P204+N235體系從硫酸鋅浸出液萃取除鐵

成寶海，胡運梅

(長春師范大學，吉林長春130032)

P204+N235體系從硫酸鋅浸出液萃取除鐵

成寶海，胡運梅

(長春師范大學，吉林長春130032)

本文用P204+N235體系對硫酸鋅浸出液進行萃取除鐵的實驗研究，分別對振蕩時間、料液初始pH值、相比(O/A)和溫度等因素進行研究，得出以下結論：當反應時間為150 s，初始pH值為2.1，相比(O/A)為2∶1，溫度為24 ℃的條件下，硫酸鋅浸出液的除鐵率最高可達99.3%以上。

硫酸鋅浸出率；溶劑萃取；除鐵

濕法煉鋅是以稀硫酸溶解含鋅物料中的鋅，使鋅盡可能全部溶入溶液中，得到硫酸鋅溶液，但原料中會有少量鐵進入溶液[1-2]。溶液中的鐵離子嚴重影響后續產品的質量，應在下一工序前將鐵除去。目前，工業生產中常用的除鐵方法主要有黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法[3-5]。

傳統的濕法煉鋅沉鐵工藝操作復雜，有價金屬損失大，除鐵深度不夠，達不到低級鐵產品的要求，且沉淀渣堆積造成二次污染等問題。相對于傳統工藝，本文所采用的溶劑萃取法除鐵具有平衡速度快、金屬分離效果好、處理能力大、金屬回收率高以及操作容易實現自動控制等優點，能夠較好地解決以上問題。溶劑萃取是物質在兩個液相之間的傳質過程，它也是從溶液中分離各種組分的有效方法。作為二烷基磷酸的二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA，國內代號：P204)，由于其水溶性小、穩定性高、與被萃取金屬生成的萃合物在稀釋劑中溶解度大、價廉易得等原因，在濕法冶金工業中應用最廣。

1 實驗部分

1.1 實驗藥品及儀器

本實驗中采用硫酸浸出硫化鋅焙燒礦制備硫酸鋅溶液，有機相的組成為30%P204、25%N235、45%煤油(體積比)，溶液酸度用pH-3V型酸度計測量，鐵的分析采用紫外分光光度計法測量。

1.2 實驗步驟

本文研究P204-N235協同萃取體系從硫酸鋅浸出液中除鐵的過程。通過萃取使Fe3+從水相中轉移至有機相，降低硫酸鋅溶液中鐵的含量。實驗對振蕩時間、相比值、硫酸鋅料液初始pH值、溫度等因素進行考察，研究各因素對硫酸鋅溶液中Fe3+萃取的影響。

2 結果與討論

2.1 振蕩時間對鐵萃取的影響

實驗條件采用相比(O/A)為2∶1，溫度20 ℃，料液初始pH=2.1，使用恒溫振動器選擇不同震蕩時間對混合液進行振蕩處理，振蕩完畢后靜置至完全分層，分離有機相和萃余液，分析萃余液中鐵的含量，計算萃取率。實驗結果如圖1所示。

圖1 振蕩時間對鐵萃取的影響

通過圖1可知，隨著時間的延長，鐵的萃取率顯著提高，說明該體系萃取鐵的效率很高。當振蕩時間超過150 s，萃取率超過95%，繼續延長反應時間對提高鐵的萃取率不再明顯，所以振蕩時間不宜過長，因此最佳的時間為150 s。

2.2 料液初始pH值對鐵萃取的影響

在20°C，相比(O/A=)為2∶1，反應時間為150 s的條件下，改變料液酸堿度對料液進行萃取，實驗結果如圖2所示。

圖2 料液初始pH值對鐵萃取的影響

根據圖2可以看出，當pH在2.0～2.1范圍間，鐵的萃取率最高，可達99.3%以上，當pH過高或過低時，萃取效果均有所降低。在低酸度范圍萃取率隨酸度的增加而增加，這是由于自由胺分子隨酸度增加而減小；在高酸度范圍萃取率隨酸度的增加而降低，這是由于硫酸氫根的競爭萃取導致的。

2.3 相比(O/A)對鐵萃取的影響

當料液初始pH為2.1，溫度為20°C，振蕩時間為150 s時，改變相比對料液進行萃取，實驗結果如圖3所示。

由圖3可見，隨著有機相用量的增加，鐵的萃取率在不斷提高。當相比為0.5∶1時，鐵萃取率為38.1%；當相比增大時，萃取效果顯著提升；當相比為2.5∶1時，萃取率達到99.7%。而當相比為2∶1時，萃取率為99.3%，此時既能達到較高的萃取水平，又能適當節省萃取劑消耗，降低成本。

2.4 溫度對鐵萃取的影響

一般來說，溫度升高，溶質在水相及有機相中的溶解度都要增大，當其在有機相中的溶解度比在水相中的溶解度大時，這對萃取有利；另外，溫度升高，液體粘度降低，也有利于有機相與水相的分離。當pH=2.1，相比為2∶1，在不同溫度下進行振蕩150 s，得到的鐵萃取率與溫度的關系如圖4所示。

圖3 相比(O/A)對鐵萃取的影響

圖4 溫度對鐵萃取的影響

由圖4可見，隨溫度的升高，鐵萃取率逐漸升高，當溫度為24 ℃時，萃取率可達99%以上。

3 結論

本文通過用P204+N235體系從硫酸鋅浸出液萃取除鐵的實驗研究，得出以下結論：溫度為24 ℃，pH為2.1，相比為2∶1，振蕩時間150 s，除鐵率最高可達99.3%以上。

[1]彭容秋.鉛鋅冶金學[M].北京:科學出版社,2003:318.

[2]關亞君.濕法煉鋅常規工藝鐵的浸出及沉鐵pH值的研究[J].稀有金屬,2006(3):419-422.

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Experimental Study on Removal of Iron From Leaching Solution of Zinc Sulfate by P204+N235 System

CHENG Bao-hai,HU Yun-mei

(Changchun Normal University，Changchun Jilin 130032，China)

In this paper, the removal of iron from leaching solution of zinc sulfate by P204+N235 system was studied. The factors such as reaction time, initial pH, O/A and temperature were studied. The conclusions are as follows: when the reaction time is 150 s, the initial pH is 2.1,O/A is 2∶1 and the temperature is 24 ℃, the removal rate of iron is above 99.3%.

leaching solution of zinc sulfate; solvent extraction; removal of iron

2017-05-06

吉林省教育廳課題“銅渣中有價鐵回收工藝研究”(吉教科合字[2015]第360號)。

成寶海(1982- )，男，講師，博士研究生，從事有色金屬冶金研究。

TF8

A

2095-7602(2017)08-0066-03