从某低品位稀有、稀土复合矿浸出液中萃取铍的实验研究

朱 薇，刘志强，陈怀杰

（广州有色金属研究院，广东 广州 510651）

从某低品位稀有、稀土复合矿浸出液中萃取铍的实验研究

朱 薇，刘志强，陈怀杰

（广州有色金属研究院，广东 广州 510651）

初步探讨了用一种新型萃取剂NA处理某低品位稀有、稀土复合矿（BeO品位3%）的浸出液（Be质量浓度为4～6 g/L），可获得品位达99．5%的工业氧化铍，并通过萃取、洗涤、反萃实验初步确定了各实验因素指标．

铍；萃取；分离

铍是一种重要的战略资源．铍及其合金被广泛应用于核工业、航空航天、电子工业、光学元件、机械制造等领域，是各高科技领域必需的高新材料[1]．长期以来，获得工业应用的铍冶金方法仅有硫酸法和氟化法两种，其中大部分都使用化学法除杂．美国于六十年代开始采用硫酸－萃取流程，即使用P204萃取Be及阳离子杂质，反萃后再用化学法除Fe，Al等杂质，该法无法处理高铝、高铁的含铍矿物[2－5]．

近年来，铍工业的主要原料——绿柱石（BeO 14%）资源日益短缺，无法满足生产需求．其它替代资源均为低品位含铍矿物，并且杂质含量高，P204萃取法无法适应这些矿物的处理，从而使铍冶炼技术的改进和发展迫在眉睫[1，6－8]．

我研究所在研究某低品位稀有、稀土复合矿（BeO含量3%）的过程中，发现萃取剂NA在一定条件下对铍有较强的萃取能力，可同时实现铍的富集以及与铝、铁的深度分离．通过该方式获得的含铍产品——工业氧化铍，品位达99．5%，主要技术指标达到工业氧化铍（YS/T572－2007）的要求．

1 实验方法

1．1 实验原料

实验中使用的原料液为某低品位稀有、稀土复合矿的酸性浸出液，其主要成分列于表1．实验中，使用的萃取剂为0．4 mol·L－1的 NA，稀释剂为煤油．

表1 浸出液主要成分及含量

1．2 实验方法

萃取实验中，使用机械搅拌装置将有机相与浸出液进行混合，用分液漏斗滴加助萃剂A，取样后用电子p H计检测水相p H值．反萃实验中，使用125 m L分液漏斗及卧式电子振荡器混合负载有机相和反萃剂，静置分层取样后用电子p H计检测水相p H值．

1．3 分析方法

采用法国JY公司ULTIMA－2ICP光谱仪检测有机相与水相中的Be，Fe，Al．

2 结果与讨论

2．1 萃 取

调节萃取料液p H值至3．5左右，有机相与水相体积之比V（O）∶V（A）＝3∶1的条件下用NA进行萃取，萃取过程中滴加助萃剂A，分别测量不同萃取p H值终点时萃余液中各金属离子浓度，结果如图1所示．由图1可知，随着溶液p H值的增加，Be的萃取率逐步提高，Al的萃取率先增大后减小，Fe的萃取率是逐步增大的．由于Fe2＋在p H＞5时就开始沉淀，而且萃取分层后溶液底部有极少量的絮状沉淀，故不排除Fe2＋生成沉淀的可能性，需要对有机相进行铁含量分析，并通过计算来确定．

实验中，NA可以同时萃取料液中的Be和Al，但NA与Be的结合能力大于Al，随着溶液p H值升高，已萃入NA中的Al又被溶液中的Be取代．当p H＞6．2时，Al的萃取率显著降低，即Be取代NA上Al的能力显著提升．综上所述，提高p H值有利于Be的萃取，且NA对Be的萃取能力优于Al．

图1 不同p H值终点时各元素萃取实验结果

2．2 负载NA硫酸洗涤

取2 L负载NA，用500 mL 2．5 mol/L硫酸搅洗30 min，相比V（O）∶V（A）＝4∶1，硫酸洗涤实验结果见表2．由表2可知，通过酸洗，负载有机相上的Fe和Al基本被洗脱下来，而Be仍留在有机相中．因此，通过酸洗可实现Be与Fe，Al的深度分离．

