用萃取法分离包头稀土矿硫酸浸出液中的铁

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.01.018 第18卷第1期 北京科技大学学报 Vol.18 No.1 19962 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.199% 用萃取法分离包头稀土矿硫酸浸出液中的铁 张新)赵保东2)孙根生)林晶)江靓2) 1)北京科技大学物理化学系，北京1000832)北京大学分校化学系，北京100083 摘要研究了用萃取法直接从包头硫酸没出液中分离稀土与铁，稀土的回收率达到99%以上； 分离后的溶液F(Ⅲ)<0.011g/1,避免了用沉淀法除铁时，由于稀土共沉而损失10%的稀土.同 时还提出了萃合物的组成· 关键词萃取，疏酸浸出液，稀土，铁 中图分类号TF111.3 关于用二(2-乙基己基)磷酸（简称HDEHP)萃取稀土和F(Ⅲ）的研究工作分别 都有大量报道，有的已用于生产中，但直接用包头稀土矿浸出液进行分离铁与稀土的研究还 比较少，斗.目前该浸出液一般采用MgO调pH并沉淀铁31，此法由于稀土发生共沉现象严 重，使稀土损失10%左右，并且原工艺在稀土元素分组后还得用N0?第二次除铁·为此 本文研究了用HDEHP和TBP共12级萃取分离铁的工艺，使稀土回收率达到99%以上， Fe(Ⅲ)含量<0.01lg/1,同时初步推断了萃合物的组成. 1实验部分 11试剂和设备 硫酸稀土料液：包头稀土三厂水浸液或人工配制含铁料液；HDEHP:天津化工厂；磺化 煤油：上海化工厂；TBP等药品全部为分析纯.设备有：康氏振荡器，TBP色谱柱. 1.2分析方法 混合稀土元素草酸沉淀分离EDTA滴定或TBP萃淋树脂色谱柱分离F(Ⅲ)与稀土，然 后EDTA容量法测定混合稀土总量， Fe3+的测定：以二苯胺磺钠为指示剂，K,Cr,O,氧化还原滴定法测溶液中Fe3+的含量. 13实验内容 (I)测定HDEHP和TBP在硫酸体系下萃取铁的萃合物组成；(2)通过HDEHP单级和 串级实验分离铁与稀土；(3)通过TBP单级和串级萃取铁的实验，回收HC1等， 2结果与讨论 2.1 HDEHP萃取Fe3+时的萃合物组成 HDEHP(简写为HA)在疏酸介质中萃取Fe+,郁强等I1认为萃合物的形式为FeHA2)3; 1995-08-10收稿 一第一作者男57岁副教授

第 18 卷 第 1 期 北 京 科 技 大 学 学 报 1望巧 年 2 月 Jo u r n a l o f U ni v 日rs ity o f S a e n c e a nd Te ch n o fo gy Be ij 吨 V 川 . 18 N b 万功 。 1望巧 用 萃取法分离包头稀 土矿硫 酸浸 出液 中的铁 ’ 张 新 ’ ) 赵保 东 2 ) 孙根生 , ) 林 晶 2 ) 江 靓 2 ) l) 北京科 技大学物理化学系 , 北京 1侧X犯3 2) 北京大学分校化学系 , 北京 l〕 X阳 摘要 研究 了 用 萃取法直接从包头硫酸 浸 出液 中分 离稀 土与 铁 , 稀 土 的回 收率 达到 卯 % 以 上 ; 分离后的溶液 eF ( 1 ) < .0 01 1 9/ 1 , 避免 了用沉淀法除铁时 , 由于 稀土 共沉 而损失 10 % 的稀土 . 同 时还提出了 萃合物的组成 . 关键词 萃取 , 硫 酸 浸出液 , 稀 土 , 铁 中图分类号 T F . l l . 3 关于 用二 ( 2 一 乙 基 己 基 ) 磷 酸 (简 称 H D E H卫) 萃取 稀 土 和 F e( m ) 的研 究 工 作 分 别 都有 大量 报道 , 有 的 已 用于生 产 中 , 但 直接 用包 头稀土 矿浸 出液进行分离 铁与稀 土 的研究 还 比 较 少「’ , 2 1 . 