一種采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，屬于銦冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法為在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，負(fù)載銦有機(jī)相繼續(xù)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中。該方法在萃取銦的過(guò)程中可降低萃取劑消耗，提高生產(chǎn)效率和分離效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，屬于銦冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在銅、鉛、鋅、錫等有色金屬冶煉時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的含銦煙塵，甚至高爐煉鐵時(shí)產(chǎn)生的瓦斯泥都含有一定量的銦。由于銦的價(jià)格十分昂貴，所以從這些物質(zhì)中回收銦不僅可以實(shí)現(xiàn)資源的綜合回收利用減少三廢的排放，而且具有極大地經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003]萃取和反萃過(guò)程是銦冶煉過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，在銦萃取過(guò)程中，常用酸性含磷萃取齊[J，如P204、C923等，國(guó)外也有使用TBP、TOA等。所用到的萃取設(shè)備有混合澄清槽、塔式設(shè)備和離心萃取器。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01210589311.7公開(kāi)了一種富含亞鐵的氧化鋅上清液的萃取提銦方法。該專(zhuān)利使用混合澄清槽作為萃取器，此萃取器內(nèi)兩相傳質(zhì)接觸面積和傳質(zhì)系數(shù)較低，故而其萃取效率低，同時(shí)存在溶劑滯留量大和共萃嚴(yán)重的弊端。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01010566828.5公開(kāi)了鹽酸體系中銦的分離回收方法。該技術(shù)方案是采用混合萃取劑三級(jí)逆流萃取鐵，然后用2飛mol/L鹽酸兩級(jí)洗滌有機(jī)相中夾帶的少量銦，洗液循環(huán)使用，待其銦含量提高后轉(zhuǎn)至浸出液回收銦，再用廣4%草酸和f2mol/L鹽酸混合溶液三級(jí)逆流反萃鐵；所得萃余液中銦用混合萃取劑5級(jí)逆流萃取，用llmol/L硫酸5級(jí)逆流反萃銦。該方法流程冗長(zhǎng)，萃取級(jí)數(shù)多，萃取劑耗量大。
[0006]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00910059918.2公開(kāi)了從鋅濕法冶煉廢渣產(chǎn)生的氧化鋅中提取銦的工藝。該技術(shù)方案中，以Cyanex923與204混合液作為除雜后富含銦的溶液的復(fù)合萃取劑進(jìn)行多級(jí)離心萃取，再用3mol/L鹽酸和2mol/L的氯化鋅混合液作為反萃劑。離心式萃取器在級(jí)效率上有所突破，但在制造和安裝方面要求苛刻，其適應(yīng)性差，設(shè)備費(fèi)用與操作費(fèi)用較高，有機(jī)相夾帶嚴(yán)重。
[0007]采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的時(shí)，物料的混合是連續(xù)過(guò)程，且物料的停留時(shí)間極短，這樣，達(dá)到相同的混合效果時(shí)，能耗低于傳統(tǒng)的攪拌設(shè)備。同時(shí)，
IS-RPB適用范圍大，對(duì)物料的特性如黏度、密度等沒(méi)有特殊的要求，在IS-RPB內(nèi)，液滴的平均直徑小于0.2_，從而使得兩相的接觸面積大大增加，達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，混合與傳質(zhì)效果好，無(wú)殘留。這些對(duì)萃取單元的傳質(zhì)過(guò)程是非常有利的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題及不足，本發(fā)明提供一種采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法。該方法在萃取銦的過(guò)程中可降低萃取劑消耗，提高生產(chǎn)效率和分離效率，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0009]一種采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，所述在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，負(fù)載銦有機(jī)相繼續(xù)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中。
[0010]所述含銦溶液為煙灰酸浸液、高爐瓦斯灰酸浸液、氧化鋅煙塵浸出上清液的硫酸或鹽酸體系溶液。
