專利名稱：一種硫酸鋁溶液中鐵的萃取去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體濕法冶金和無機(jī)鹽制備，尤其涉及一種硫酸鋁 溶液中鐵的萃取去除方法。
背景技術(shù)：
我國硫酸鋁工業(yè)發(fā)展迅速，但仍存在許多問題，就其品質(zhì)問題而言，我國 優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源貧乏，大部分鋁土礦含鐵量較高，因此生產(chǎn)的工業(yè)硫酸鋁的鐵
含量較高， 一般鐵含量為0.3%以上，這種高鐵硫酸鋁只能作為一般的凈水劑， 由于這類硫酸鋁中含有鐵雜質(zhì)，使得硫酸鋁表面帶有顏色，因此不能用于高級(jí) 紙張的制造，限制了其在造紙、織物等領(lǐng)域的應(yīng)用。
目前國內(nèi)無鐵硫酸鋁生產(chǎn)較為落后，主要以氫氧化鋁及硫酸為原料，但高 純度氫氧化鋁價(jià)格昂貴，使無鐵硫酸鋁的制造成本較高。由于鐵與鋁的化學(xué)性 質(zhì)相近，分離難度較大。因此，尋找一種既經(jīng)濟(jì)可行，同時(shí)能有效得到低鐵硫 酸鋁的制備方法勢(shì)在必行。
研究表明，胺類均對(duì)鐵具有較好的萃取效果和選擇性，鋁的損失很少，因 此用溶劑萃取法萃取硫酸鋁中鐵的有機(jī)萃取劑中，胺類的使用最多。由于伯胺 N-1923空間位阻較小，與鐵的結(jié)合能力較強(qiáng)，因此以煤油作為稀釋劑，伯胺 N-1923作為萃取劑萃取工業(yè)硫酸鋁中的鐵效果最好。
N-1923的萃取屬于離子締合萃取體系，它的硫酸鹽與水相中的金屬絡(luò)陰 離子依正負(fù)電荷相互吸引結(jié)合成電中性疏水化合物而被萃入有機(jī)相中。硫酸鋁 中的鐵離子與伯胺N-1923發(fā)生離子締合，生成有機(jī)金屬絡(luò)合物，從而使鐵離子從硫酸鋁溶液轉(zhuǎn)移到有機(jī)相。
氯化鈉可與伯胺及鐵的絡(luò)合物反應(yīng)，生成胺鹽，使伯胺N-1923再生，經(jīng) 萃取鐵后的有機(jī)相也可采用硫酸反萃取的辦法得到再生。
何朝暉等人(何朝暉，易文武，劉一平.伯胺萃取法生產(chǎn)無鐵硫酸鋁工藝 研究.無機(jī)鹽工業(yè)，2001， 33(6): 29-30)采用伯胺與煤油組成的萃取體系，以 1.5mol/L氯化鈉溶液作為反萃液，通過多級(jí)萃取與反萃取制備無鐵硫酸鋁，然 而多級(jí)萃取及反萃取操作比較反復(fù)，而且伯胺與煤油組成的萃取體系萃取鐵不 能使油相與水相分相，且作為反萃取劑的1.5mol/L氯化鈉溶液也存在反萃取效 果不佳的問題。
中國專利CN85100736，其名稱為自硫酸鹽溶液中萃取除鐵，給出一種用 伯胺與長鏈醇或中性磷(膦)以及惰性溶劑組成協(xié)萃體系，在弱酸性水溶液中 選擇性萃取除鐵，并用稀硫酸即可有效地反萃鐵，然而試驗(yàn)表明，作為改質(zhì)劑， 在萃取體系中長鏈醇含量越高，鐵的萃取率越低，該專利中給出的40% 70% 長鏈醇存在不利于萃取的問題，且作為反萃取劑的稀硫酸其萃取效率也較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效解決萃取分相問 題，從而縮短萃取時(shí)間，萃取率及反萃取率均較高的從硫酸鋁溶液中鐵的萃取 去除方法。
本發(fā)明的上述目的是通過如下方案予以實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供一種硫酸鋁溶液中鐵的萃取去除方法，該方法的萃取體系由伯