目前 该浸 出液一 般采 用 M夕 调 p H 并 沉 淀 铁 l3] , 此 法 由 于稀 土发生共 沉现 象 严 重 , 使稀 土损失 10 % 左右 , 并 且原 工艺 在 稀 土 元素分 组 后 还 得 用 N 50 : 第 二 次 除 铁 . 为 此 本文 研究 了 用 H D E H P 和 T B P 共 12 级 萃 取 分 离 铁的工 艺 , 使稀 土 回 收 率 达到 9 % 以 上 , eF ( 1 )含量 < .0 01 1 9 / 1 , 同时初 步推 断 了萃合物 的组成 . 1 实验部分 L l 试剂和 设备 硫 酸稀 土料 液 : 包头 稀 土三厂水 浸液 或人 工配 制含 铁料 液 ; H D E H P : 天 津 化 工 厂 ; 磺 化 煤油 : 上 海化工厂 ; T B P 等药 品全部 为分 析纯 . 设备有 : 康氏振荡 器 , T B P 色谱 柱 . L Z 分析方 法 混 合稀 土元 素草 酸沉 淀分离 E D T A 滴 定 或 几P 萃淋 树脂 色 谱 柱分 离 eF ( 1 )与稀 土 , 然 后 E D 丁A 容 量法 测定 混合稀 土总 量 . eF +3 的测 定 : 以 二 苯胺 磺钠 为指 示剂 , 长 C 几 0 7 氧化还 原滴 定法测 溶 液 中 eF +3 的含量 . 13 实验内容 ( l) 测 定 H D E HP 和 T B P 在硫酸 体系 下萃取 铁 的萃合 物组 成 ; ( 2) 通 过 1刃D E I] 甲 单 级 和 串级实验分 离铁与稀 土 ; ( 3) 通 过 BT P 单级和 串级 萃取铁的实验 , 回收 H C I等 . 2 结果 与讨论 1 1 H D E H P 萃取 F e +3 时的 萃合物组 成 H D E HP ( 简 写为 H A ) 在硫酸介质 中萃取 eF , + , 郁 强等【4 ] 认 为萃合 物 的形 式 为 eF 归 A Z ) 3 ; 19 9 5 一 0 8 一 1 0 收稿 第一作 者 男 5 7 岁 副教 授 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 01. 018

Vol.18 No.I 张新等：用萃取法分离包头稀土矿硫酸浸出液中的铁 79· Blake C F认为萃合物组成为Fe(OH)HA2)2,为此用饱和法和平衡曲线法测定了萃合 物的组成. 饱和法测定的工艺条件：料液中Fe含量为10.70g/1,H+浓度为0.78ol/1,有机相为 30%HDEHP-70%磺化煤油；相比=30ml:30ml;振荡时间20min;澄清时间5min;温 度15.8℃.测定结果见表1. 由表1可知： 表1HDHP萃Fe(Ⅲ)饱和溶液 有机相萃取Fe的量：Meo=6.736×103mol 编萃余液Fe萃余液含有机相含 有机相中的HDEHP的含量为： 号浓度/gI-1Fe量/gFe量/g MHAo,=p×V/M=2.722×10-2mol. 1 4.01 0.1203 0.2007 有机相中HDEHP与Fe的摩尔比为： 2 7.82 0.2346 0.2871 2.722×10-2/6.736×103=4/1. 