、 M g “留在萃余液中。 3 溶剂萃取法从锌电解废液中回收了 硫酸及锌、分离掉杂质钙镁，不仅净化了锌 电解循环液，保证了电锌质量，降低了能 耗，而且无废渣，萃取法是个简便有效的净 化方法。 参考文献 1M a t t I - I e wIQ e ta 1 ．M e l a l l u r g i c a lT l a l l a e t i o n s B ．1 9 8 0 , 1 1 0 7 3 ． 2S H a r m aK D H y d r o m e t a l l u r g y ，1 9 9 0 ，3 4 3 4 0 7 ． 3 王乾坤．马荣骏．有色金属 冶炼部分 ．1 9 9 3 ， 日．4 l ， 4 皿删芦咖J IM ，H 皿p ．1 _ I Z c r m 舱M e r a r L a u ， 1 9 8 8 , 7 4 6 5 R i t c e yGM ，e ta 1 ．a M M ，1 9 7 l ，1 0 3 2 2 3 ． 6H a i n e sAK ．e ta 1 ．工S o u t hA f r i c a nI n s t ．M i n M e t a l l ，1 9 7 1 7 4 1 4 9 ． 7 雷金玲等．有色金属 冶炼部分 ，1 9 8 8 ， 5 3 7 ． 8J h o f s e nGH a n d b o o ks o l v e n tE x t r a t i o ne d ． b yL o ．T ．Ca n dH u s o nc ．2 5 ．5 7 1 l 9 徐光宪等．萃取化学原理．上海科教出版杜，1 9 8 4 , 1 矗 1 0 杨佼庸，刘大星．萃取．北京冶金工业出版社， 1 9 8 8 ．1 5 ． 万方数据