胺N-1923、煤油和正辛醇組成，其中伯胺N-1923為萃取劑，煤油為稀釋劑， 正辛醇為改質(zhì)劑，改質(zhì)劑正辛醇的加入可有效解決伯胺與煤油組成的萃取體系萃取鐵時(shí)所存在的不能使油相與水相分相的問題，并且縮短了萃取時(shí)間。
針對(duì)萃取體系中長鏈醇含量越高，鐵的萃取率越低的問題，本發(fā)明人還對(duì) 上述萃取體系中正辛醇的含量進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)正辛醇占整個(gè)萃取體系
的體積百分含量范圍為5% 30%時(shí)，其鐵的萃取率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)中大量 使用長鏈醇的萃取率。
本發(fā)明的萃取去除方法，為了提高萃取劑的利用率，節(jié)約成本，還可以選 擇氯化鈉溶液或者硫酸溶液作為反萃取劑，氯化鈉可與伯胺及鐵的絡(luò)合物反 應(yīng)，生成硫酸胺鹽，使伯胺N-1923再生，經(jīng)萃取鐵后的有機(jī)相也可采用硫酸 反萃取的辦法得到再生；所述氯化鈉溶液的濃度為2.0mol/L;所述硫酸溶液的 濃度為3 6mol/L，優(yōu)選4mol/L。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1 .本發(fā)明的萃取體系中采用改質(zhì)劑正辛醇能有效解決萃取分相問題，并縮 短萃取時(shí)間，同時(shí)優(yōu)化的正辛醇用量也使得鐵的萃取率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大量使用長鏈
醇的萃取率，且節(jié)約成本；
2. 本發(fā)明的萃取去除方法只需要一級(jí)處理即可得到較高的萃取率和反萃取 率，步驟簡(jiǎn)化，節(jié)約成本；
3. 本發(fā)明優(yōu)化了作為反萃取劑的氯化鈉溶液濃度和硫酸溶液濃度，從而提 高了反萃取劑的萃取效率；
4. 本發(fā)明的萃取去除方法，采用萃取體系和反萃取劑結(jié)合使用，從而使 得整個(gè)萃取體系中的有機(jī)相可循環(huán)使用，操作簡(jiǎn)便，成本低，萃取效果好；
5. —般化學(xué)分離法，分離過程復(fù)雜，鋁損失較大，分離成本高，且分離 率較低，而伯胺N-1923具有萃取性能好，選擇性高，毒性低，溶解損失小，操作環(huán)境好的特點(diǎn)，因此，伯胺N-1923萃取工業(yè)硫酸鋁溶液中的鐵是一種既 經(jīng)濟(jì)可行，同時(shí)又能有效得到低鐵硫酸鋁的方法；
6. 本發(fā)明采用氯化鈉溶液做反萃劑，與CN85100736中的硫酸反萃劑相 比，氯化鈉價(jià)廉易得，對(duì)設(shè)備腐蝕小，反萃后所得的反萃液屬于中性，易于回 收利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響；
7. 本發(fā)明采用伯胺N-1923+煤油+正辛醇的萃取體系，其萃取效果較好， 是具有應(yīng)用前景的新型萃取體系，運(yùn)用該工藝能較有效的萃取工業(yè)硫酸鋁溶液 中的鐵，同時(shí)使用適當(dāng)?shù)姆摧蛣┛墒狗摧秃蟮挠袡C(jī)相循環(huán)再用，萃取得到的無 鐵硫酸鋁產(chǎn)品符合造紙、印染等行業(yè)對(duì)硫酸鋁的低鐵要求，對(duì)實(shí)際工業(yè)應(yīng)用有 十分重要的意義。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體是實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地描述，但具體實(shí)施例并不對(duì)本 發(fā)明做任何限定。
