用氟化铵除P204有机相中铁的试验研究

杨明华，詹有北，柯兆华

（1.江西自立环保科技有限公司，江西 抚州 344000；2.江西省有色金属再生利用工程技术研究中心，江西抚州 344000）

用氟化铵除P204有机相中铁的试验研究

杨明华1，詹有北2，柯兆华2

（1.江西自立环保科技有限公司，江西 抚州 344000；2.江西省有色金属再生利用工程技术研究中心，江西抚州 344000）

P204中含铁高对有机相分相及占用有机相中的空位有很大影响。高效、简便地脱除P204中的铁对生产具有积极作用。采用氟化铵除P204有机相中铁的试验，试验考察了氟化铵的浓度、反萃时间、反萃时氟化铵与有机相相比、反萃的温度等因素对氟化铵反铁效率的影响。结果表明：当氟化铵溶液3 mol／L、O／A＝2∶1、反应时间 t≥3 min、反应温度55℃时，氟化铵对 P204中的铁反萃效果最佳，反铁率大于98%。

氟化铵；P204；除铁；再生；反萃

萃取技术的飞速发展，使得在处理一些低品位矿产及废料回收中发挥越来越重要的作用。在湿法冶炼中用P204作为萃取剂得到广泛运用，特别是在铜、锌、镍、钴等湿法冶金中。P204对铁的萃取能力很强，铁与P204形成十分稳定的络合物。工业运用中发现，几乎都存在反铁难的问题。生产上常用的反铁剂为盐酸和草酸。用盐酸做反萃剂时，要求盐酸浓度高，一般6～10 mol／L，同时采用错流多级反萃才达到深度除铁效果，但用盐酸做反萃剂时，生产上出现挥发盐酸酸雾大、生产环境差、设备腐蚀厉害、同时盐酸用量大、废酸回收困难、净化成本高等特点。采用草酸做反萃剂时也有铁分离和草酸回收工艺复杂的问题［1～3］。

对酸性磷酸酯萃取反铁很多科研机构和高校也做了很多研究。中国科学院化工冶金研究所提出在酸性磷酸萃取剂中添加胺类萃取剂混合萃取时，依据相转移反萃原理用硫酸亚铁能大大提高反铁率，反铁效率能达到65%。江西理工大学工程研究院杨幼明等研究用EDTA将有机相中的铁络合形成络合物除去，除铁效率达到97.15%。中南大学王学文等研究的用盐酸－氯化物的混合体系作为反萃剂，反萃效果能达到85%以上。中南大学肖纯等采用铁粉和硫酸还原反铁，反铁率达到73%以上［4～9］。

采用萃取剂添加胺类萃取剂时，在萃取其它金属时会对P204萃取的分配比有影响，用EDTA反铁则反铁剂成本高，用盐酸－氯化物和铁粉还原法则反萃作业时间长，对萃取有机相剂占用量大，总之每种方法都有它的特点也有它的局限性。根据生产的需要，选择适合工艺要求的反铁方式是很有必要的。

本试验研究采用氟化铵做反铁剂，用氨水作为再生剂，从P204有机相中反萃除铁方法具有反铁成本低、作业时间短、反铁效率高等特点，为生产提供一种高效、便捷的反铁方式。

用氟化铵对P204有机相进行反铁的原理：氟化铵与有机相中的铁形成白色沉淀物六氟铁酸铵，而六氟铁酸铵用氨水调pH值至8.5后，白色沉淀物转变为红色沉淀物。这个过程的方程式为：

从方程式中看出，氟化铵反铁过程氟化铵得到再生，继续返回当反萃剂，而实际消耗的是氨水。

1 试 验

1.1 原料、试剂及试验设备

试验中的P204为含铁的负载有机相（生产上自取的有机相，有机相中含铁浓度为4.58 g／L，其它杂质微量，视作无）；氟化铵为分析纯；水为蒸馏水。

试验设备：DZKW恒温水浴锅、DJ1C－120W増力搅拌器、JE501电子天平、分液漏斗、平底烧杯、直筒量杯、水银温度计等仪器若干。

1.2 分析方法

有机相的含铁量测量采用在电炉上将有机相完全碳化后，再用高氯酸将残留物溶解后定容用原子吸收分光光度计测铁含量，水相的含铁测量采用重络酸钾滴定法。

1.3 试验方法

将含铁有机相（含铁浓度为4.58 g／L）与1mol／L、2 mol／L、3 mol／L浓度的氟化铵在 20℃、35℃、45℃、55℃温度下，按着 O／A＝1、O／A＝2、O／A＝3、O／A＝4、O／A＝5的相比和 1 min、2 min、3 min、4 min、5 min时间进行搅拌后，待分相完全后取有机相进行测定铁浓度。

