P204+N235体系从硫酸锌浸出液萃取除铁

成宝海，胡运梅

(长春师范大学，吉林长春130032)

P204+N235体系从硫酸锌浸出液萃取除铁

成宝海，胡运梅

(长春师范大学，吉林长春130032)

本文用P204+N235体系对硫酸锌浸出液进行萃取除铁的实验研究，分别对振荡时间、料液初始pH值、相比(O/A)和温度等因素进行研究，得出以下结论：当反应时间为150 s，初始pH值为2.1，相比(O/A)为2∶1，温度为24 ℃的条件下，硫酸锌浸出液的除铁率最高可达99.3%以上。

硫酸锌浸出率；溶剂萃取；除铁

湿法炼锌是以稀硫酸溶解含锌物料中的锌，使锌尽可能全部溶入溶液中，得到硫酸锌溶液，但原料中会有少量铁进入溶液[1-2]。溶液中的铁离子严重影响后续产品的质量，应在下一工序前将铁除去。目前，工业生产中常用的除铁方法主要有黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法[3-5]。

传统的湿法炼锌沉铁工艺操作复杂，有价金属损失大，除铁深度不够，达不到低级铁产品的要求，且沉淀渣堆积造成二次污染等问题。相对于传统工艺，本文所采用的溶剂萃取法除铁具有平衡速度快、金属分离效果好、处理能力大、金属回收率高以及操作容易实现自动控制等优点，能够较好地解决以上问题。溶剂萃取是物质在两个液相之间的传质过程，它也是从溶液中分离各种组分的有效方法。作为二烷基磷酸的二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA，国内代号：P204)，由于其水溶性小、稳定性高、与被萃取金属生成的萃合物在稀释剂中溶解度大、价廉易得等原因，在湿法冶金工业中应用最广。

1 实验部分

1.1 实验药品及仪器

本实验中采用硫酸浸出硫化锌焙烧矿制备硫酸锌溶液，有机相的组成为30%P204、25%N235、45%煤油(体积比)，溶液酸度用pH-3V型酸度计测量，铁的分析采用紫外分光光度计法测量。

1.2 实验步骤

本文研究P204-N235协同萃取体系从硫酸锌浸出液中除铁的过程。通过萃取使Fe3+从水相中转移至有机相，降低硫酸锌溶液中铁的含量。实验对振荡时间、相比值、硫酸锌料液初始pH值、温度等因素进行考察，研究各因素对硫酸锌溶液中Fe3+萃取的影响。

2 结果与讨论

2.1 振荡时间对铁萃取的影响

实验条件采用相比(O/A)为2∶1，温度20 ℃，料液初始pH=2.1，使用恒温振动器选择不同震荡时间对混合液进行振荡处理，振荡完毕后静置至完全分层，分离有机相和萃余液，分析萃余液中铁的含量，计算萃取率。实验结果如图1所示。

图1 振荡时间对铁萃取的影响

通过图1可知，随着时间的延长，铁的萃取率显著提高，说明该体系萃取铁的效率很高。当振荡时间超过150 s，萃取率超过95%，继续延长反应时间对提高铁的萃取率不再明显，所以振荡时间不宜过长，因此最佳的时间为150 s。

2.2 料液初始pH值对铁萃取的影响

在20°C，相比(O/A=)为2∶1，反应时间为150 s的条件下，改变料液酸碱度对料液进行萃取，实验结果如图2所示。

图2 料液初始pH值对铁萃取的影响

根据图2可以看出，当pH在2.0～2.1范围间，铁的萃取率最高，可达99.3%以上，当pH过高或过低时，萃取效果均有所降低。在低酸度范围萃取率随酸度的增加而增加，这是由于自由胺分子随酸度增加而减小；在高酸度范围萃取率随酸度的增加而降低，这是由于硫酸氢根的竞争萃取导致的。

2.3 相比(O/A)对铁萃取的影响

当料液初始pH为2.1，温度为20°C，振荡时间为150 s时，改变相比对料液进行萃取，实验结果如图3所示。

由图3可见，随着有机相用量的增加，铁的萃取率在不断提高。当相比为0.5∶1时，铁萃取率为38.1%；当相比增大时，萃取效果显著提升；当相比为2.5∶1时，萃取率达到99.7%。而当相比为2∶1时，萃取率为99.3%，此时既能达到较高的萃取水平，又能适当节省萃取剂消耗，降低成本。

2.4 温度对铁萃取的影响

一般来说，温度升高，溶质在水相及有机相中的溶解度都要增大，当其在有机相中的溶解度比在水相中的溶解度大时，这对萃取有利；另外，温度升高，液体粘度降低，也有利于有机相与水相的分离。当pH=2.1，相比为2∶1，在不同温度下进行振荡150 s，得到的铁萃取率与温度的关系如图4所示。

图3 相比(O/A)对铁萃取的影响

图4 温度对铁萃取的影响

由图4可见，随温度的升高，铁萃取率逐渐升高，当温度为24 ℃时，萃取率可达99%以上。

3 结论

本文通过用P204+N235体系从硫酸锌浸出液萃取除铁的实验研究，得出以下结论：温度为24 ℃，pH为2.1，相比为2∶1，振荡时间150 s，除铁率最高可达99.3%以上。

[1]彭容秋.铅锌冶金学[M].北京:科学出版社,2003:318.

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[3]陈家铺.湿法冶金中铁的分离与利用[M].北京:冶金工业出版社,1991:94,163.

[4]陈家铺.湿法冶金手册[M].北京:冶金工业出版社,2005:722-732.

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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

吉林省教育厅课题“铜渣中有价铁回收工艺研究”(吉教科合字[2015]第360号)。

成宝海(1982- )，男，讲师，博士研究生，从事有色金属冶金研究。

TF8

A

2095-7602(2017)08-0066-03