專利名稱：一種從赤泥提取鈧的萃余液中分離鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種從赤泥提取鈧的萃余液中分離鐵的方法，屬于從赤泥萃余液中回收鐵 的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在從赤泥中分離稀土元素的過程中，鐵一般以氯化鐵的形式大量的存在于酸浸出 液中，用萃取劑從酸浸出液中萃取稀土元素后，由于鐵的大量存在，赤泥萃余液難以再循環(huán) 利用；而赤泥萃余液中的鐵是一種寶貴的二次資源，將其回收利用，有著重要的現(xiàn)實意義。目前，從赤泥中回收鐵有以下幾種辦法，一是通過回轉(zhuǎn)窯在1000°C溫度下進(jìn)行還 原燒結(jié)使80%以上的氧化鐵被還原成金屬鐵；二是將赤泥直接通過電爐熔煉產(chǎn)出生鐵；三 是將赤泥在一定的溫度下兩段溶出，鐵的回收率只能達(dá)50% 60%，而且熔出流程長，回 收的鐵礦物品位不高。這幾種方法都是能源消耗大，且不利于環(huán)境保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服按現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明所要解決的問題是用TBP從提取稀土的 廢液中的分離出鐵的方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種從赤泥提取鈧的萃余液中分離鐵的方法，按以下步驟進(jìn)行第一步、預(yù)處理TBP:先將TBP用重量百分比濃度為2. 5%的Na2CO3溶液洗滌2次后，再將洗滌后的TBP 用摩爾濃度為0. lmol/L的NaOH溶液洗滌2次，然后將洗滌后的TBP用摩爾濃度為0. Imol/ L的鹽酸洗滌2次，最后用水洗滌使TBP的PH值為7 ；所述TBP與Na2CO3溶液的重量份之比為0. 8 1 1 ；所述TBP與NaOH溶液的重量份之比為0. 8 1 1 ；所述TBP與鹽酸的重量份之比為0. 8 1 1 ；第二步、配置萃取劑取經(jīng)第一步預(yù)處理過的TBP和磺化煤油，所述TBP和磺化煤油的重量份之比為 2 2. 5 3. 5，將所述的TBP和磺化煤油混合均勻，得到萃取劑；第三步、預(yù)處理赤泥萃余液取赤泥萃余液和重量百分比濃度為30%的雙氧水，所述赤泥萃余液和雙氧水的重 量份之比為100 1 3，將兩者混合，攪拌3min;第四步、萃取在室溫下，將第二步配置的萃取劑和第三步預(yù)處理后的赤泥萃余液混合，所述萃 取劑和赤泥萃余液的重量份之比為1 1 2，然后將混合液體倒入分液漏斗中振蕩，振蕩 15min后，靜置分層，待分層清晰后，放出下層的無機(jī)相；第五步、反萃
將0. 01mol/L的鹽酸加熱至50°C，然后將其加入到經(jīng)第四步萃取后剩余在分液漏 斗中的有機(jī)相中，所述鹽酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1 2，振蕩分液漏斗，振蕩15min 后，靜置分層，待分層清晰后，收集下層的無機(jī)相；第六步、中和沉淀向第五步得到的無機(jī)相中加入0.5 1.5mol/L的氨水，使無機(jī)相的PH值達(dá)到 8. 0 9. 0，開始沉淀，待沉淀完成后，用抽濾瓶過濾，將過濾得到的固體烘干，即得到氫氧 化鐵；第七步、氫氧化鐵經(jīng)過500 550°C焙燒40 60min后得到氧化鐵。第六步的中和沉淀步驟中氨水可用0. 5 1. 5mol/L的NaOH溶液代替。TBP，即磷酸三丁酯，為中性萃取劑，它與三價鐵離子有著很強(qiáng)的結(jié)合力，形成的萃 合物較穩(wěn)定，而其對二價鐵離子的萃取率很低。所以在利用TBP萃取鐵時，應(yīng)先將二價鐵離 子氧化成三價鐵離子，這可以通過加入雙氧水實現(xiàn)。TBP和三價鐵離子的反應(yīng)原理為TBP+Fe3+ — [Fe3+] TBP ；形成鐵的萃合物后，用0. 01mol/L的鹽酸進(jìn)行反萃，反應(yīng)原理為[Fe3+] TBP+Cr — Fe3++CF+TBP ；反萃后，將含有鐵離子的無機(jī)相用氨水溶液進(jìn)行中和沉淀，反應(yīng)原理為Fe3+30r = Fe (OH) 3 I得到的沉淀物即為氫氧化鐵。