一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法

專利名稱：一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法
技術領域：
一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，涉及濕法冶金過程中酸浸含銅、鉻、鋅溶液的提取分離，特別是含銅、鉻、鋅成分電鍍污泥的酸浸出液中銅、鉻、鋅分離方法。
背景技術：
銅和鋅的提取分離已經有較多的研究，應用也比較多，常見的分離方法有萃取分離法(P204萃取鋅或者M5640、LIX984、N902萃取銅)、硫化物沉淀分離法、濃堿分離法、以及鋒粉凈化法。目前在含銅、鉻和鋅酸性混合溶液中金屬分離的方法有分步中和沉淀法；萃取分離銅一碳酸鹽沉淀鋅一中和沉鉻的分離方法；置換分離銅一P204萃取分離鋅一中和沉淀鉻的工藝。由于鉻與銅、鋅同屬第四周期過渡元素，元素化學性質相近，分離過程中存在相互干擾的現象，因而分離效果不理想，產品雜質含量高。申請號200910184773. 9的發明專利是一種從電鍍污泥中回收銅、鎳、鉻、鋅、鐵的方法，屬于冶金化工技術領域。包括酸浸出、硫化分離富集、熱壓浸出、萃取分離、鉻熱壓氧化、鉻溶液凈化、提取氯化鐵等過程。申請號200610050002. 7的發明專利涉及一種從電鍍污泥中回收有價金屬的方法，包括如下順序步驟(I)用稀酸浸出電鍍污泥中含有的有價金屬，經過濾分離出酸浸渣和酸浸液；(2)在85 — 100°C用硫化物沉淀上述酸浸液中的銅，經過濾分離出硫化銅和沉淀母液；(3)將5 - 20%的堿溶液加入上述沉淀母液中，并控制溶液的pH值在5. O — 6. 0，使沉溶液中的鉻、鋁沉淀，過濾分離出鉻鋁渣及含鐵、鋅、鎳的母液。針對酸性條件下銅、鉻、鋅之間高效分離的研究成果還不多，規模化應用的分離效果還不理想，缺乏支撐產業化應用的經濟適用技術，目前沒有大規模工業化應用的報道。這也是一直困擾含銅、鉻和鋅電鍍污泥等二次資源循環利用的技術難題之一，不利于鉻的無害化處置和有價成分金屬銅、鉻、鋅的高效回收與資源化利用。

發明內容
本發明的目的是針對上述已有技術中存在的不足，提供一種工藝簡單、流程短、環境友好的酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的。一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于其工藝過程的步驟依次包括
(1)將含銅、鉻、鋅離子的酸浸溶液中加入萃取劑進行萃取銅，有機相中的銅經硫酸反萃后得以分離提取；
(2)萃取后的萃余相除油后，調整溶液pH值，加入可溶性磷酸鹽，進行磷酸沉鉻反應，進而磷酸鉻與氫氧化鉻形成復合共沉淀物；
(3)進行過濾分離，得到磷酸鉻氫氧化鉻復合沉淀物和含鋅濾液，實現鉻和鋅選擇性分離。
本發明的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于所述的含銅、鉻、鋅離子的酸浸溶液中的銅離子含量為O.1 15g/L，鉻離子含量為O.1 20g/L，鋅離子含量為O.1 30g/L,溶液pH值小于I。本發明的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于所述的步驟(I)萃取銅采用LIX984N為萃取劑，煤油為稀釋劑，萃取相比0/A為O. 5 2，常溫下攪拌萃取5 15min,2 4級萃取；洗漆后使用100 300g/L硫酸反萃含銅有機相，反萃相比0/A為O. 5 2,常溫下攪拌反萃5 15min, I 2級反萃,反萃液得到硫酸銅。本發明的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于所述的步驟(2)萃余液經活性炭除油后，加入堿液調整萃余液pH值為1. O 2. 5。本發明的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于萃取分離銅后，采用可溶性磷酸鹽選擇性沉淀分離鉻和鋅離子，磷酸鹽添加量以磷酸根計，磷酸根與鉻離子摩 爾比為O. 2 O. 8。 本發明的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于進行磷酸沉鉻反應是在60 90°C溫度下，反應60 120min。本發明的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于進行磷酸沉鉻反應過程進行攪拌，攪拌線速度為100 400 m/min。本發明的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于沉淀反應完成后過濾分離，鉻形成磷酸鉻與氫氧化鉻復合沉淀物留著濾餅中，鋅保持在溶液中，達到鉻、鋅選擇性分離效果。