[0011]其具體步驟如下:
(O首先將含銦溶液與萃取劑由計(jì)量泵按照流量比為(1.5^5):1輸送至撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以f 5m/s初速撞擊交互混合并在填料床上強(qiáng)化傳質(zhì)進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，在此過(guò)程中控制有萃取機(jī)相和含銦溶液水相的接觸時(shí)間<ls，超重力因子為50?120，填料孔隙率為0.85、.95，比表面積為350(T4500m2/m3 ；
(2)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器向步驟(I)得到的負(fù)載銦有機(jī)相中加入負(fù)載銦有機(jī)相0.5^2倍體積的鹽酸溶液進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中。
[0012]所述步驟(I)萃取劑為P204、P204和Cyanex923與磺化煤油任意比例的混合有機(jī)物。
[0013]所述步驟(2)的鹽酸溶液濃度為2.5mol/L?4mol/L。
[0014]所述步驟(2)得到的空載有機(jī)相經(jīng)循環(huán)5?10次后采用硫酸-草酸混合溶液洗除空載有機(jī)相中積累的鐵。
[0015]上述銦單級(jí)萃取率和反萃率>90%，雜質(zhì)萃取率〈5%，有機(jī)相中累積鐵洗除率>99%，實(shí)現(xiàn)了銦與雜質(zhì)元素的高效分離，極大延長(zhǎng)了萃取劑的有效使用壽命。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:(I)采用混合澄清萃取提取銦過(guò)程中易出現(xiàn)固體沉淀和第三相，主要是因?yàn)閮上嗷旌蠒r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致了硫酸鈣析出和雜質(zhì)元素的大量共萃，而IS-RPB萃取器具有兩相接觸迅速，停留時(shí)間短，料液中的硫酸鈣還未析出就已經(jīng)結(jié)束萃取過(guò)程，利用雜質(zhì)元素與銦萃取速率的差異，避免了有機(jī)相乳化和出現(xiàn)第三相的現(xiàn)象；(2)傳統(tǒng)的槽式或塔式萃取設(shè)備占地面積大，萃取劑投入量多，溶劑滯留量大，而采用IS-RPB萃取器占地面積少，僅為傳統(tǒng)填料塔的1/20，在萃取器內(nèi)基本沒(méi)有溶劑滯留，故可以節(jié)約萃取劑的一次投入量，從而可以節(jié)約一次性投資；(3)離心萃取器萃取銦有機(jī)相夾帶嚴(yán)重，設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行與維修費(fèi)用高，而且適應(yīng)性差等特點(diǎn)，而IS-RPB萃取器萃取過(guò)程的混合傳質(zhì)與分離是分開(kāi)進(jìn)行的，故返混現(xiàn)象得到了有效控制，IS-RPB萃取器投資成本較低，操作簡(jiǎn)單，可控性強(qiáng)，維護(hù)便利。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1
該采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，所述在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，負(fù)載銦有機(jī)相繼續(xù)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中。
[0019]其中含銦溶液為氧化鋅煙塵浸出上清液的硫酸體系溶液，主要成分為Znl6.46g/L、As9.62g/L、In2.92g/L、Fe2.04g/L。
[0020]其具體步驟如下:
(1)首先將含銦溶液與萃取劑由計(jì)量泵按照流量比為1.5:1輸送至撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以lm/s初速撞擊交互混合并在填料床上強(qiáng)化傳質(zhì)進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，在此過(guò)程中控制有萃取機(jī)相和含銦溶液水相的接觸時(shí)間0.2s，超重力因子為100，填料孔隙率為0.85，比表面積為3800m2/m3 ;其中萃取劑為P204與磺化煤油體積比為1:4的混合有機(jī)物；
(2)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器向步驟(I)得到的負(fù)載銦有機(jī)相中加入負(fù)載銦有機(jī)相2倍體積的鹽酸溶液進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中，其中鹽酸溶液濃度為2.5mol/L,空載有機(jī)相經(jīng)循環(huán)5次，次后采用硫酸-草酸混合溶液(硫酸0.5mol/L、草酸0.lmol/L)洗除空載有機(jī)相中積累的鐵。