3 9.65 0.2895 0.3186 4 10.02 0.3006 0.3390 因为HDEHP在煤油中以双聚形态(HA)存在，又 5 10.28 0.3084 0.3516 根据电中性的原理，在给定条件下萃合物的组成可能为 6 10.42 0.3126 0.3600 Fe(OH)(HA2):其反应为： 7 10.43 0.3129 0.3681 Fe3++2(HA)2(0)+H2O=[Fe(OH)H2A4ko)+3H* 8 10.43 0.3129 0.3762 上述萃合物组成和Blake C F推断的萃合物形态基 910.70 0.3210 0.3762 本一致· 表2料液浓度对Fe萃取的影响 料液Fe含量/g1-15.3410.7013.6215.7720.1124.8930.3636.14 萃余液Fe量/g1-1.944.015.556.8810.0412.2217.6723.48 有机相Fe量/g1-3.406.698.078.8910.0712.6712.6912.66 萃取平衡等温线法测得HDEHP萃Fe(Ⅲ) 的数据列于表2和图1中， 15 萃取条件：30%HDEHP~70%磺化煤油； 相比=1：1=30ml:30ml;振荡20min[H]0.78 10 mol/1温度15.7℃. 鲁 从表2和图1中可知，曲线中的水平部分 表示HDEHP萃取Fe(Ⅲ)时，有机相中含Fe(Ⅲ) 的量已达到饱和，其值为： 10 1520 25 Mfeo=6.8×10-3mol. 水相中Fe量/(g·1) 有机相中HDEHP与[Fe]的摩尔比为 2.72×10-2/6.8×10-3=4/1.即用萃取平衡等温 图1萃取平衡等温线(HDEHP萃取 线法求得的萃合物组成仍然是Fe(OH)HAz)2. Fe(Ⅲ)工艺条件和表2相同 2.2TBP在HCl体系中萃取Fe(Ⅲ)时，萃合物组成的测定 饱和法测定TBP萃取Fe(Ⅲ)时的数据列于表3中.萃取条件为：料液-Fe含量为10.61 g1,H+浓度为4.129mol/1;有机相中TBP:磺化煤油：液态石腊=6：：0.5；相比为30m1:30ml;

丫b l . 18 N O . 1 张新 等: 用 萃取法分离包头稀土 矿硫酸浸出液 中的铁 . 79 . Bl ak e C F 认 为 萃 合 物 组 成 为 Fe (O H ) ( H A Z ) 2 . 为 此 用 饱 和 法 和 平衡 曲线 法 测 定 了 萃 合 物 的组成 . 饱和 法 测 定 的 工 艺 条 件 : 料 液 中 Fe 含 量 为 10 . 70 9 / 1 , H + 浓 度 为 .0 78 mo l/ , 有 机 相 为 30 % H D E H P 一 7 0 % 磺 化 煤 油 ; 相 比 = 30 nU : 30 耐 ; 振 荡 时 间 20 r n ln ; 澄 清 时 间 s n 刀 n ; 温 度 巧 .8 ℃ . 测 定 结果见 表 1 . 由表 1 可 知 : 表 1 H D E Hp 萃 eF ( 1 ) 饱和溶液 有 机相 萃取 eF 的量 : M eF (o) 二 .6 7 36 x 10 一 , onI l 编 萃余液 eF 萃余液含 有机相含 有 机相 中 的 H D E H p 的含量 为 : 号 浓度 /’g 1 一 , eF 量 / g eF 量 g/ 0 . 120 3 0 . 234 6 .0 289 5 .0 3( 幻 6 .0 30 84 0 . 3 12 6 0 . 31 29 .0 3 12 9 0 . 32 1 0 住 2X() 7 0 . 28 7 1 0 . 318 6 0 3 39 0 0 . 35 1 6 0 3印 0 0 . 3留 l 0 . 376 2 0 . 376 2 .9407 01652882424370 n CUO ,且一, M 门」 H ^ ( o ) = 户 X V / M = 2 . 7 2 2 x 1 0 一 ’ m o l . 有 机 相 中 H D E H P 与 eF 的 摩尔 比为 : 2 . 7 2 2 x 10 一 ’ / 6 . 7 36 x 10 一 ’ = 4 / 1 . 