然后再用常規(guī)方法由氫氧化鐵制備氧化鐵，如焙燒。本發(fā)明所針對的赤泥萃余液為用萃取劑從赤泥的酸浸出液中萃取稀土元素后剩 余的萃余液，此種萃余液中，鐵一般以氯化鐵的形式大量存在。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果為1、本發(fā)明是用萃取劑來萃取鐵，且萃取劑可以重復(fù)利用，避免了環(huán)境污染，也減少 了能源消耗。2、本發(fā)明是從赤泥分離稀土元素后剩余的萃余液中回收鐵，有效的利用了赤泥萃 余液，減少了資源浪費。
具體實施例方式本發(fā)明一種從赤泥提取鈧的萃余液中分離鐵的方法，按以下步驟進(jìn)行第一步、預(yù)處理TBP:先將TBP用重量百分比濃度為2. 5%的Na2CO3溶液洗滌2次后，再將洗滌后的 TBP用摩爾濃度為0. lmol/L的NaOH溶液洗滌2次后，然后將洗滌后的TBP用摩爾濃度為 0. lmol/L的鹽酸洗滌2次，最后用水洗滌使TBP的PH值為7 ；第二步、配置萃取劑取經(jīng)第一步預(yù)處理過的TBP和磺化煤油，所述TBP和磺化煤油的重量份之比為 2 2. 5 3. 5，將所述的TBP和磺化煤油混合均勻，得到萃取劑；第三步、預(yù)處理赤泥萃余液取赤泥萃余液和重量百分比濃度為30%的雙氧水，所述赤泥萃余液和雙氧水的重 量份之比為100 1 3，將兩者混合，攪拌3min;第四步、萃取
在室溫下，將第二步配置的萃取劑和第三步預(yù)處理后的赤泥萃余液混合，所述萃 取劑和赤泥萃余液的重量份之比為1 1 2，然后將混合液體倒入分液漏斗中振蕩，振蕩 15min后，靜置分層，待分層清晰后，放出下層的無機(jī)相；第五步、反萃將0. 01mol/L的鹽酸加熱至50°C，然后將其加入到經(jīng)第四步萃取后剩余在分液漏 斗中的有機(jī)相中，所述鹽酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1 2，振蕩分液漏斗，振蕩15min 后，靜置分層，待分層清晰后，收集下層的無機(jī)相；第六步、中和沉淀向第五步得到的無機(jī)相中加入0.5 1.5mol/L的氨水，使無機(jī)相的PH值達(dá)到 8. 0 9. 0，開始沉淀，待沉淀完成后，用抽濾瓶過濾，將過濾得到的固體烘干，即得到氫氧 化鐵；第七步、氫氧化鐵經(jīng)過500 550°C焙燒40 60min得到氧化鐵。實施例1取赤泥萃余液500mL，加雙氧水4mL，按相比1 1，加入配置好的萃取劑，振蕩 15min，靜置分層，液面清晰后分離。有機(jī)相用加熱至50°C的0. Olmol/L的鹽酸反萃，所述鹽 酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1，振蕩分液漏斗，振蕩15min后，靜置分層，待液面分層清 晰后，收集下層的無機(jī)相。無機(jī)相用0. 5mol/L的氨水中和至PH值達(dá)到8. 0 9. 0，有大量 Fe (OH) 3沉淀產(chǎn)生，抽濾，干燥。將Fe (OH) 3沉淀物在500°C下焙燒lh，得Fe2036. 14g，回收率 為 98. 5%。實施例2取赤泥萃余液500mL，加雙氧水4mL，按相比1 1，加入配置好的萃取劑，振蕩 15min，靜置分層，液面清晰后分離。有機(jī)相用加熱至50°C的O.Olmol/L的鹽酸反萃，所述 鹽酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1，振蕩分液漏斗，振蕩15min后，靜置分層，待液面分層 清晰后，收集下層的無機(jī)相。無機(jī)相用lmol/L的氨水中和至PH值達(dá)到8.0 9.0，有大量 Fe (OH) 3沉淀產(chǎn)生，抽濾，干燥。將Fe (OH) 3沉淀物在500°C下焙燒lh，得Fe2036. 22g，回收率 為 99. 9%。實施例3取赤泥萃余液500mL，加雙氧水4mL，按相比1 1，加入配置好的萃取劑，振蕩 15min，靜置分層，液面清晰后分離。