[发明专利]一种酸性萃取剂萃取金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酸性萃取剂萃取金属离子的方法。

背景技术

酸性萃取剂被广泛应用于金属萃取分离行业。酸性萃取剂在萃取分离过程中将萃取剂中阳离子与待萃取元素进行离子交换，萃取剂负载了待萃取元素，而阳离子（氢离子）进入萃余液中；为了提高和稳定酸性萃取剂的离子负载量及分离系数，大部分酸性萃取剂都需要在萃取前用氢氧化钠或氨水进行皂化，即将酸性萃取剂的阳离子氢离子用钠离子或铵离子替换，称为钠皂或氨皂。目前钠皂或氨皂技术在我国应用极为广泛，技术也很成熟。如最常用的皂化P507、P204、Cyanex272、环烷酸等酸性萃取剂在盐酸体系中分离金属元素。该方面的技术国内已有许多资料进行了报道，如：《稀土》（徐光宪主编，第2版（上册），冶金工业出版社，2002）中提到皂化环烷酸盐酸体系分离提纯氧化钇工艺、皂化P204萃取剂系统分离轻中稀土工艺、氨化P507进行稀土元素分组及单一稀土提纯。

酸性萃取剂负载金属离子一般先将酸性萃取剂皂化，然后将皂化后的萃取剂与含金属离子的溶液在一定pH条件下萃取，将金属离子萃取进入萃取剂中，其化学方程式为：

酸溶解金属离子：MeCO₃、MeO或Me（OH）+ H⁺ → Meⁿ⁺

皂化：HA+ Kⁿ⁺ → KA_n + H⁺(Kⁿ⁺为碱金属、碱土金属或铵离子、HA为酸性萃取剂)

萃取：KA_n+ Meⁿ⁺ → MeA_n + Kⁿ⁺ (Me 为金属元素、KA_n为皂化后的萃取剂)

从上述化学方程式可以看出，酸性萃取剂负载金属离子包括三个过程：1)金属溶解；2)皂化；3)萃取。首先采用酸将金属从固态化合物变为溶液离子形态，然后采用皂化萃取剂后，将酸性萃取剂中的氢离子用阳离子（碱金属、碱土金属或铵离子）替代，最后将皂化后的酸性萃取剂萃取金属离子。该方法使酸性萃取剂在溶液中萃取金属离子过程有阳离子交换出来，溶液体系酸度不发生变化，金属离子萃取能力也稳定。

该方法具有一些优点，但也存在许多缺点，如：1)萃取过程中皂化萃取剂的阳离子进入萃余液中，这些阳离子将会对环境造成污染；2)皂化酸性萃取剂需要大量的碱；3)许多金属必须从固态物变为溶液，需要消耗大量的酸；4)有些萃取剂萃取金属离子效率低；5)萃取剂萃取金属离子需要的多级萃取槽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、经济、环保的酸性萃取剂萃取金属离子的方法。

本发明由以下步骤组成：

1）含被萃取的金属的金属碳酸盐、金属氢氧化物或金属氧化物中的一种或几种与水混合搅拌，制成1~80%wt的浆料；

2）将上述浆料与酸性萃取剂按体积比0.001~1:1进行搅拌，然后静置，分离萃取液与水相，萃取液负载了被萃取的金属，完成萃取，萃余液返回用于制备浆料。

所述的酸性萃取剂为P507、P204、Cyanex272或环烷酸。

所述的金属为镍、钴或稀土中的一种或几种。

本发明的理论依据如下：

酸性萃取剂在萃取金属离子过程中的化学方程式为：

酸溶解金属离子：MeCO₃、MeO或Me（OH）+ H⁺ → Meⁿ⁺

萃取：HA+ Meⁿ⁺ → MeA_n + H⁺ (Me为金属元素、HA为酸性萃取剂)

从上述化学方程式可以看出，首先需要采用酸将金属从固态化合物变为溶液离子形态，然后酸性萃取剂在溶液中萃取金属离子。酸性萃取剂在萃取过程中将氢离子交换出来，溶液体系酸度发生变化，金属离子萃取能力也发生变化。

本发明直接采用被萃取的金属碳酸盐、金属氢氧化物或金属氧化物，将溶解、皂化和萃取合并为一个过程，本质为酸性物质与碱性物质的中和反应，其化学方程式为：

HA+ MeCO₃、MeO或Me（OH） → MeA_n + H₂O (Me 为金属元素、HA为酸性萃取剂)