本發(fā)明屬于分離，涉及一種分離鉬和釩鐵的方法，尤其涉及一種調(diào)控金屬離子形態(tài)分離鉬和釩鐵的方法。

背景技術(shù)：

1、鉬、釩在工業(yè)生產(chǎn)、石油化工及新能源領(lǐng)域占據(jù)重要的地位。由于鉬、釩在元素周期表中占據(jù)對角線的位置，其物理、化學(xué)性質(zhì)相近，常在石媒、輝鉬礦、釩鈦磁鐵礦中伴生。二次資源中的鉬釩則包括廢催化劑、冶煉廢渣、石化廢渣等。不管鉬釩的原生礦，還是鉬釩的二次資源，其中鉬和釩、鐵元素的分離至今都備受關(guān)注。通常，無機酸酸性浸出是鉬釩鐵資源的提取與分離的第一步，但由于無機酸通常不具備選擇性，其中的鉬釩鐵等元素一同提取進入溶液。然而，由于相似的物理化學(xué)性質(zhì)，鉬釩鐵等元素難以在水溶液中實現(xiàn)分離。

2、目前，從溶液中分離鉬釩鐵的方法主要為萃取分離法，硫化沉淀法和銨鹽沉淀分離法。由于硫化沉淀法和銨鹽沉淀法，均存在酸堿耗量大、廢水量大及產(chǎn)品純度低等問題，萃取分離法成為處理鉬釩鐵分離的首選方法。傳統(tǒng)的萃取分離法是利用萃取劑將釩(v)、鉬(vi)通過陽離子交換過程都萃入有機相，在采用硫酸、氨水分步反萃釩、鉬。但是鉬和釩的反萃液中釩鉬混雜，不能制備合格的鉬、釩產(chǎn)品，再次提純的難度大。

3、所以，實現(xiàn)從鉬釩鐵金屬中的單種金屬的選擇性提取，是避免金屬產(chǎn)品中雜質(zhì)問題的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中鉬和釩鐵的分離過程繁雜，產(chǎn)品純度低等問題，本發(fā)明提供了一種調(diào)控金屬離子形態(tài)分離鉬和釩鐵的方法，所述方法分離過程簡單、分離效率高，分離介質(zhì)可循環(huán)利用，可實現(xiàn)鉬和釩鐵的高效分離。

2、為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種調(diào)控金屬離子形態(tài)分離鉬和釩鐵的方法，所述方法包括如下步驟：

4、(1)混合釩鉬鐵溶液與還原劑，而后混合無機酸，得到待處理液；

5、(2)采用萃取劑與步驟(1)所得待處理液提取鉬元素，得到含鉬有機相與含釩、鐵水相；

6、(3)混合反萃劑與步驟(2)所得含鉬有機相，反萃后得到含鉬水相和萃取劑。

7、本發(fā)明通過還原劑還原釩鉬鐵溶液中的鉬、釩和鐵元素，并通過無機酸控制溶液酸度來調(diào)控金屬離子形態(tài)，利用陰離子萃取劑對陰離子形態(tài)的金屬物種的選擇型萃取，使得以陰離子形態(tài)存在的鉬與萃取劑選擇性結(jié)合，而以陽離子形態(tài)存在的釩和鐵留在溶液中，實現(xiàn)鉬和釩、鐵的高效分離，避免了鉬與釩、鐵的共萃進而導(dǎo)致產(chǎn)品純度低的問題；且萃取劑可循環(huán)利用，具有較高的經(jīng)濟環(huán)保價值；本發(fā)明所述方法具有流程短，條件溫和，鉬與釩鐵分離系數(shù)高等特點。

8、作為本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述釩鉬鐵溶液中釩離子濃度為0.1～50g/l，例如可以是0.1g/l、1g/l、10g/l、20g/l、30g/l、40g/l或50g/l，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

9、優(yōu)選地，步驟(1)所述釩鉬鐵溶液中鉬離子濃度為0.1～50g/l，例如可以是0.1g/l、1g/l、10g/l、20g/l、30g/l、40g/l或50g/l，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

10、優(yōu)選地，步驟(1)所述釩鉬鐵溶液中鐵離子濃度為0.1～20g/l，例如可以是0.1g/l、1g/l、5g/l、8g/l、11g/l、14g/l、17g/l或20g/l，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。

11、作為本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述還原劑包括亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉、抗壞血酸或次氯酸鈉中任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括：亞硫酸鈉與焦亞硫酸鈉的組合，亞硫酸鈉與抗壞血酸的組合，焦亞硫酸鈉與抗壞血酸的組合，抗壞血酸與次氯酸鈉的組合，或亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉、抗壞血酸與次氯酸鈉的組合。

12、優(yōu)選地，步驟(1)所述還原劑的添加量為所述釩鉬鐵溶液中金屬離子摩爾總量的0.25～5倍，例如可以是0.25倍、0.75倍、1倍、2倍、3倍、4倍或5倍，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。

13、本發(fā)明中，所述還原劑的目的在于使得釩鉬鐵溶液中金屬釩、鉬、鐵等元素的價態(tài)分別從+5價、+6價、+3價還原至+4價、+5價、+2價；其用量過高會導(dǎo)致溶液中的鈉金屬含量或有機物含量過高，導(dǎo)致萃取劑對鉬的萃取能力降低，用量過低則不能將金屬釩、鉬、鐵完全還原，使得萃取劑將釩、鉬一同萃取，使得釩鉬的分離效果差。

14、作為本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述無機酸包括鹽酸、硫酸或硝酸中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括：鹽酸和硫酸的組合，鹽酸和硝酸的組合，硫酸和硝酸的組合，或鹽酸、硫酸和硝酸的組合。

