專利名稱：應(yīng)用固定化室溫離子液體吸附提取紅土鎳礦浸出液中有價金屬離子的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅土鎳礦酸性浸出液的提取新工藝，特別是一種涉及將室溫離子
液體，經(jīng)載體吸附固定化后形成金屬離子吸附床，該吸附床可對紅土鎳礦酸性浸出液中的
有價金屬離子(如Cu2+、 Ni2+、 Co2+等)進(jìn)行吸附回收。本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)研究領(lǐng)域 中含金屬離子溶液處理部分。
背景技術(shù)：
礦物的浸出是濕法冶金領(lǐng)域中一項重要的單元操作，是用化學(xué)試劑將礦石或精礦 中的有用組分轉(zhuǎn)化為可溶性化合物，并選擇性地溶解出來，得到含金屬的溶液，實現(xiàn)有用組 分與雜質(zhì)組分或脈石組分分離的過程，最終達(dá)到回收有價金屬的目的。這種方法適用于處 理金屬品位低、分散度細(xì)、組分復(fù)雜的礦石及精礦、表外礦、廢石、礦渣和各種二次物料。方 法操作簡單，金屬綜合回收率較高。 我國的鎳的資源總量為790萬噸，按儲量基礎(chǔ)計算，平均60%以上的資源為難以 得到經(jīng)濟(jì)利用的紅土鎳礦資源。鎳資源貧乏的現(xiàn)狀促使我們尋求一種新型的工業(yè)技術(shù)來解 決紅土鎳礦資源利用的難題。 采用生物冶金技術(shù)處理紅土鎳礦，篩選高效生物冶金異養(yǎng)微生物，進(jìn)行鎳褐鐵礦 或硅鎂鎳礦等紅土鎳礦的選擇性生物浸出可以得到較高的鎳、鈷浸出率。在生產(chǎn)成本和處 理能力上優(yōu)于傳統(tǒng)的加壓浸出和高溫熔煉、還原焙燒_常壓氨浸等方法。但紅土鎳礦浸出 液存在酸堿度高、成分復(fù)雜、主體金屬離子含量低、摻雜有機(jī)相和固體顆粒等特點(diǎn)，采用化 學(xué)沉淀方法回收率低，夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重，形成二次固體污染物構(gòu)成環(huán)境危害；而采用一般溶劑 萃取方法存在著設(shè)備(級數(shù))多，占地大，有機(jī)、無機(jī)試劑消耗量大，投資費(fèi)用和生產(chǎn)成本較 高等缺陷，且萃取劑自身萃取效率不高、污染嚴(yán)重、形成生產(chǎn)效率低，行業(yè)競爭力差的狀況。 因此，有必要尋求一種更新的工藝來處理紅土鎳礦浸出液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種固定化室溫離子液體吸附提取紅土鎳礦浸出液中有價 金屬離子的工藝，該工藝操作簡單，提取效率高，操作時間短，容易實現(xiàn)多級組合，具有高 效、經(jīng)濟(jì)和對環(huán)境友好的優(yōu)勢。 為達(dá)到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 這種應(yīng)用固定化室溫離子液體吸附提取紅土鎳礦浸出液中有價金屬離子的工藝， 它包括以下步驟 1)、對室溫離子液體1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽或1-癸基_3-甲基咪唑四 氟硼酸鹽進(jìn)行固定化操作，將其固定于多孔性固體吸附載體上，得到負(fù)載了室溫離子液體 的吸附反應(yīng)床； 2)、將紅土鎳礦浸出得到的復(fù)雜成分酸性浸出液通過吸附反應(yīng)床層，進(jìn)行常溫下金屬離子吸附，提取浸出液中的有價金屬離子； 3)、通過調(diào)節(jié)洗脫液酸度和流速達(dá)到金屬離子洗脫萃的目的。
吸附床層在一定時間內(nèi)可反復(fù)利用。
所述的多孔性固體吸附載體為硅膠、蒙脫石或活性炭。
有價金屬離子為Cu2+、Ni2+、Co2+。 室溫離子液體(RTILs :Room temperat ure ionic liquids)是一類室溫或相近溫 度下完全由有機(jī)陽離子和有機(jī)或無機(jī)陰離子組成的液體化合物，屬于鹽類，熔點(diǎn)通常約在 IO(TC以下。具有無毒、無顯著蒸氣壓、對環(huán)境友好、無可燃性、導(dǎo)電性好且電化學(xué)窗口寬、熔 點(diǎn)低且液態(tài)區(qū)間寬、熱穩(wěn)定性好、可溶解多種有機(jī)物及無機(jī)物的特點(diǎn)。本發(fā)明中所應(yīng)用的離 子液體不溶于水，微溶于有機(jī)溶劑，液體粘度較高，該產(chǎn)品市場有售。 本工藝將載體在常溫條件下浸漬于所選用的室溫離子液體中，通過物理作用使離
