酸性溶液中鉬、釩、鎳、鈷的提取與分離研究.pdf

1、廢加氫脫硫催化劑被認(rèn)為是最重要的回收有價(jià)金屬的一類催化劑。這不僅僅是因?yàn)榇罅繌U催化劑中有價(jià)金屬所帶來的重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值，更重要的是可以大大避免直接掩埋對(duì)環(huán)境造成的污染。本文針對(duì)韓國某廢催化劑硫酸浸出液的特點(diǎn)，首次提出了溶劑萃取和離子交換聯(lián)合法回收其中的鉬、釩、鎳、鈷，并開發(fā)出了一條合理、高效、環(huán)保的從廢催化劑酸浸液中回收鉬、釩、鎳、鈷有價(jià)金屬的新工藝。主要研究內(nèi)容包括酸浸液中鉬釩與鎳鈷鐵鋁的萃取分離、鉬釩萃取和反萃等溫線、Dowex M41

2、95樹脂從含鐵鋁的酸浸液中吸附鎳鈷與鐵鋁分離、Mo-LIX63及V-LIX63萃合物的結(jié)構(gòu)鑒定、LIX63萃取鉬釩的微觀動(dòng)力學(xué)等。主要研究結(jié)果如下:
　　 羥肟類商業(yè)萃取劑LIX63在溶液pH值1.0～2.0的范圍內(nèi)可以從含鉬(Ⅵ)、釩(Ⅴ)、鎳(Ⅱ)、鈷(Ⅱ)、鐵(Ⅲ)、鋁(Ⅲ)的廢催化劑合成酸浸液中選擇性地萃取鉬、釩。鉬、釩萃取率均達(dá)到99％以上，且鉬、釩對(duì)鐵的萃取分離系數(shù)分別達(dá)到25000和87000以上。負(fù)載有機(jī)相用Na

3、OH溶液反萃，反萃效果優(yōu)良，鉬、釩反萃率均達(dá)到95％以上。反萃液經(jīng)過銨鹽沉釩后，采用季銨鹽萃取劑Aliquat336在pH值8.0～8.5的范圍內(nèi)可以從含少量釩的鉬溶液中選擇性地萃釩，釩的萃取率達(dá)到97％以上，負(fù)載有機(jī)相用1 mol/L的NaOH和0.5mol/L的NaCl混合溶液反萃，釩的反萃率達(dá)到99％以上。
　　 鉬、釩的萃取與反萃等溫線及操作線圖表明，采用三級(jí)逆流萃取，鉬、釩的萃取率可達(dá)到99.9％以上，負(fù)載有機(jī)相只需一

4、級(jí)反萃，可以將所有的鉬、釩反萃下來;鉬、釩的萃取速率曲線表明，在60 s的萃取時(shí)間內(nèi)，釩的萃取率達(dá)到92％，而鉬的萃取率只有71％，萃取三分鐘后，釩、鉬的萃取率分別提高到98％和82％，提高萃取溫度和攪拌線速度并不能顯著提升鉬的萃取速度;鉬、釩的反萃速率曲線表明，兩種金屬尤其是釩的反萃速度很快，超過90％的釩在1分鐘內(nèi)被反萃，反萃三分鐘，鉬的反萃率也達(dá)到95％;相分離實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在萃取和反萃過程中，無論是采用水相還是有機(jī)相作為過程的連

5、續(xù)相，兩者的相分離時(shí)間都很快，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中可根據(jù)不同要求而分別采用。
　　 對(duì)于含鐵(Ⅲ)的溶液，Dowex M4195樹脂在溶液pH=3時(shí)對(duì)金屬的吸附平衡常數(shù)及順序?yàn)?Cu(3402)＞＞Ni(452)＞Zn(444)＞Co(89)＞Fe(Ⅲ)(55)＞＞Cr, Mn,Mg,Al,Ca(17-23)
　　 由于與鐵(Ⅲ)的吸附平衡常數(shù)接近，鈷不能與鐵(Ⅲ)很好地分離。
　　 對(duì)于含鐵(Ⅱ)的溶液，Dow

6、ex M4195樹脂在溶液pH=3時(shí)對(duì)金屬的吸附平衡常數(shù)及順序?yàn)?Cu(258)＞＞Ni(74)＞Zn(41)＞Co(26)＞＞Al,Fe(Ⅱ),Cr, Mn,Mg,Ca(＜1.1)Dowex M4195樹脂能很好地吸附鎳、鈷而與鐵(Ⅱ)和鋁分離。
　　 若要利用Dowex M4195樹脂有效地從含鐵(Ⅲ)的溶液中分離鎳鈷，必須對(duì)Fe(Ⅲ)進(jìn)行預(yù)還原，這一點(diǎn)對(duì)鈷的回收尤為重要。
　　 當(dāng)用合成的含22 g/L鐵(Ⅱ)的紅

7、土鎳礦硫酸堆浸液作為原料液與Dowex M4195樹脂進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)時(shí)，其結(jié)果證實(shí)了靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)中所得到的該樹脂對(duì)金屬的吸附順序大小。負(fù)載金屬的樹脂先用100 g/L的硫酸解吸，鎳、鈷、鋅等金屬被解吸下來，銅不被解吸。被硫酸解吸過的樹脂再用12.5％的氨水解吸，銅很快被解吸完全。
　　 鉬與LIX63的飽和萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH值1.5時(shí)，鉬以鉬氧陽離子MoO22++與LIX63反式異構(gòu)體反應(yīng)生成的Mo-LIX63萃合物分子

8、式為(MoO2(Hox)2)，MoO22+與LIX63反式異構(gòu)體萃取反應(yīng)的物質(zhì)的量之比近似等于1∶2。
　　 釩與LIX63的飽和萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH值1.5時(shí)，釩以釩氧陽離子VO2+與LIX63反式異構(gòu)體反應(yīng)生成的V-LIX63萃合物分子式為(VO2(Hox))，VO2+與LIX63反式異構(gòu)體萃取反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為1∶1。
　　 根據(jù)Mo-LIX63和V-LIX63萃合物的NMR和IR光譜分析結(jié)果，首次確定了兩種

9、萃合物的結(jié)構(gòu)分別為:
　　 采用具有CSIRO專利的Lewis池研究LIX63萃取鉬、釩微觀動(dòng)力學(xué)的結(jié)果表明了該Lewis池工作性能良好，在保持一定的攪拌速度前提下可以很好地維持界面恒定。首次應(yīng)用UV-Vis對(duì)Lewis池研究釩的萃取微觀動(dòng)力學(xué)時(shí)釩的濃度進(jìn)行在線檢測分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，UV-Vis在線檢測分析與ICP取樣分析所得到的釩濃度絕大多數(shù)情況下是一致的。
　　 在攪拌速度150 rpm條件下，LIX63在20～3