專利名稱：硫酸鋁溶液中鐵的去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用萃取法從硫酸鋁溶液中去除所含的鐵的方法，及這種方法所采用的萃取劑。
背景技術(shù)：
鋁及鋁鹽的生產(chǎn)過程多采用鋁土礦、高嶺土、粘土、煤矸石等為原料，經(jīng)硫酸浸出后得到浸出液，再經(jīng)除去雜質(zhì)得到硫酸鋁溶液的工藝。影響硫酸鋁質(zhì)量的主要雜質(zhì)是鐵離子。從硫酸鋁溶液中分離鐵的方法主要有重結(jié)晶法、化學(xué)沉淀法，如CA.167,3965100所公開的方法、離子交換法，如Brit.41846，CA.1984 152843等公開的方法，以及有機溶液萃取法，如美國專利US.3,331,622所采用的Amberlte LA-1型仲胺陰離子交換劑萃取除。另外，國內(nèi)曾有報道用C5-C9脂肪酸除鐵，參見無機鹽工業(yè)(1982)(1)11，或采用伯胺N1923萃取除鐵，參見《輕金屬》1980(6)6和有機化學(xué)(1)33(1979.)，以及用P538(ROP(O)(OH)2，R＝C12-C18萃取除鐵?，F(xiàn)有技術(shù)的不足是重結(jié)晶法的勞動強度大，且能耗極高；化學(xué)沉淀法在實踐中難于找到合適的沉淀劑，同時在進行處理時物料的損失極大；離子交換法處理的物料量有限，生產(chǎn)成本高，基本上沒有工業(yè)實現(xiàn)的可能；伯胺N1923萃取除鐵工藝由于仲碳萃取劑難于購置，且價格昂貴；用脂肪酸除鐵，原料價格高，且生產(chǎn)中其氣味難以接受，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，而且萃取效果差；采用P538處理時所要求的反萃酸度高，同時反萃出率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可克服現(xiàn)有技術(shù)不足，能有效除去硫酸鋁溶液中鐵離子，產(chǎn)品回收率高，工藝簡單且生產(chǎn)成本較低的，以萃取法從硫酸鋁溶液中去除所含的鐵的方法。
本發(fā)明是先在硫酸鋁溶液中加入氧化劑，使溶液中的Fe2+變以成Fe3+，再在溶液中加入由異辛基膦酸單異脂(以下簡稱P507)10～25％(體積百分比)、混合醇4～6％與煤油86～70％構(gòu)成的萃取劑中進行萃取，分離出的萃取液用草酸溶液進行反萃，再在反萃液中加入氨使鐵沉淀，再進行分離，除去鐵的沉淀。
本發(fā)明的方法中所得反萃液經(jīng)加氨除鐵后可再加入濃硫酸，使其PH值調(diào)至～1，經(jīng)濃縮后得到草酸晶體。這樣可以使反萃劑循環(huán)使用，因此其成本可以大大降低。
本發(fā)明的方法在進行萃取時萃取劑與物料的相比推薦為O/A＝1/2，反萃時有機相與反萃劑的相比為O/A＝3/1；萃取與反萃作業(yè)時體系的溫度以為15～45℃為好。
本發(fā)明的萃取劑的組成為異辛基膦酸單異辛脂10～25％，混合醇4～6％，余量為煤油(體積百分比，以下相同)，其最佳的比例為異辛基膦酸單異辛脂20％，混合醇5％，煤油75％。
本發(fā)明的具體工藝是先在硫酸鋁浸出液中加入適量的過氧化氫，使體系中的鐵離子由2價變?yōu)?價，然后用P507、混合醇和煤油組成的萃取劑進行萃取，經(jīng)充分攪拌和反應(yīng)后，靜置分層后分出水相，有機相用水洗滌，再在有機相中加入草酸水溶液進行反萃，體系靜置分層后分出水相，有機相經(jīng)水洗可供循環(huán)使用；所得水相加入濃氨水，使體系的PH調(diào)至～9左右，反萃液中的Fe3+、Al3+、Ti4+生成氫氧化物沉淀，經(jīng)過濾后將其分離。所得母液可用濃硫酸調(diào)PH值至～1，經(jīng)濃縮冷卻后分離出草酸結(jié)晶可供循環(huán)使用。詳細工藝可見附圖及后敘說明。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、除鐵效率高，單級萃取可除去溶液中99％以上的鐵離子，所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；2、工藝相對簡單，所使用的設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低于各現(xiàn)有技術(shù)；3、經(jīng)處理后的硫酸鋁溶液回收率高達99％以上，基本上產(chǎn)品中不引入任何外加的其它金屬陽離子和其它的陰離子；4、所先用的反萃劑反鐵效率高，相分層快，不夾帶有機相，而且反萃劑可以循環(huán)使用；5、經(jīng)處理后的固體產(chǎn)物是氫氧化鐵，其鐵含量達50％以上，可以直接用于煉鐵；6、工藝適用面廣，可用于除去鋁土礦、高嶺土、粘土及煤矸石等多種含鋁礦的硫酸浸出液中鐵雜質(zhì)；