15、優(yōu)選地，步驟(1)所述待處理液的氫離子濃度為1.5～2.5mol/l，例如可以是1.5mol/l、1.7mol/l、1.9mol/l、2.1mol/l、2.3mol/l或2.5mol/l，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。

16、本發(fā)明中，當(dāng)待處理液的氫離子濃度在1.5～2.5mol/l范圍內(nèi)時，有利于鉬離子物種轉(zhuǎn)變?yōu)殛庪x子形態(tài)，從而與n235萃取劑發(fā)生選擇性萃取，而陽離子形態(tài)的釩、鐵離子繼續(xù)留在溶液中，進而實現(xiàn)鉬和釩、鐵的有效分離；當(dāng)待處理液的氫離子濃度1.5mol/l時，釩的離子形態(tài)部分轉(zhuǎn)變?yōu)殛栯x子，從而使釩鉬發(fā)生共萃而使分離效果變差；當(dāng)溶液中氫離子濃度高于2.5mol/l時，n235萃取劑對鉬陰離子物種的萃取能力降低，從而使萃取分離效果變差。

17、優(yōu)選地，步驟(1)所述混合無機酸的溫度為20～60℃，例如可以是20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用，優(yōu)選為20～40℃。

18、優(yōu)選地，步驟(1)所述混合無機酸的時間為5～60min，例如可以是5min、10min、20min、30min、40min、50min或60min，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

19、本發(fā)明中，步驟(1)中混合無機酸的目的在于調(diào)控溶液中鉬、釩、鐵金屬離子形態(tài)；若混合溫度過高會容易導(dǎo)致溶液中的釩、鉬元素與鐵離子的共沉淀，形成如釩酸鐵、鉬酸鐵等沉淀物，使得溶液中的金屬離子濃度減小。

20、作為本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述萃取劑包括n235萃取劑。

21、優(yōu)選地，所述n235萃取劑的濃度為5～40％(v/v)，例如可以是5％(v/v)、10％(v/v)、20％(v/v)、30％(v/v)或40％(v/v)，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。

22、優(yōu)選地，步驟(2)所述萃取劑與待處理液的混合相比為1/3～4/1，例如人可以是1/3、1/2、1/1、2/1、3/1或4/1，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。

23、優(yōu)選地，步驟(2)所述萃取劑與釩鉬鐵溶液中鉬離子的摩爾比為2～4:1，例如可以是2:1、2.4:1、2.8:1、3.2:1、3.6:1或4:1，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。

24、本發(fā)明中，所述萃取劑與釩鉬鐵溶液中鉬離子的摩爾比為2～4:1，若萃取劑用量過低會導(dǎo)致鉬的提取率低，使得鉬和釩鐵的分離效果變差，反之，若萃取劑用量過高，則會導(dǎo)致油相中鉬的含量相對較低，不利于反萃操作，同時增大了萃取劑的耗量，使得成本增大。

25、作為本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述提取的溫度為20～40℃，例如可以是20℃、24℃、28℃、32℃、36℃或40℃，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。

26、優(yōu)選地，步驟(2)所述提取的接觸時間為4～20min，例如可以是4min、7min、10min、13min、16min或20min，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。

27、作為本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(3)所述反萃劑包括氨水。

28、優(yōu)選地，所述氨水的濃度為5～20wt％，例如可以是5wt％、8wt％、11wt％、14wt％、17wt％或20wt％，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。

29、作為本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(3)所述含鉬有機相與反萃劑的相比為1/2～4/1，例如可以是1/2、1/1、2/1、3/1或4/1，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。

30、作為本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(3)所得萃取劑可回用于步驟(2)。

31、作為本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明提供的調(diào)控金屬離子形態(tài)分離鉬和釩鐵的方法包括如下步驟：

32、(1)混合釩鉬鐵溶液與還原劑，而后在20～60℃條件下混合無機酸，得到氫離子濃度為1.5～2.5mol/l的待處理液；

33、其中，所述釩鉬鐵溶液中釩離子濃度為0.1～50g/l，鉬離子濃度為0.1～50g/l，鐵離子濃度為0.1～20g/l；

34、所述還原劑的添加量為所述釩鉬鐵溶液中金屬離子摩爾總量的0.25～5倍；

35、(2)采用濃度為5～40％(v/v)的n235萃取劑與步驟(1)所得待處理液提取鉬元素，得到含鉬有機相與含釩、鐵水相；

36、其中，所述萃取劑與待處理液的混合相比為1/3～4/1；所述萃取劑與釩鉬鐵溶液中鉬離子的摩爾比為2～4:1；所述提取的溫度為20～40℃，接觸時間為4～20min；

37、(3)混合濃度為5～20wt％的氨水與步驟(2)所得含鉬有機相，反萃后得到含鉬水相和可回用于步驟(2)的萃取劑；

38、其中，所述含鉬有機相與反萃劑的相比為1/4～1/1。

39、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述例舉的點值，還包括沒有例舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

40、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

41、(1)本發(fā)明提供的方法通過將金屬離子還原，并控制溶液的酸度來調(diào)控金屬離子形態(tài)，利用n235萃取劑對陰離子形態(tài)的金屬物種的選擇型萃取，使得以陰離子形態(tài)存在的鉬與n235萃取劑選擇性結(jié)合，而以陽離子形態(tài)存在的釩和鐵留在溶液中，實現(xiàn)鉬和釩、鐵的高效分離，避免了鉬與釩、鐵的共萃進而導(dǎo)致產(chǎn)品純度低的問題；

42、(2)本發(fā)明提供的方法萃取劑可循環(huán)利用，具有較高的經(jīng)濟環(huán)保價值；

43、(3)本發(fā)明提供的方法有流程短，條件溫和，鉬與釩鐵分離系數(shù)高，產(chǎn)品純度高等特點。