表2 硫酸洗涤NA的探索试验结果

2．3 反萃剂的选择

为了寻找合适的反萃剂及其使用浓度，进行了探索实验．反萃搅拌时间为30 min，结果列于表3．

由表3可知，所选用的反萃剂反萃铍能力大小的顺序为：NaOH＞碳酸铵＞硫酸＞盐酸＞氨水．故选取氢氧化钠作为铍的反萃剂．当氢氧化钠浓度大于5 mol/L时，相比V（O）∶V（A）越小，对Be反萃越有利．

另根据实验8计算可知，反萃剂NaOH与负载有机相中Be2＋的摩尔比大于30，即NaOH需过量很多，方可使R—Be键断裂．

氢氧化钠反萃Be的实验现象列于表4．表4中的实验现象从另一角度验证了：相比V（O）∶V（A）越小，越有利于Be的反萃；但相比V（O）∶V（A）又不能过小，过小则总摩尔数之比n（NaOH）∶n（Be）过大，分层时为三相．因为当反萃剂用量一定时，相比越小，有机相中需要被反萃的Be2＋越少，将有足够的OH－与之反应生成BeO22－，从而使Be进入水相；当缺乏足够的OH－时，进入水相的Be则会生成白色沉淀Be（OH）2，阻碍反萃的顺利进行．而当总摩尔数比n（NaOH）∶n（Be）过大时，可能形成了微状乳液，导致了三相的生成，详细情况及原理需要通过进一步深入实验来探讨．综上所述，反萃剂氢氧化钠必须大量过量，同时使相比V（O）∶V（A）在某一范围内，Be的反萃效果较好．

表3 不同浓度、不同试剂反萃负载NA的试验结果

表4 氢氧化钠反萃实验结果

2．4 单级反萃考察相比对分相的影响

在不同相比条件下，用不同浓度的NaOH反萃负载NA，NA含Be 1．09 g/L，振荡30 min，实验结果列于表5．

表5 NaOH反萃Be的实验结果

由表4、表5可知，在NA含Be 1．09 g/L的情况下，NaOH的浓度需为6 mol/L，且相比V（O）∶V（A）不大于3．5∶1，才能分为清晰两相．在分层为两相或三相的相比范围内，分相时间均分别随相比的增大而缩短．

3 结 论

用NA萃取酸性浸出液中的铍是可行的．萃取终点p H值大于6．2，Be萃取率可达95%以上；通过酸洗实现了Be与Fe和Al的深度分离；反萃剂以NaOH为宜，浓度不可低于5 mol/L，相比V（O）∶V（A）亦不能过大．

目前，我研究所仅对NA在酸性体系中萃取Be进行了初步研究，其萃取与反萃的机理需要通过进一步深入探索来确定．

[1]王云贵，李静，李振军．铍工业现状与持续发展[C]//第五届全国稀有金属学术交流会．长沙：中国有色金属学会稀有金属委员会，2006：31．

[2]李春雷．浅谈氧化铍的应用市场与生产技术现状[J]．新疆有色金属，2007（4）：31－33．

[3]李振军．金属铍冶炼进展[J]．中国有色冶金，2006（6）：18－23．

[4]符剑刚，蒋进光，李爱民，等．从含铍矿石中提取铍的研究现状[J]．稀有金属与硬质合金，2009，37（1）：40－44．

[5]吴源道．铍——性质、生产和应用[M]．北京：冶金工业出版社，1986．

[6]李振军，成泉辉．铍冶金十年进展报告[C]//第五届全国稀有金属学术交流会．长沙：中国有色金属学会稀有金属委员会，2006：365．

[7]成泉辉．非绿柱石铍矿生产工业氧化铍的工艺研究与实践[J]．中国有色冶金，2006（6）：24－27．

[8]全俊，李诚星．我国铍冶金工艺发展概况[J]．稀有金属与硬质合金，2002，30（3）：48－49．

Study on beryllium extraction from leaching solution with low－grade rare metal and rare earth complex mineral

ZHU Wei，LIU Zhi－qiang，CHEN Huai－jie
（Research Institute of Non－ferrous Metals，Guangzhou 510650，China）

We discussed a method in this paper．The method is used to access to industrial beryllium oxide（grade of 99．5%）from leaching solution（Be 4－6 g/L）with low－grad rare metal and rare earth complex ore（BeO 3%wt）by new extractant NA．We prelimilary determined the experimental factors and indexes by extracting，eluting and counter－extracting experiments．

beryllium；extraction；seperation

TF804．2

A

1673－9981（2010）04－0387－04

2010－10－11

朱薇（1981—），女，湖南长沙人，硕士．