[0021]檢測(cè)得到銦的單級(jí)萃取率和反萃率分別為91.8%和91.5%,雜質(zhì)元素Zn的萃取率為1.3%，鐵的萃取率為2.l%，As萃取率為1.4% ;鐵洗除率為95%，實(shí)現(xiàn)了高效選擇性萃銦的目的，空白有機(jī)相可循環(huán)使用。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中可通過(guò)兩級(jí)或三級(jí)逆流完成萃取、反萃和除鐵段操作要求。
[0022]實(shí)施例2
該采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，所述在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，負(fù)載銦有機(jī)相繼續(xù)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中。
[0023]其中含銦溶液為煙灰酸浸液的鹽酸體系溶液，主要成分為Zn5.3g/L、As8.0g/L、In1.2g/> Fel.5g/L。
[0024]其具體步驟如下:
(1)首先將含銦溶液與萃取劑由計(jì)量泵按照流量比為3:1輸送至撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以2m/s初速撞擊交互混合并在填料床上強(qiáng)化傳質(zhì)進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，在此過(guò)程中控制有萃取機(jī)相和含銦溶液水相的接觸時(shí)間0.5s，超重力因子為80，填料孔隙率為0.9，比表面積為4000m2/m3 ;其中萃取劑為P204、Cyanex923與磺化煤油體積比為15:10:75的混合有機(jī)物；
(2)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器向步驟(I)得到的負(fù)載銦有機(jī)相中加入負(fù)載銦有機(jī)相I倍體積的鹽酸溶液進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中，其中鹽酸溶液濃度為4mol/L，空載有機(jī)相經(jīng)循環(huán)10次，次后采用硫酸-草酸混合溶液(硫酸0.5mol/L、草酸0.2mol/L)洗除空載有機(jī)相中積累的鐵。
[0025]檢測(cè)得到銦的單級(jí)萃取率和反萃率分別為92.6%和90.8%,雜質(zhì)元素Zn的萃取率為1.4%，鐵的萃取率為1.9%, As萃取率為1.3% ;鐵洗除率為93%，實(shí)現(xiàn)了高效選擇性萃銦的目的，空白有機(jī)相可循環(huán)使用。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中可通過(guò)兩級(jí)或三級(jí)逆流完成萃取、反萃和除鐵段操作要求。
[0026]實(shí)施例3
該采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，所述在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，負(fù)載銦有機(jī)相繼續(xù)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中。
[0027]其中含銦溶液為高爐瓦斯灰酸浸液的鹽酸體系溶液，主要成分為Zn32.lg/L、As3.24g/L、In0.24g/、Fe5.03g/L。
[0028]其具體步驟如下:
(1)首先將含銦溶液與萃取劑由計(jì)量泵按照流量比為5:1輸送至撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以5m/s初速撞擊交互混合并在填料床上強(qiáng)化傳質(zhì)進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，在此過(guò)程中控制有萃取機(jī)相和含銦溶液水相的接觸時(shí)間0.3s，超重力因子為120，填料孔隙率為0.9，比表面積為4500m2/m3 ;其中萃取劑為P204、Cyanex923與磺化煤油體積比為25:5:75的混合有機(jī)物；
(2)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器向步驟(I)得到的負(fù)載銦有機(jī)相中加入負(fù)載銦有機(jī)相I倍體積的鹽酸溶液進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中，其中鹽酸溶液濃度為4mol/L，空載有機(jī)相經(jīng)循環(huán)10次，次后采用硫酸-草酸混合溶液(硫酸0.5mol/L、草酸0.2mol/L)洗除空載有機(jī)相中積累的鐵。
[0029]檢測(cè)得到銦的單級(jí)萃取率和反萃率分別為93.6%和91.2%,雜質(zhì)元素Zn的萃取率為1.7 %，鐵的萃取率為2.1%，As萃取率為1.5 % ;鐵洗除率為94 %，實(shí)現(xiàn)了高效選擇性萃銦的目的，空白有機(jī)相可循環(huán)使用。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中可通過(guò)兩級(jí)或三級(jí)逆流完成萃取、反萃和除鐵段操作要求。
[0030]實(shí)施例4