實(shí)施例1 6均選擇工業(yè)生產(chǎn)的硫酸鋁溶液，溶液中鐵的初始濃度為 2.3g/L，該工業(yè)硫酸鋁溶液的初始pH為1.0. 實(shí)施例l
本實(shí)施例選擇伯胺N-1923+煤油十正辛醇的萃取體系,其中，伯胺N-1923 占整個(gè)萃取體系的體積百分比含量為25%，改質(zhì)劑正辛醇占整個(gè)萃取體系的體 積百分比含量為25%，萃取體系中有機(jī)相和水相的體積比(O/A)為1:2，靜 置萃取2 4min后，硫酸鋁溶液中鐵的萃取率為100%。
本實(shí)施例選擇氯化鈉溶液作為反萃取劑，氯化鈉溶液的濃度為2.0moVL， 反萃取率為98.02%。本實(shí)施例選擇硫酸溶液作為反萃取劑，硫酸溶液的濃度為4.0mol/L時(shí)， 反萃率為98.67%。 實(shí)施例2
本實(shí)施例選擇伯胺N-1923 +煤油+正辛醇的萃取體系，其中，伯胺N-1923 占整個(gè)萃取體系的體積百分比含量為25%，改質(zhì)劑正辛醇占整個(gè)萃取體系的體 積百分比含量為10%,萃取體系中有機(jī)相和水相的體積比(O/A)為1:2，靜 置萃取5 10min后，硫酸鋁溶液中鐵的萃取率為100%。
本實(shí)施例選擇氯化鈉溶液作為反萃取劑，氯化鈉溶液的濃度為2.0mol/L， 反萃取率為94.84%。
本實(shí)施例選擇硫酸溶液作為反萃取劑，硫酸溶液的濃度為4.0mol/L時(shí)， 反萃率為95.30%。
實(shí)施例3正辛醇對(duì)萃取體系的作用
本實(shí)施例通過對(duì)比萃取體系中加入正辛醇和不加入正辛醇，從而研究正辛 醇對(duì)整個(gè)萃取體系的作用。
1. 萃取體系不加入正辛醇
萃取體系為伯胺N-1923+煤油，其中，伯胺N-1923占整個(gè)萃取體系總體 積的25%，煤油占整個(gè)萃取體系總體積的75%。
用該萃取體系靜置萃取硫酸鋁溶液，發(fā)現(xiàn)水相和油相間渾濁不清，不能分相。
2. 萃取體系中加入正辛醇
萃取體系為伯胺N-1923+正辛醇+煤油，其中，伯胺N-1923占整個(gè)萃取體 系總體積的25%,煤油占整個(gè)萃取體系總體積的55%，正辛醇占整個(gè)萃取體系總體積的20%。
用該萃取體系靜置萃取硫酸鋁溶液，發(fā)現(xiàn)水相和油相分相清晰，且分相時(shí) 間僅為lmin，溶液中鐵的萃取率為100%。
由上述對(duì)比試驗(yàn)可以看出，在伯胺N-1923+煤油的萃取體系中加入改制劑 ——正辛醇，能夠有效解決萃取分相問題，并縮短萃取時(shí)間，同時(shí)得到較高的 萃取率。
實(shí)施例4正辛醇用量對(duì)萃取率的影響
如表1所示，本實(shí)施例給出不同正辛醇在萃取體系中的用量，通過對(duì)比不 同用量對(duì)鐵萃取率的影響，從而研究萃取體系中正辛醇用量的不同對(duì)萃取率的 影響。
由表l可以看出，當(dāng)萃取體系中正辛醇的用量增加時(shí)，鐵的萃取率反而下 降，因此本發(fā)明的萃取體系中正辛醇的用量不能過大，當(dāng)正辛醇占整個(gè)萃取體 系總體積小于等于30%時(shí)，可獲得較高的鐵萃取率。
表1正辛醇用量對(duì)鐵萃取率的影響
正辛醇體積含量(％)萃取率(％)
20100
3098.79
4091.96
5082.47
6074.54
7064.62實(shí)施例5氯化鈉溶液濃度不同對(duì)反萃取率的影響
本實(shí)施例選擇實(shí)施例1的萃取體系，對(duì)反萃取劑——氯化鈉溶液的濃度進(jìn) 行研究。
1. 反萃取劑選擇濃度為1.5 mol/L的氯化鈉溶液，級(jí)數(shù)為8級(jí)，最終反萃 取率約為97%;
