[发明专利]一种用于多金属溶液萃取分离的酸碱耦合萃取体系及其应用

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种用于促进多金属溶液萃取分离的酸碱耦合萃取体系，以及所述酸碱耦合萃取体系在多金属溶液中金属萃取分离中的应用；属于有色金属的溶剂萃取分离技术领域。

背景技术

我国镍、钴、铜、锌等紧缺战略有色金属资源中很大部分为非传统难处理资源，包括各种低品位复杂矿、氧化矿、采选冶过程中产生的尾矿、废渣和废石、海底锰结核资源等。多金属共伴生是我国镍、钴、铜、锌等紧缺战略有色金属资源的主要特点，已探明的矿产资源中难选、难冶的低品位氧化矿和多金属复杂矿占60％以上，如金川多金属共生硫化铜镍矿、云南兰坪的铜锌氧化硫化混合矿等，多具有类质同相、碱性脉石含量高等特点，金属综合利用率低。湿法冶金技术广泛用于提高共伴生资源的综合利用率；其中，多金属复杂溶液中有价金属的高效分离是实现共伴生资源综合利用的关键。

溶剂萃取是一种高效的金属分离技术，目前已广泛用于核燃料的体提取、稀土元素的分离和有色金属的提取。近年来，针对各种金属离子的高效萃取剂的开发为萃取技术在有色金属湿法冶金中的广泛应用奠定了坚实的基础，镍、铜湿法冶金的成功极大地促进了萃取技术在有色金属湿法冶金中的发展。然而，由于新型萃取剂的开发非常昂贵、耗时，产品的市场不稳定，导致国内外的萃取剂制造商研发新萃取剂的积极性不高，面对越来越复杂的多金属溶液体系，很难找到适合各种溶液的特效萃取体系。

一些研究及实践表明，采用现有商业萃取剂组成混合萃取体系，可明显改善萃取体系的热力学和动力学性能，增大分配比，提高萃取饱和容量，实现溶液中金属离子的高效萃取，如魏志聪等采用2-羟基-5-壬基苯甲醛肟与中性含膦有机化合物混合可有效提高氨性溶液中锌的萃取(CN103710547A)、陈启元等采用高位阻β-二酮与有机羟肟类化合物混合促进氨性溶液中锌的萃取(CN101560601A)；部分商业萃取剂也是采用两种或多种萃取剂组成，如LIX64N(LIX65N+LIX63)、LIX973(LIX84+LIX860)、LIX984(LIX860+LIX84)等。然而，现有混合萃取体系主要由酸性萃取剂与酸性或与中性萃取剂组成，虽然可有效改善金属离子的萃取行为，但萃取剂的各组分通常对复杂溶液中的多种金属离子均具有萃取能力，很难实现金属离子的高效分离。通过加入其它组分与萃取剂相互作用，从而降低萃取剂对部分金属离子的萃取能力，是一种促进多金属复杂溶液萃取分离的新思路。

发明内容

针对复杂多金属溶液萃取分离的现状，本发明的第一个目的是在于提供一种萃取剂由碱性萃取剂和酸性萃取剂组成的酸碱耦合萃取体系，其萃取能力可调，适用于多金属溶液中的各种金属高效选择性分离。

本发明的另一个目的是在于提供所述酸碱耦合萃取体系的应用，将其应用于包含铜、钴、镍、锌等多金属溶液中各种金属离子的萃取分离，具有选择性萃取分离效果，特别适用于多金属溶液中Zn/Cu、Ni/Co或Cu/Ni的选择性分离。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于多金属溶液萃取分离的酸碱耦合萃取体系，包含萃取剂和稀释剂，所述的萃取剂由碱性萃取剂和酸性萃取剂组成。

优选的方案，萃取剂中碱性萃取剂和酸性萃取剂摩尔比为1～9:1～5，根据要分离的金属离子种类以及选择的不同萃取剂组合，可以对碱性萃取剂和酸性萃取剂的摩尔比例在该范围内进行适当的调节。

较优选的方案，碱性萃取剂为三辛基甲基氯化铵、三己基十四烷基氯化膦、三正辛基氧膦、磷酸三丁酯、三(2-乙基己基)磷酸酯和三辛胺中的至少一种。三辛基甲基氯化铵(商品名Aliquat336)、三己基十四烷基氯化膦(商品名Cyphos IL101)等为强碱性萃取剂；三正辛基氧膦(商品名Cyanex923)、磷酸三丁酯(TBP)、三(2-乙基己基)磷酸酯(TEHP)、三辛胺(TOA)等为路易斯碱萃取剂。

较优选的方案，酸性萃取剂为双(2-乙基己基)磷酸酯、二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸、二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸、1-苯基-1,3-癸二酮和2-羟基-5-壬基苯乙酮肟中的至少一种。双(2-乙基己基)磷酸酯(商品名D2EHPA)、二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸(商品名Cyanex272)、二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸(商品名Cyanex302)等为强酸性萃取剂。1-苯基-1,3-癸二酮(商品名LIX54)、2-羟基-5-壬基苯乙酮肟(商品名LIX84)等为弱酸性(螯合)萃取剂。

优选的方案，稀释剂为磺化煤油。