因 为 H D E HP 在 煤 油 中 以 双 聚 形 态 ( H A Z ) 存 在 , 又 根据 电 中性 的原理 , 在 给定条 件下萃 合物 的组成 可能 为 F e( Q H ) 归A Z ) : . 其反 应为 : F e ’ + + 2 (H A ) 2 ( o ) + H 2 0 = [F e ( O H ) H ZA 4』 ( o ) + 3 H + 上述萃合 物组 成和 lB a ke C F 推 断 的萃合 物 形 态基 本 一致 . 表 2 料液 浓度对 eF 萃取 的影 响 料液 eF 含量 / g · 1 一 ’ 萃余液 F e 量 / g · 1 一 ’ 有机相 F e 量 / g · l 一 ’ 5 . 34 1 0 . 7 0 1 3 . 6 2 1 5 . 7 7 1 . 9 4 4 . 0 1 5 . 5 5 6 . 8 8 3 . 4 0 6 . 6 9 8 . 07 8 . 8 9 2 0 . 1 1 1 0 . 04 1 0 . 0 7 2 4 . 8 9 3 0 . 1 2 . 2 2 1 7 . 1 2 . 6 7 1 2 . 3 6 3 6 . 1 4 6 7 2 3 . 4 8 69 1 2 . 6 6 、éù ,` 、声. 苦 0 内 | `一 盛,卫 萃取 平衡等温 线法测 得 H D E H p 萃 F e ( m ) 的数 据列于表 2 和 图 1 中 . 萃 取条 件 : 30 % H D E H P 一 70 % 磺 化煤 油 ; 相 比 = l : l = 3 0 nlI : 3 0 nlI ;振 荡 2 0 而n ;【H +] 0 . 7 8 mo l/ 温度 巧 . 7 ℃ . 从 表 2 和 图 1 中可知 , 曲线 中的水 平 部 分 表 示 H D E H P 萃 取 F e( il )时 , 有机相 中含 eF ( 1 ) 的量 已达 到饱 和 , 其 值 为 : Mr 。 ( o ) 一 6 . 8 x 10 一 ’ mo l . 有 机 相 中 H D E H p 与 【eF ’ 勺 的 摩 尔 比 为 2 . 7 2 x 10 一 ’ / 6 . 5 x 10 一 ’ = 4 / 1 . 即用萃取 平衡 等温 线法 求得 的萃合 物组成 仍 然是 eF (O H )归A Z ) 2 . / 一 } 厂 . 下 . 一 _ Z _ / . 了 - 10 1 5 水 相 中 F e 量 /( g · 碧ù啊 。ó于罕书仲 图 1 萃取平衡等温线 ( H D lE l P 萃取 eF ( 1 ) 工 艺 条件和表 2 相同 .2 2 T B P在 H C I 体 系 中萃取 eF ( 1 ) 时 , 萃合物组 成的测定 饱和法 测定 T B P 萃 取 eF ( l ) 时的数 据列 于表 3 中 . 萃取 条 件 为: 料 液 一 F e 含 量为 10 . 61 9/ 1 , H + 浓度 为 4 . 129 noI l/ l ; 有 机 相 中 珊:P 磺 化 煤 油 : 液态石腊 二 :6 1:0 . 5 ; 相 比为 30 m :l 30 而 ;

·82 北京科技大学学报 1996年No.1 20min,澄清时间5min,级数3级. TBP萃取Fe:有机相为TBP:磺化煤油：液态石腊=6：1：O.5;相比R=2:l;振荡时间10min; 澄清时间5min;级数3级， TBP负载Fe的反萃：反萃液去离子水；相比R=l:l;级数3级；振荡时间I0min;澄 清时间5min. 料液} 反萃液 HDEHP 返回 12 16 硫酸稀土溶液（供萃取分组） 去离子水【 TBP 返回 11 12 返回使用 FeSO)溶液（综合利用或弃去） 图5萃取法分离稀土浸出液Fe与稀土工艺流程 串级结果：疏酸稀土溶液中Fe<0.011g/1;稀土回收率99.4%；RE2O,19.36g/1.