2. 反萃取劑選擇濃度為1.5mol/L的氯化鈉溶液，級(jí)數(shù)為1級(jí)，反萃取率 約為49%;
3. 反萃取劑選擇濃度為2.0 mol/L的氯化鈉溶液，級(jí)數(shù)為1級(jí)，反萃取率 約為98%;
4. 反萃取劑選擇濃度為2.5 mol/L的氯化鈉溶液，級(jí)數(shù)為1級(jí)，反萃取率 約為64%;
由上述對(duì)比試驗(yàn)可以看出，當(dāng)作為反萃取劑的氯化鈉溶液，其濃度選擇為 2.0 mol/L時(shí)，僅僅采用一級(jí)反萃取即可實(shí)現(xiàn)較高的反萃取率，而反萃取技術(shù) 的減少可大大降低運(yùn)行成本。
實(shí)施例6硫酸溶液濃度的不同對(duì)發(fā)萃取率的影響
本實(shí)施例選擇實(shí)施例1的萃取體系，對(duì)反萃取劑——硫酸溶液的濃度進(jìn)行 研究。
1. 反萃取劑選擇濃度為2.0 mol/L的硫酸溶液，其反萃取率約為70.87%;
2. 反萃取劑選擇濃度為4.0mol/L的硫酸溶液，其反萃取率為98.67%;
3. 反萃取劑選擇濃度為6.0mol/L的硫酸溶液，其反萃取率為72.08%; 由上述對(duì)比結(jié)果可以看出，采用濃度為4.0mol/L的硫酸溶液作為反萃取
劑，可得到較好的反萃取率。
權(quán)利要求
1、一種硫酸鋁溶液中鐵的萃取去除方法，其特征在于該方法的萃取體系由伯胺N-1923、煤油和正辛醇組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述萃取去除方法，其特征在于所述正辛醇占整個(gè)萃 取體系的體積百分含量范圍為5% 30%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述萃取去除方法，其特征在于該萃取方法還包含反 萃取體系。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述萃取去除方法，其特征在于所述反萃取體系采用 氯化鈉溶液或者硫酸溶液作為反萃取劑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述萃取去除方法，其特征在于所述氯化鈉溶液的濃 度為2.0mol/L。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述萃取去除方法，其特征在于所述硫酸溶液的濃度 為3 6mol/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫酸鋁溶液中鐵的萃取去除方法，其萃取體系由伯胺N-1923、煤油和正辛醇組成，其中正辛醇占整個(gè)萃取體系的體積百分含量范圍為5％～30％。本發(fā)明還包括由氯化鈉溶液或者硫酸溶液作為反萃取劑的反萃取體系。本發(fā)明在伯胺和煤油的萃取體系中加入正辛醇，能有效解決萃取分相問題，并縮短萃取時(shí)間。本發(fā)明優(yōu)化了正辛醇的用量、氯化鈉溶液濃度和硫酸溶液濃度，從而提高了萃取效率和反萃取效率。本發(fā)明的萃取體系，能有效的萃取工業(yè)硫酸鋁溶液中的鐵，萃取得到的無鐵硫酸鋁產(chǎn)品符合造紙、印染等行業(yè)對(duì)硫酸鋁的低鐵要求，對(duì)實(shí)際工業(yè)應(yīng)用有十分重要的意義。
文檔編號(hào)C01F7/74GK101659438SQ20091019208
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者何智媚, 唐啟紅, 李明玉 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)