本發明的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于所述的磷酸鹽為磷酸鈉。本發明的方法，采用的LIX984N是高效銅萃取劑，具有容量高、選擇性好、相分離速度快、反萃取相對容易等優點。LIX984N萃取后銅基本進入萃取有機相，而其他金屬仍保持在萃余相中，首先實現銅的分離提取。然后利用Cr3+、Zn2+的磷酸鹽溶解度差異而實現的一種選擇性沉淀分離鉻和鋅的方法，CrPO4 · 2H20的溶度積Ksp為2. 4X 10_23，Cr(OH)3的溶度積Ksp為6. 3 X 10_31，而Zn3(PO4)2易溶于酸，磷酸鉻能與氫氧化鉻結合生成膠體狀復合沉淀物，通過調整溶液PH值、化學沉淀反應、過濾分離等工藝步驟，最終得到磷酸鉻氫氧化鉻復合沉淀物和含鋅濾液，實現鉻和鋅選擇性分離提取，從而實現酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分步冶金分離。本發明一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，利用萃取、化學沉淀等優化與控制技術，以及磷酸鹽的溶解性差異，磷酸鉻與氫氧化鉻形成復合共沉淀物的特點，解決了酸性溶液中宏量銅、鉻、鋅混合溶液中的分離提取難題，具有以下優點(1)工藝操作簡單、流程短、成本低；(2)工藝在較寬的金屬離子濃度范圍內具有強選擇性，而且銅、鉻、鋅分離效果理想；(3)銅回收率大于99%，鉻、鋅回收率均大于98%，經濟效益顯著；(4)過程中使用的磷酸鹽沉淀劑可循環利用，生產過程無環境二次污染。


圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，是將含銅、鉻、鋅離子的酸性溶液，經過加萃取分離銅、萃余液調整溶液PH值、加化學沉淀劑進行沉鉻反應和過濾分離的步驟，實現銅、鉻和鋅的分步選擇性分離。所述含銅、鉻、鋅酸浸溶液中，銅離子含量O.1 15g/L，鉻離子含量O.1 20g/L，鋅離子含量O.1 30g/L，溶液pH值小于I ;萃取銅選用LIX984N為萃取劑，煤油為稀釋劑，萃取相比0/A為O. 5 2,常溫下攪拌萃取5 15min,2 4級萃取，洗滌后使用100 300g/L硫酸反萃含銅有機相，反萃相比0/A為O. 5 2，常溫下攪拌反萃5 15min, I 2級反萃,反萃液得到硫酸銅；萃取銅后的萃余液經活性炭除油后，力口入適量堿液調整萃余液PH值，使溶液pH值在1. O 2. 5之間；萃取分離銅后，采用可溶性磷酸鹽(如磷酸鈉)來選擇性沉淀分離鉻和鋅離子，添加的磷酸根與鉻離子摩爾比在O. 2
O.8之間；鉻、鋅沉淀分離反應是在60 90°C區間保溫60 120min，過程中攪拌線速度控制在100 400 m/min之間；沉淀反應完成后過濾分離，鉻基本形成磷酸鉻與氫氧化鉻復合沉淀物留著濾餅中，鋅基本保持在濾液中，從而實現鉻、鋅選擇性分離效果。 實施例1
含銅、鉻、鋅電鍍污泥經硫酸浸出后，得到溶液中Cu含量為4. 5 8/1，&含量為5.0 g/L, Zn含量為3. 4 g/L,溶液pH值為O. 5。采用20% (v/v) LIX984N作萃取劑萃取銅，煤油為稀釋劑，相比0/Α=1，常溫下攪拌時間5min，進行兩級萃取。有機相以濃度10 g/L的硫酸為洗滌劑，相比0/A=2，常溫下攪拌時間5min，進行一級洗滌。洗滌后負載有機相以濃度180 g/L的硫酸為反萃劑，相比0/Α=1，常溫下攪拌時間5min，進行一級反萃，反萃液得到硫酸銅，首先實現了銅的分離提取。萃余液中銅含量為O. 03g/L，銅回收率99. 4%。萃銅后的萃余液經活性炭除油后，加入適量NaOH溶液調整溶液pH值至2. O,以磷酸鈉為沉淀劑，按磷酸根與鉻離子摩爾比O. 4的量加入磷酸鈉，在90 °C條件下保溫60min,過程中攪拌線速度控制在200 m/min,過濾得到磷酸鉻氫氧化鉻復合沉淀物,濾液中鉻、鋅濃度分別為O. 07g/L和3. 31 g/L，鉻回收率為98. 1%，鋅回收率為98. 4%，從而實現了鉻、鋅的分離提取。實施例2
含銅、鉻、鋅電鍍污泥經硫酸浸出后，得到溶液中Cu含量為12 g/L，Cr含量為8. 5g/L，Zn含量為7 g/L，溶液pH值為O. 5。采用30% (v/v)LIX984N作萃取劑萃取銅，煤油為稀釋齊U，相比0/Α=1，常溫下攪拌時間5min，進行三級萃取。有機相以濃度10 g/L的硫酸為洗滌齊U，相比0/A=2，常溫下攪拌時間lOmin，進行一級洗滌。洗滌后負載有機相以濃度200 g/L的硫酸為反萃劑，相比0/Α=1，常溫下攪拌時間5min，進行一級反萃，反萃液得到硫酸銅，首先實現了銅的分離提取。萃余液中銅含量為O. 08g/L，銅回收率99. 2%。萃銅后的萃余液經活性炭除油后，加入適量NaOH溶液調整溶液pH值至1. 5，以磷酸鈉為沉淀劑，按磷酸根與鉻離子摩爾比O. 6的量加入磷酸鈉，在80 °C條件下保溫75min，過程中攪拌線速度控制在300 m/min，過濾得到磷酸鉻氫氧化鉻復合沉淀物，濾液中鉻、鋅濃度分別為O. 10g/L和6. 87g/L，鉻回收率為98. 6%，鋅回收率為98. 2%，從而實現了鉻、鋅的分離提取。以上所述，僅為本發明的具體實施案例，但可以有許多改進和改變，因此本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭示的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范 圍之內。
