P204对Sc3+Fe3+和Al3+萃取

P204对Sc3+、Fe3+和Al3+萃取过程的基础研究摘要为了研究萃取剂P204在不同条件下对Sc3+、Fe3+和Al3+萃取分离效果，试验以磺化煤油为稀释剂，按照一定比例配制含有萃取剂P204和添加剂TBP的有机溶剂，对含有Sc3+、Fe3+和Al3+的混合溶液进行萃取实验。本实验考察了时间、萃取酸度、P204-TBP-煤油体系不同P204含量、相比等条件对萃取液的影响，通过分析萃取过程对有价元素选择性分离规律的研究。在萃取液酸度为0.1mol/L，萃取相比为1∶10，萃取有机相为6%P204+4%TBP+90%煤油的条件下，可达ηSc=99.69%，，DSc=2386，βSc/Fe=8685，βSc/Al=17146。为湿法冶金提取有价元素提供提供帮助。关键词：萃取和反萃；萃取率；P204；分离系数1试验方案本实验以磺化煤油为稀释剂，按照一定比例配制含有萃取剂P204（磷酸二异辛酯C16H35O4P）和添加剂TBP的有机溶剂，置于分液漏斗当中，在相比O/A=1:10的情况下，向分液漏斗中加入含有Sc3+、Fe3+和Al3+的混合溶液（萃取原液钪离子浓度16.2906mg/L，铁离子浓度59.8mg/L，铝离子浓度91.9mg/L。），使用多用振荡器振荡至设定的时间后取下，静置、分层，放出下层萃余液，测量其中钪、铁、铝的含量，与萃取之前进行比较，进而得出Sc3+、Fe3+和Al3+的萃取率、分配比和分离系数。本实验考察了时间、萃取酸度、P204-TBP-煤油体系不同P204含量、相比等条件对萃取液的影响，通过分析萃取过程对有价元素选择性分离规律的研究，确定适合的萃取工艺条件。2试验结果2.1.萃取平衡时间的测定利用25%P204+4%TBP+煤油的均匀混合物，在室温下，取一定量的将含钪溶液用硫酸调节酸度至1mol/L，取一定量原料液放入分液漏斗中，按相比O/A=1∶10，加入萃取有机相后将分液漏斗放在振荡器上振荡，10min即达到萃取平衡。2.2酸度萃取有机相为25%P204+4%TBP+煤油的均匀混合物，按相比O/A=1∶10，室温条件下放在振荡器上振荡10分钟。通过试验，钪的萃取率都随酸度增大有所降低降低，但不是很明显，钪的萃取率都在98%以上。这很好的说明了P204萃取体系对钪的萃取效果好。而铁和铝的萃取率随酸度增大而增大，其中铁的萃取率增大比铝明显。当酸度达到4mol/L时，铁的萃取率已经达到30%。铝的萃取率也超过了10%。酸度低的情况下，能保证钪的萃取率的同时可以降低铁和铝的萃取率。当酸度从0.3mol/L减少时，钪的萃取率有所增大，但是酸度的减少要以铁离子不水解为前提。从0.3mol/L开始，随着硫酸浓度增加分配比有所增大，在0.3-1mol/L范围内维持一个较高水平，分配比均大于2×104。当料液酸度浓度为1mol/L左右，分配比达最高值2.47×104，但当硫酸浓度超过1mol/L以后分配比反而开始下降。钪分配比在酸浓度5mol/L以内较大。在pH=0到pH=1之间出现了先下降后上升的趋势。铁和铝的分配比增大幅度比较有限。所以本实验选择酸度为0.1mol/L。2.3P204含量按相比O/A=1∶10，酸度为0.1mol/L。当萃取有机物的P204体积浓度小于6%，钪离子的萃取率随P204体积浓度的增大而增大，在P204的体积浓度6%时其萃取率己经达到99%以上，同时，铁离子和铝离子的萃取率持续升高。钪离子的分配比在P204浓度5-10%由一个比较大的增幅，当P204浓度低于5%时候，钪离子的分配比不是很大，由于此时钪离子的萃取率还未达到很高的程度，当P204浓度高于10%的时，此体系的钪离子基本萃取完全，此时钪离子的分配比已经很高，增长比较平缓。所以本实验选择P204体积浓度为6%。2.4相比相比O/A=1∶1，1∶5，1∶10，1∶15，1∶20，酸度为0.1mol/L，萃取有机相为6%P204+4%TBP+90%煤油的均匀混合物。当相比从1∶1减小到1∶20的时候，钪离子的萃取率一直保持在99%以上的高萃取率，而同时铁离子和铝离子的萃取率逐渐减小，这是因为当相比很大时，萃取有机相中的P204的量很大，有效的萃取钪离子的同时，铁离子和铝离子不可避免的被萃取进入有机相，相比过小不利于充分萃取，所以本实验选择相比为1∶10。3结论对P204-TBP-煤油体系对含有Sc3+、Fe3+和Al3+的溶液进行萃取试验表明：萃取平衡时间为10min，水相酸度控制着0.1mol/L时能很好的分离钪-铁和钪-铝。在钪离子的浓度为100mg/L或者低于100mg/L，有机相的P204浓度为6%就可以充分萃取富集钪，并尽量减少杂质元素的萃取。本实验探索的较好的萃取条件为：室温条件下，萃取原液的钪离子浓度16.2906mg/L，铁离子浓度59.8mg/L，铝离子浓度91.9mg/L，萃取液酸度为0.1mol/L，萃取相比为1∶10，萃取有机相为6%P204+4%TBP+90%煤油的均匀混合物，则ηSc=99.69%，ηFe=2.67%，ηAl=1.37%，DSc=2386，DFe=0.275，DAl=0.189，βSc/Fe=8685，βSc/Al=17146。参考文献：1.杨钟林，杭科文.P204萃取剂的皂化技术[J]，上海金属（有色分册），1984，5(1)：9-13.2.吴瑾光，高宏成，陈滇等.二－(2一乙基己基)磷酸萃取剂皂化过程中微乳状液的形成条件与相区变化[J]，化学学报，1982，40（1）：13-21.3.吴瑾光，陈滇，高宏成等.酸性磷萃取剂在皂化过程中的结构变化与萃合物的组成[J]，高等学校化学学报，1980，1（2）：14-221.