2 试验结果与讨论

2.1 不同反萃温度对反萃过程的影响

为了能保证氟化铵反铁能够有效进行，首先确保反铁后形成的沉淀对有机相没有影响，有机相在有微颗粒或胶状物时容易引起乳化、不分相或形成第三相。在萃取过程中温度对有机相分相具有很好的帮助，试验考察不同的温度对反萃过程的影响情况。

配置2 mol／L氟化铵，按有机相油水比O／A＝2∶1时，考察在20℃、35℃、45℃、55℃混合后有机相澄清分相情况，结果见表1。

表1 不同反萃温度对反萃过程的影响

从表1对比试验可以看出，氟化铵反铁过程中，温度对整个过程影响很大，温度越高对反萃的分相越快，同时有机相中夹带的沉淀物越少。考虑到有机相物的闪点，试验温度控制在60℃内比较合理，试验结果显示氟化铵反铁工艺在常温下进行无法达到生产要求，而在55℃时分相好、分相时间短，达到生产要求。

2.2 氟化铵浓度对P204有机相反铁效果的影响

在混合温度55℃、按照油水比O∶A＝2∶1的，反应时间 5 min的条件下，考察 1 mol／L、2 mol／L、3 mol／L的氟化铵对P204有机相的反铁效率情况，结果如图1所示。

图1 不同浓度的氟化铵对反铁率的影响

从图1数据看出，当氟化铵浓度达到3 mol／L时反铁效率最高，有机相中的铁基本被全部反萃下来。而1 mol／L的氟化铵反萃效率差，2 mol／L的反萃效果可以根据生产情况参考。

2.3 P204有机相与氟化铵的油水比对有机相反铁的影响

在反萃过程中相比是一个很关键的参数，确定好相比是保证生产稳定的一个重要指标。在混合温度55℃、搅拌时间5 min，考察3 mol／L氟化铵溶液与有机相不同的油水比对反铁效率的影响，结果如图2所示。

图2 不同的相比对反铁率的影响

从图2结果可以看出在有机相与水相比例在1∶1～3∶1时氟化铵反铁效率均大于90%，当相比越大，反铁效率越低。从结果看出相比2∶1时反铁效率最高达到99%，效果非常明显。

2.4 混合时间对氟化铵反铁效率的影响

混合时间的长短主要是油相和水相在混合室停留的时间长短，而停留时间的长短也取决于混合室的大小。现在的萃取混合室一般两相停留时间都在1.5～10 min内，太短影响混合效率，太长对混合室大小要求高，甚至要搞多级混合。考察氟化铵反铁的时间也是看能否很好地适应生产要求。在混合温度为55℃、油水比 O∶A＝2∶1，3 mol／L氟化铵在不同的混合时间对有机相反铁效率的影响结果如图3所示。

图3 不同混合时间对氟化铵反铁效率的影响

从图3可以看出，混合时间1 min反铁效率就达到96.9%，氟化铵反铁可以在短时间内就能达到很好的效果，说明氟化铵反铁对时间的适应性很强，能很好地满足生产要求。

3 结 论

1.用3 mol／L氟化铵在55℃的温度下、混合时间大于3 min、油水比为2∶1时，氟化铵的反铁率达到98%以上，有机相中的铁含量低于0.08 g／L，达到深度除铁的要求。

2.在反萃过程中对温度有要求，生产上需要对反萃混合段或澄清段进行加热或换热处理，才能保证有机相与水相很好地分离，同时在反萃过程中形成大量的白色沉淀物，对反萃段的混合室和澄清室都需要设计有排渣功能，对萃取箱要求比较高，需要做特殊设计；同时用氟化铵反铁后的有机相相当于被铵皂化，反萃后的有机相中带了大量的氨根，用空载的有机相去萃取别的金属时氨根会析出在萃余液中，使生产系统中的氨根积累。

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Analysis of Using Ammonium Fluoride to Strip Iron from P204

YANG Ming-hua1，ZHAN You-bei2，KE Zhao-hua2
（1.Jiangxi Self-independengce Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Fuzhou 344000，China；2.Jiangxi Research Center of NonferrousMetals Recycling Engineering，Fuzhou 344000，China）

The high iron content in P204 has a great impact on the separation of organic phase and the occupancy of organic vacancies.An efficient and simple way of stripping iron from P204 will have a positive effect on production.The stripping of iron from P204 was analyzed with ammonium fluoride.The influence of operation parameters，including the concentration of ammonium fluoride，stripping time，ratio between ammonium fluoride and P204 organic phase，aswell as temperature，on the efficiency of stripping iron were investigated.The stripping ratio of iron can achieve＞98%with the optimized operating parameters，under the conditions of 3 mol／L concentration of ammonium fluoride，2∶1 of O／A ratio，≥3 min of operation time and 55℃ of reaction temperature.

ammonium fluoride；P204；remove iron；regeneration；stripping

TF804.2

A

1003－5540（2017）06－0034－03

杨明华（1986－），男，助理工程师，主要从事有色金属冶金研究工作。

2017－10－18