權利要求
1.一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于其工藝過程的步驟依次包括 (1)將含銅、鉻、鋅離子的酸浸溶液中加入萃取劑進行萃取銅，有機相中的銅經硫酸反萃后得以分離提取； (2)萃取后的萃余相除油后，調整溶液pH值，加入可溶性磷酸鹽，進行磷酸沉鉻反應，進而磷酸鉻與氫氧化鉻形成復合共沉淀物； (3)進行過濾分離，得到磷酸鉻氫氧化鉻復合沉淀物和含鋅濾液，實現鉻和鋅選擇性分離。
2.根據權利要求1所述的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于所述的含銅、鉻、鋅離子的酸浸溶液中的銅離子含量為0.1 15g/L，鉻離子含量為0.1 20g/L，鋅離子含量為0.1 30g/L，溶液pH值小于I。
3.根據權利要求1所述的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于所述的步驟(I)萃取銅采用LIX984N為萃取劑，煤油為稀釋劑，萃取相比0/A為0. 5 2，常溫下攪拌萃取5 15min,2 4級萃取；洗漆后使用100 300g/L硫酸反萃含銅有機相,反萃相比0/A為0. 5 2,常溫下攪拌反萃5 15min, I 2級反萃,反萃液得到硫酸銅。
4.根據權利要求1所述的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于所述的步驟(2)萃余液經活性炭除油后,加入堿液調整萃余液pH值為1. 0 2. 5。
5.根據權利要求1所述的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于萃取分離銅后，采用可溶性磷酸鹽選擇性沉淀分離鉻和鋅離子，磷酸鹽添加量以磷酸根計，磷酸根與鉻離子摩爾比為0. 2 0. 8。
6.根據權利要求1所述的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于進行磷酸沉鉻反應是在60 90°C溫度下，反應60 120min。
7.根據權利要求1所述的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于進行磷酸沉鉻反應過程進行攪拌,攪拌線速度為100 400 m/min。
8.根據權利要求1所述的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于沉淀反應完成后過濾分離，鉻形成磷酸鉻與氫氧化鉻復合沉淀物留著濾餅中，鋅保持在溶液中，達到鉻、鋅選擇性分離效果。
9.根據權利要求1所述的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于所述的磷酸鹽為磷酸鈉。
10.根據權利要求1所述的一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，其特征在于所述的含銅、鉻、鋅離子的酸浸溶液為含銅、鉻、鋅成分電鍍污泥的酸浸后液。
全文摘要
一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，特別涉及一種含銅、鉻、鋅成分電鍍污泥的酸浸出液中銅、鉻、鋅分離方法。其工藝過程的步驟依次包括(1)將酸浸溶液中加入萃取劑進行萃取銅，有機相中的銅經硫酸反萃后得以分離提取；(2)萃取后的萃余相除油后，調整溶液pH值，加入可溶性磷酸鹽，進行磷酸沉鉻反應；(3)進行過濾分離，得到磷酸鉻氫氧化鉻復合沉淀物和含鋅濾液，實現鉻和鋅選擇性分離。本發明一種酸浸溶液中銅、鉻、鋅的分離方法，利用萃取、化學沉淀等優化與控制技術，以及磷酸鹽的溶解性差異，磷酸鉻與氫氧化鉻形成復合共沉淀物的特點，解決了酸性溶液中宏量銅、鉻、鋅混合溶液中的分離提取難題。
文檔編號C22B15/00GK103014337SQ20131000821
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月10日 優先權日2013年1月10日
發明者王成彥, 袁文輝, 徐志峰, 月日輝, 揭曉武, 楊卜 申請人:北京礦冶研究總院, 江西理工大學