子液體負(fù)載于載體之上，形成固定化的室溫離子液體。再將固定化離子液體裝填于管式反
應(yīng)床空間中，形成吸附反應(yīng)床。將浸出液低流速通過吸附反應(yīng)床床層，使其中有價金屬離子
吸附于床層所負(fù)載的離子液體相中。再使用不同酸度的洗脫液對吸附了金屬離子的吸附床
層進(jìn)行洗脫操作，使金屬離子回到洗脫液中，使金屬離子得到提取回收。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是工藝操作簡單，提取效率高，操作時間短，容易實現(xiàn)多級組合，具
有高效、經(jīng)濟(jì)和對環(huán)境友好的優(yōu)勢。


圖1 :為本發(fā)明工藝流程框圖。 圖2a :—種室溫離子液體1-癸基_3-甲基咪唑六氟磷酸鹽的分子結(jié)構(gòu)式
圖2b :—種室溫離子液體1-癸基_3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的分子結(jié)構(gòu)式
圖3 :為本發(fā)明中所形成的吸附反應(yīng)床示意圖。
其中，陽離子為1-癸基_3-甲基咪唑；陰離子為六氟磷酸根或四氟硼酸根，室溫下
為液態(tài)，液體中各基團(tuán)均呈離子狀態(tài)。 圖3中，10為進(jìn)液口，4為反應(yīng)床，11為出液口。
具體實施例方式
圖1中，(1)如工序1所示，經(jīng)合成或外購得到室溫離子液體1 ，采用1-癸基_3-甲 基咪唑六氟磷酸鹽或1-癸基_3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。其具體分子結(jié)構(gòu)式如圖2a、 b所 示。 (2)如工序2所示，選用合適的無機(jī)多孔性固定化載體2，要求該載體耐酸、堿，且 具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。所選定的載體材料為硅膠、蒙脫石和活性炭。 (3)如工序3所示，將無機(jī)固定化載體浸漬于離子液體中，充分?jǐn)嚢韬箪o置48小 時。使離子液體固載率達(dá)到75%以上。得到負(fù)載了離子液體的床層填料體。
(4)如工序4所示，將負(fù)載了離子液體的床層填料體裝填到反應(yīng)床體4中。床體可 采用有機(jī)玻璃或不銹鋼材質(zhì)。床體的具體設(shè)計參數(shù)可依據(jù)裝填量大小、填料顆粒粒度和浸 出液流速進(jìn)行調(diào)整。填料的粒度一般要求在0.3 lcm之間。其具體形式如圖3所示。
(5)如工序5所示，對紅土鎳礦經(jīng)酸性浸出后所得到的浸出液5進(jìn)行元素分析，測
4定其中的有價金屬離子濃度。 浸出液中總鐵離子濃度不得高于30g/L。如超過限度要預(yù)先進(jìn)行降鐵處理。浸出 液酸度不得高于20g/L。如超過限度則要預(yù)先進(jìn)行中和處理。 (6)如工序6所示，將礦物浸出液通入吸附床，盡量降低流速，使浸出液與吸附填 料之間的接觸時間延長。 經(jīng)過吸附有50 60%的有價金屬離子會通過物理吸附作用結(jié)合在床層上。如未 達(dá)到設(shè)定的離子吸附率，可進(jìn)行循環(huán)吸附操作。經(jīng)吸附后的浸出液作為余液排出。
(7)如工序7所示，經(jīng)過吸附過程，獲得負(fù)載了有價金屬離子的反應(yīng)床7。
(8)如工序8所示，吸附過程結(jié)束后，浸出液水相中所鰲合金屬離子已部分富集于 填料載體所負(fù)載的離子液體相中。此時可在負(fù)載了有價金屬離子的反應(yīng)床中逆流通入水相 洗液，并可調(diào)節(jié)水相的酸度值。盡量降低流速，延長洗脫液與床層之間的接觸時間，并進(jìn)行 洗脫水相之間的循環(huán)。經(jīng)過解吸8過程，使金屬離子進(jìn)入水相。 (9)如工序9所示，經(jīng)過以上過程，再對水相中的有價金屬離子進(jìn)行其他工藝處 理，可得到所需的有價金屬離子9。 如圖1所示，工序3為室溫離子液體與固定化3載體的負(fù)載吸附過程。
