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《溶剂萃取法从含铁硫酸铝溶液中除铁的工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、溶剂萃取法从含铁硫酸铝溶液中除铁的工艺研究黄伦光庄海兴(核工业北京化工冶金研究院北京101149)本文叙述了用N23529301混合萃取剂从含铁硫酸铝溶液中萃取分离铁的工艺研究结果。含铁硫酸铝溶液(Al2O3ƒFe2O3=15.7%ƒ≯0.5%)经H2O2氧化后,用N235293012磺化煤油溶液进行萃取可得合格的硫酸铝产品液(Al2O3ƒFe2O3=15.7%ƒ<50ppm)。萃取操作可在常温(25±5℃)、常压下进行。萃取后的载铁有机相经酸反萃取、水洗和碱洗后返回萃取系统使用。关键词硫酸铝除铁溶剂萃取年产低铁级硫酸铝约8
2、0万t。含铁量小于50ppm的低铁硫酸铝(或氯化铝)可称“低铁级硫酸铝”,国内外通常是用盐酸或硫酸中和氢氧化铝制得。但是,我国氢氧化铝不仅价格比较贵,还含有少量铁,需进一步纯化处理。因此,根据我国铝矾土含铁高的实际情况,有必要开辟一条新路,对现有的含铁硫酸铝进行深度处理,以便得到低铁级硫酸铝产品。本研究表明,用N23529301萃取剂可从含铁硫酸铝溶液中萃取分离铁,制备出合格的低铁级硫酸铝产品。前言1硫酸铝是无机盐的一个品种,其产量在各国的无机盐生产中均占前几位,如在日本占第一位,在美国占第二位,在我国占第三位。我国硫酸铝产
3、量仅次于美国,在世界名列第二,1990年我国生产了约80万t硫酸铝〔1〕。硫酸铝在造纸业中的用量最大。美国和日本用于造纸的硫酸铝分别占其总量的2ƒ3和1ƒ2。我国目前生产的工业硫酸铝虽然很多,但由于产品含铁高而只能用于中、低档纸张的生产。只有低铁级硫酸铝才适合于造高档纸的要求。石油上所用的催化剂载体Al2O3对铁的含量有严格的要求,一般说来,必须是以低铁级硫酸铝作原料,经转化生成具有一定物理性质的Al2O3。然而,我国目前低铁级硫酸铝生产比较落后,每年只能生产1000～1500t左右,仅占硫酸铝总产量的0.1～0.2%,而美
4、国有15个厂家生产低铁级硫酸铝,其产量占总产量的10～12%。全世界2国内外除铁研究概况从含铁的硫酸铝溶液中分离铁,过去大致有如下几种方法〔2〕:(1)用臭氧和硫酸锰沉淀铁;(2)用汞阴极电解除铁;(3)在水解之前将三价铁(Fe3+)还原成二价铁(Fe2+);(4)沉淀铝时加入酒精。这些方法有的操作复杂,成本高,有的除·1·铁深度不够,达不到低铁级产品的要求。为了进一步改进从溶液中除铁的方法,从60年代开始,许多人进行了溶剂萃取法除铁的研究。在这些研究中,其介质有硫酸、硝酸、盐酸和磷酸,由于介质的不同,选择的萃取体系亦多种多
5、样。用于研究的萃取剂有磷类〔3～6〕:中性磷,如TBP、TRPO、TOPO;酸性磷,如单烷基磷酸(P538)、二烷基磷酸(二222乙基己基磷酸,即D2EHPA,我国称P204)、烷基焦磷酸以及P350、P507等;胺类〔7～16〕:伯胺,如PrimeneJMT、AmberiteXLA23、N21923、7101;仲胺,如7201、7203、AmberliteLA22;叔胺,如N235、TOA、Alamine336;季铵,如N263、Aliquat336等;脂肪酸类〔17～19〕:如C5～C9低碳脂肪酸。这些研究表明,单烷基磷
6、酸、二烷基磷酸和烷基焦磷酸对铁有较好的萃取效果,但其选择性较差,在萃取铁的同时,铝也会被萃取。另外,从载铁有机相中反萃取铁也较困难。因此,有人研究了用P2042P538混合溶剂体系萃取铁。据报道,该体系在磷酸中对铁具有较好的协同萃取效果。在铝2铁萃取分离研究中,用得最多的萃取剂是胺类,一些作者对胺类萃取铁的机理作了比较详细的研究〔15,20～22〕。研究表明,伯、仲、叔胺对铁都具有较好的萃取效果和较好的选择性,铝的损失也小。伯、仲、叔胺虽然都被认为是铁的较好的萃取剂,但是由于结构上的差异,出现下列情况:萃取性能好,但反萃取性
7、能差;而萃取性能差,反萃取性能却较好。伯胺属于前者,叔胺属于后者,仲胺介于二者之间。我们的探索试验还发现,从工业应用上考虑,叔胺萃取及反萃取性能尚可满足要求。但是,当溶液中的铁含量低时(例如<50mgƒL),叔胺萃取铁的分配系数就明显地低,以至于很难达到从水溶液中深度除铁的目的。因此,在研究新的萃取体系时,许多研究者都把注意力集中在将现有的萃取剂进行组合,以选择性能较好的萃取剂及混合萃取·2·剂体系。据报道,曾经研究过的混合萃取剂体系有:RNH22中性给予体、RNH22H2R、RNH22P204、R3N2中性给予体、TOA2
8、HEHEHP等。研究表明,这些混合萃取剂体系比单独萃取剂体系效果好,但其工业应用尚未见有公开报道。除磷类和胺类外,除铁的萃取剂还有脂肪酸类,这类萃取剂国内外都有研究和应用。但这类萃取剂在水溶液中的溶解损失比较大,铝也有一定的损失,除铁效果不太理想,因此,难以达到要求。溶剂萃取除铁的机理3〔