該采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，所述在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，負(fù)載銦有機(jī)相繼續(xù)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中。
[0031]其中含銦溶液為高爐瓦斯灰酸浸液的鹽酸體系溶液，主要成分為Zn28g/L、As0.08g/L、In0.38g/、Fe8.59g/L。
[0032]其具體步驟如下:
(1)首先將含銦溶液與萃取劑由計(jì)量泵按照流量比為4: I輸送至撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以3m/s初速撞擊交互混合并在填料床上強(qiáng)化傳質(zhì)進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，在此過(guò)程中控制有萃取機(jī)相和含銦溶液水相的接觸時(shí)間
0.4s，超重力因子為50，填料孔隙率為0.95，比表面積為3500m2/m3 ;其中萃取劑為P204與磺化煤油體積比為30:70的混合有機(jī)物；
(2)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器向步驟(I)得到的負(fù)載銦有機(jī)相中加入負(fù)載銦有機(jī)相1.5倍體積的鹽酸溶液進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中，其中鹽酸溶液濃度為3mol/L，空載有機(jī)相經(jīng)循環(huán)8次，次后采用硫酸-草酸混合溶液(硫酸0.5mol/L、草酸0.2mol/L)洗除空載有機(jī)相中積累的鐵。
[0033]檢測(cè)得到銦的單級(jí)萃取率和反萃率分別為92.4%和93.7%,雜質(zhì)元素Zn的萃取率為1.6%，鐵的萃取率為2.39%, As萃取率為0.87% ;鐵洗除率為92.6%，實(shí)現(xiàn)了高效選擇性萃銦的目的，空白有機(jī)相可循環(huán)使用。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中可通過(guò)兩級(jí)或三級(jí)逆流完成萃取、反萃和除鐵段操作要求。
[0034]上面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特征在于:所述在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中將含銦溶液與萃取劑撞擊交互混合進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，負(fù)載銦有機(jī)相繼續(xù)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特征在于:所述含銦溶液為煙灰酸浸液、高爐瓦斯灰酸浸液、氧化鋅煙塵浸出上清液的硫酸或鹽酸體系溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2任一所述的采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特征在于具體步驟如下: (O首先將含銦溶液與萃取劑由計(jì)量泵按照流量比為(1.5^5):1輸送至撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器中各自通道中，在通道出口兩相以f 5m/s初速撞擊交互混合并在填料床上強(qiáng)化傳質(zhì)進(jìn)行萃取過(guò)程得到負(fù)載銦有機(jī)相，在此過(guò)程中控制有萃取劑相和含銦溶液水相的接觸時(shí)間<ls，超重力因子為50?120，填料孔隙率為0.85、.95，比表面積為350(T4500m2/m3 ； (2)在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器向步驟(I)得到的負(fù)載銦有機(jī)相中加入負(fù)載銦有機(jī)相0.5^2倍體積的鹽酸溶液進(jìn)行反萃獲得銦產(chǎn)品和空載有機(jī)相，空載有機(jī)相作為萃取劑返回到萃取過(guò)程中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特征在于:所述步驟(I)萃取劑為P204、P204和Cyanex923與磺化煤油任意比例的混合有機(jī)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特征在于:所述步驟(2)的鹽酸溶液濃度為2.5mol/L^4mol/L0
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床萃取器從溶液中萃取銦的方法，其特征在于:所述步驟(2)得到的空載有機(jī)相經(jīng)循環(huán)5?10次后采用硫酸-草酸混合溶液洗除空載有機(jī)相中積累的鐵。
【文檔編號(hào)】C22B58/00GK104232895SQ201410450927
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】常軍, 彭金輝, 陳景, 張利波, 葉乾旭 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)