有機(jī)相用加熱至50°C的0. Olmol/L的鹽酸反萃，所述鹽 酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1，振蕩分液漏斗，振蕩15min后，靜置分層，待液面分層清 晰后，收集下層的無機(jī)相。無機(jī)相用1.5mol/L的氨水中和至PH值達(dá)到8.0 9.0，有大量 Fe (OH) 3沉淀產(chǎn)生，抽濾，干燥。將Fe (OH) 3沉淀物在500°C下焙燒lh，得Fe2036. 20g,回收率 為 99. 5%。實施例4取赤泥萃余液500mL，加雙氧水4mL，按相比1 1，加入配置好的萃取劑，振蕩 15min，靜置分層，液面清晰后分離。有機(jī)相用加熱至50°C的0. 01mol/L的鹽酸反萃，所述 鹽酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1，振蕩分液漏斗，振蕩15min后，靜置分層，待液面分層 清晰后，收集下層的無機(jī)相。無機(jī)相用lmol/L的氨水中和至PH值達(dá)到6.0 8.0，有大量 Fe (OH) 3沉淀產(chǎn)生，抽濾，干燥。將Fe (OH) 3沉淀物在500°C下焙燒lh，得Fe2034. 87g，回收率為 78. 2%。實施例5取赤泥萃余液500mL，加雙氧水4mL，按相比1 1，加入配置好的萃取劑，振蕩 15min，靜置分層，液面清晰后分離。有機(jī)相用加熱至50°C的0. Olmol/L的鹽酸反萃，所述鹽 酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1，振蕩分液漏斗，振蕩15min后，靜置分層，待液面分層清 晰后，收集下層的無機(jī)相。無機(jī)相用lmol/L的氨水中和至PH值達(dá)到9.0 10.0，有大量 Fe (OH) 3沉淀產(chǎn)生，抽濾，干燥。將狗(OH) 3沉淀物在500°C下焙燒lh，得i^2035. 67g，回收率 為 91%。實施例6取赤泥萃余液500mL，加雙氧水4mL，按相比1 1，加入配置好的萃取劑，振蕩 15min，靜置分層，液面清晰后分離。有機(jī)相用加熱至50°C的0. Olmol/L的鹽酸反萃，所述鹽 酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1，振蕩分液漏斗，振蕩15min后，靜置分層，待液面分層清 晰后，收集下層的無機(jī)相。無機(jī)相用1.5mol/L的氨水中和至PH值達(dá)到6.0 8.0，有大量 Fe (OH) 3沉淀產(chǎn)生，抽濾，干燥。將狗(OH) 3沉淀物在500°C下焙燒lh，得i^2034. 77g，回收率 為 76. 5%。實施例7取赤泥萃余液500mL，加雙氧水4mL，按相比1 1，加入配置好的萃取劑，振蕩 15min，靜置分層，液面清晰后分離。有機(jī)相用加熱至50°C的0. Olmol/L的鹽酸反萃，所述鹽 酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1，振蕩分液漏斗，振蕩15min后，靜置分層，待液面分層清 晰后，收集下層的無機(jī)相。無機(jī)相用1. 5mol/L的氨水中和至PH值達(dá)到9. 0 10. 0，有大量 Fe (OH) 3沉淀產(chǎn)生，抽濾，干燥。將狗(OH) 3沉淀物在500°C下焙燒lh，得i^2035. 54g,回收率 為 89%。實施例8取赤泥萃余液500mL，加雙氧水4mL，按相比1 1，加入配置好的萃取劑，振蕩 15min，靜置分層，液面清晰后分離。有機(jī)相用加熱至50°C的0. Olmol/L的鹽酸反萃，所述鹽 酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1，振蕩分液漏斗，振蕩15min后，靜置分層，待液面分層清 晰后，收集下層的無機(jī)相。無機(jī)相用0. 5mol/L的氨水中和至PH值達(dá)到6. 0 8. 0，有大量 Fe (OH) 3沉淀產(chǎn)生，抽濾，干燥。將狗(OH) 3沉淀物在500°C下焙燒lh，得i^2034. 66g，回收率 為 74. 8%。實施例9取赤泥萃余液500mL，加雙氧水4mL，按相比1 1，加入配置好的萃取劑，振蕩 15min，靜置分層，液面清晰后分離。