7、整個工藝流程中基本上不產(chǎn)生污染物，經(jīng)測算，每立方硫酸鋁溶液經(jīng)處理后僅可排出100多公斤的含少量草酸的硫酸氨水溶液，關(guān)于這一點可參見附圖。


附圖為本發(fā)明的工藝流程示意。
具體實施例方式
以下提供本發(fā)明的最佳實施例在容積為1升錐形瓶中加入300毫升的硫酸鋁溶液，其中的Al2O3含量為103.1g/l，F(xiàn)e2.31g/l，溶液PH值為2.66，再加入2毫升的30％的過氧化氫，使體系中的Fe2+變?yōu)镕e3+，然后再加入150毫升的P507(20％)——混合醇(5％)——煤油(75％)溶液，將錐形瓶置于40℃水浴中，機械攪拌1.5小時，然后靜置侍液體分層，再分出水相，水相中Al2O3含量為100.5g/l，其回收率為97.45％，F(xiàn)e含量低于17ppm，萃取率為99.03％。負載有機相先用相比O/A＝3/1的0.5mol/l的硫酸，在40℃洗滌兩次，每次為15分鐘，然后再在有機相中加入8％的草酸(H2C2O4)溶液以相比O/A＝1/1在40℃反萃1.5小時，兩相分層后分離出有相相，并用蒸餾水在40℃、相比為O/A＝3/1條件下洗滌兩次，每次15分鐘，所得有機相可以循環(huán)使用；反萃后的水相用濃氨水18ml調(diào)PH至～9，使存在于水相中的Fe3+、Al3+、Ti4+沉淀為氫氧化物后分離除去，所得母液中加入3.2ml濃硫酸調(diào)PH值為1左右，再濃縮至原體積的1/3～1/4，冷至室溫，離心分離出草酸結(jié)晶，其收率大于98％。所得的草酸可以循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.硫酸鋁溶液中鐵的去除方法，其特征是先在硫酸鋁溶液中加入氧化劑，使溶液中的Fe2+變以成Fe3+，再在溶液中加入由異辛基膦酸單異脂10～25％(體積百分比)、混合醇4～6％與煤油70～86％構(gòu)成的萃取劑中進行萃取，分離出的萃取液用草酸溶液進行反萃，再在反萃液中加入氨使鐵沉淀，并分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鋁溶液中鐵的去除方法，其特征是反萃液經(jīng)加氨除鐵后再加入濃硫酸，使其PH值調(diào)至1，經(jīng)濃縮后得到草酸晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硫酸鋁溶液中鐵的去除方法，其特征是萃取時溶液與有萃取液的相比為O/A＝1/2，反萃時有機相與水相的相比為O/A＝1/1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硫酸鋁溶液中鐵的去除方法，其特征是萃取與反萃作業(yè)時體系的溫度為15～45℃15～45℃。
5.一種用于從硫酸鋁溶液中去除鐵的萃取劑，其特征在于萃取劑的組成為異辛基膦酸單異辛脂10～25％，混合醇4～6％，余量為煤油(體積百分比)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于從硫酸鋁溶液中去除鐵的萃取劑，其特征在于萃取劑的組成為異辛基膦酸單異辛脂20％，混合醇5％，煤油75％。
全文摘要
本發(fā)明公開用萃取法從硫酸鋁溶液中去除所含的鐵的方法及萃取劑。本發(fā)明是先在硫酸鋁溶液中加入氧化劑，使溶液中的Fe
文檔編號B01D11/04GK1559906SQ20041002600
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月8日
發(fā)明者楊汝棟, 閻蘭, 徐彥賓, 謝燕婷, 徐竟章 申請人:蘭州大學(xué)科技園有限責(zé)任公司