實施例1 選用1-癸基-3_甲基咪唑六氟磷酸鹽，固定化于蒙脫石載體之上。經(jīng)過48小時 處理后，固載率可達(dá)77%。 取用氧化鎳鈷礦酸性浸出液，其pH值為3. 5，該浸出液中主要成分為012+ :3. 5g/1 ; Ni2+ :1. 2g/l ;Co2+ :0. 6g/l ;Fe2+ :3. 9g/l ;Fe3+ :9. 5g/l。 在室溫條件下，以5ml/min的流速將浸出液滴入垂直放置的吸附床，在床層底部 收集余液。循環(huán)處理2次。 采用紫外分光光度法分析吸附床中負(fù)載填料所吸附的金屬離子量。計算可知金屬
離子吸附率分別為:CU2+ :70% ;Ni2+ :81% ;C02+ :84% ;Fe2+ :55% ;Fe3+ :62%。
取出吸附床中的吸附了金屬離子的負(fù)載填料，置于燒杯中。加入體積比為i : i
的2mol/L的鹽酸，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，約3分鐘后達(dá)到反萃平衡，金屬鎳離子首先被反萃出來。 然后在反萃余液中加入體積比為1 : 1的3mol/L鹽酸，使鐵離子得到反萃。剩余液體再用 1 : l的3mol/L鹽酸進(jìn)行反萃，使鈷離子進(jìn)入水相。使所吸附的金屬離子得到逐步的洗脫。
分析洗脫液中金屬離子濃度，計算金屬離子的洗脫率，分別為Cu2+:86% ;Ni2+:
89%;Co2+ :90%;Fe2+ :85%;Fe3+ :86%。金屬離子總體回收率分別為:Cu2+ :60%;Ni2+ :73%; Co2+ :75% ;Fe2+ :50% ;Fe3+ :57%。 本發(fā)明的效果是通過紅土鎳礦浸出液與吸附了室溫離子液體吸附床之間的作 用，使浸出液中的0!2+、附2+、&)2+等金屬離子得到吸附和逐次的洗脫分離。建立了一種礦物
浸出液中有價金屬離子有效提取的新工藝。
權(quán)利要求
一種應(yīng)用固定化室溫離子液體吸附提取紅土鎳礦浸出液中有價金屬離子的工藝，其特征在于它包括以下步驟1)、對室溫離子液體1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽或1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽進(jìn)行固定化操作，將其固定于多孔性固體吸附載體上，得到負(fù)載了室溫離子液體的吸附反應(yīng)床；2)、將紅土鎳礦浸出得到的復(fù)雜成分酸性浸出液通過吸附反應(yīng)床層，進(jìn)行常溫下金屬離子吸附，提取浸出液中的有價金屬離子；3)、通過調(diào)節(jié)洗脫液酸度和流速達(dá)到金屬離子洗脫萃的目的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取紅土鎳礦浸出液中有價金屬離子的工藝，其特征在于 所述的多孔性固體吸附載體為硅膠、蒙脫石或活性炭。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提取紅土鎳礦浸出液中有價金屬離子的工藝，其特征在 于有價金屬離子為Cu2+、Ni2+、Co2+。
全文摘要
一種應(yīng)用固定化室溫離子液體吸附提取紅土鎳礦浸出液中有價金屬離子的工藝，它包括以下步驟1)對室溫離子液體1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽或1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽進(jìn)行固定化操作，將其固定于多孔性固體吸附載體上，得到負(fù)載了室溫離子液體的吸附反應(yīng)床；2)將紅土鎳礦浸出得到的復(fù)雜成分酸性浸出液通過吸附反應(yīng)床層，進(jìn)行常溫下金屬離子吸附，提取浸出液中的有價金屬離子；3)通過調(diào)節(jié)洗脫液酸度和流速達(dá)到金屬離子洗脫萃的目的。通過本發(fā)明可建立針對紅土鎳礦酸性浸出液的有效提取新工藝，充分利用低品位礦物資源，提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平，降低環(huán)境污染，提高經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明可應(yīng)用于我國現(xiàn)有低品位有色金屬礦山的開發(fā)利用。
文檔編號C22B3/00GK101736157SQ20091024269
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者劉學(xué), 劉美林, 武名麟, 武彪 申請人:北京有色金屬研究總院