有機(jī)相用加熱至50°C的0. Olmol/L的鹽酸反萃，所述鹽 酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1，振蕩分液漏斗，振蕩15min后，靜置分層，待液面分層清 晰后，收集下層的無機(jī)相。無機(jī)相用0. 5mol/L的氨水中和至PH值達(dá)到9. 0 10. 0，有大量 Fe (OH) 3沉淀產(chǎn)生，抽濾，干燥。將狗(OH) 3沉淀物在500°C下焙燒lh，得i^2035. 66g，回收率 為 90. 8%。以上實施例中，最佳方案為實施例2。氧化鐵的重量為6. 22g，氧化鐵的回收率為 99. 9%。純度為 99. 5%。
權(quán)利要求
1.一種從赤泥提取鈧的萃余液中分離鐵的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行 第一步、預(yù)處理TBP 先將TBP用重量百分比濃度為2. 5%的Na2CO3溶液洗滌2次后，再將洗滌后的TBP用 摩爾濃度為0. lmol/L的NaOH溶液洗滌2次，然后將洗滌后的TBP用摩爾濃度為0. lmol/L 的鹽酸洗滌2次，最后用水洗滌使TBP的PH值為7 ；所述TBP與Na2CO3溶液的重量份之比為0. 8 1 1 ； 所述TBP與NaOH溶液的重量份之比為0.8 1 1; 所述TBP與鹽酸的重量份之比為0.8 1 1; 第二步、配置萃取劑取經(jīng)第一步預(yù)處理過的TBP和磺化煤油，所述TBP和磺化煤油的重量份之比為 2 2. 5 3. 5，將所述的TBP和磺化煤油混合均勻，得到萃取劑； 第三步、預(yù)處理赤泥萃余液取赤泥萃余液和重量百分比濃度為30%的雙氧水，所述赤泥萃余液和雙氧水的重量份 之比為100 1 3，將兩者混合，攪拌;3min ； 第四步、萃取在室溫下，將第二步配置的萃取劑和第三步預(yù)處理后的赤泥萃余液混合，所述萃取 劑和赤泥萃余液的重量份之比為1 1 2，然后將混合液體倒入分液漏斗中振蕩，振蕩 15min后，靜置分層，待分層清晰后，放出下層的無機(jī)相； 第五步、反萃將0. 01mol/L的鹽酸加熱至50°C，然后將其加入到經(jīng)第四步萃取后剩余在分液漏斗中 的有機(jī)相中，所述鹽酸和有機(jī)相的重量份之比為1 1 2，振蕩分液漏斗，振蕩1 5min后， 靜置分層，待分層清晰后，收集下層的無機(jī)相； 第六步、中和沉淀向第五步得到的無機(jī)相中加入0. 5 1. 5mol/L的氨水，使無機(jī)相的PH值達(dá)到8. 0 9.0，開始沉淀，待沉淀完成后，用抽濾瓶過濾，將過濾得到的固體烘干，即得到氫氧化鐵； 第七步、氫氧化鐵經(jīng)過500 550°C焙燒40 60min后得到氧化鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從赤泥提取鈧的萃余液中分離鐵的方法，其特征在于 第六步的中和沉淀步驟中氨水用0. 5 1. 5mol/L的NaOH溶液代替。
全文摘要
本發(fā)明一種從赤泥提取鈧的萃余液中分離鐵的方法，屬于從赤泥萃余液中回收鐵的技術(shù)領(lǐng)域；所要解決的問題是用TBP從提取稀土的廢液中的分離出鐵的方法；所采用的技術(shù)方案為按以下步驟進(jìn)行第一步、預(yù)處理TBP；第二步、用TBP和磺化煤油配置萃取劑；第三步、用30％的雙氧水預(yù)處理赤泥萃余液；第四步、萃取；第五步、用50℃的0.01mol/L的鹽酸反萃；第六步、加入0.5～1.5mol/L的氨水中和沉淀，得到氫氧化鐵；第七步、氫氧化鐵經(jīng)過500～550℃焙燒40～60min后得到氧化鐵；本發(fā)明從赤泥分離稀土元素后剩余的萃余液中回收鐵，有效的利用了赤泥萃余液，減少了資源浪費。
文檔編號C01G49/06GK102071315SQ201110028540
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者崔杏雨, 弓永剛, 弓永昌, 弓永盛, 張美林, 張風(fēng)林, 李愛秀, 王保成, 王克勤, 王皓, 陳津 申請人:太原理工大學(xué), 山西開興赤泥開發(fā)有限公司