硫酸铁溶液 中Fe0.44g/1；铁的回收率>97.85%. 通过上述结果可以看到：该工艺基本是一个封闭体系，消耗的是去离子水将来试验可用 自来水代替去离子水，而得到的硫酸稀土溶液中稀土元素回收率可达99.4%；除铁后溶液含 F℃量<0.01Ig1,且得到的硫酸铁溶液可以综合利用或弃去·.因此该工艺避免了MgO沉淀铁时， 使稀土发生共沉而产生的损失，也避免了稀土分组后二次萃取除铁·整个工艺流程比较合理· 3结论 (I)通过实验初步推断HDEHP在硫酸体系工艺条件下萃取Fe(Ⅲ)时，其萃合物组成可 能是：Fe(OH)(HA)2;TBP在HCI体系中萃取Fe(Ⅲ)时，其萃合物是：FeC,·3TBP. (2)HDEHP萃取法除铁后，硫酸稀土溶液中稀土回收率可达到99.4%，铁残余量<0.011g/1. (3)通过从TBP负载Fe(Ⅲ)的盐酸反萃液中萃取铁，可使4mol/1HC+0.85mol/1NaCl 反萃余液返回使用，基本形成闭路系统，使工艺流程更加合理， 参考文献 】北京钢铁学院稀有金属教研组.包头矿浓硫酸水浸液伯胺萃取除钍后铁与稀土的萃取分离.稀土与铌， 1979(2):23~31 2陈家鳙，于淑秋等，湿法冶金中铁的分离与利用，北京：冶金工业出版社，1991.192一207 3黄春辉，刘余九等.无机化学丛书（第7卷）.北京：科学出版社，1992.376~381

北 京 科 技 大 学 学 报 1塑趁i年 N b . 1 20 而 n , 澄清 时 间 5而n ; 级 数 3 级 . 珊P 萃取 eF : 有 机相 为T B P 二磺 化煤油 : 液 态石 腊 = :6 1 : .0 5 ; 相 比 R = :2 1 ; 振荡时间 10 ~ ; 澄清时 间 5 ~ ; 级 数 3 级 . T B P 负载 F c 的反 萃 : 反 萃 液 去 离 子 水 ; 相 比 R 二 :1 1; 级 数 3 级 ; 振 荡 时 间 10 ~ ; 澄 清 时间 5而 n . 料液 反 萃液 H D E H P 返 回 硫 酸稀 土 溶液 (供萃取 分组 ) 去离 子 水 T B P 图 5 返 回 10 1 1 1 1 12 返 回 使用 F 。 ` 0 .) 溶液 (综 合利用 或弃 去 ) 萃 取法 分离稀 土浸 出液 eF 与稀 土工 艺流 程 串级结果 : 硫 酸稀土溶液 中 eF < 住01 1 9/ 1 ; 稀土回 收率 9 .4 % ; R E 2 0 3 19 . 3 6 9八 . 硫 酸铁 溶 液 中 eF .0 4 9 / l ; 铁的回 收率 > 97 .8 5% . 通过 上述 结果 可 以看 到 : 该工 艺基 本是 一个 封 闭体 系 , 消耗 的是 去离 子水将 来 试验可 用 自来 水代 替去 离子水 , 而得到 的硫 酸稀 土溶 液 中稀 土元 素 回 收 率 可 达 9 .4 % ; 除铁后 溶 液 含 eF 量 < .0 0 1 1 9八 , 且得 到 的硫酸 铁溶液可以综合利用或弃去 . 因此该工艺避免了 M夕沉淀铁时 , 使稀 土发 生共沉而产生的损失 , 也避免 了稀 土分 组后 二次 萃取 除铁 . 整个 工艺 流程 比较合理 . 3 结 论 ( l) 通过实验初步推断 H D E H P 在硫酸体系工 艺条 件下 萃 取 eF ( l ) 时 , 其萃合 物 组 成 可 能是 : F e 《p H ) 归A Z关; BT P 在 H C I 体系 中萃 取 eF ( nI ) 时 , 其萃合 物是 : F以〕 3 · 3 T B p . (2) I I D E H p 萃取法 除铁 后 , 硫 酸 稀土溶 液中稀土回收率可过蓬归.9 4 % , 铁残余量 < 0 .0 1 19/ 1 . (3 ) 通过从 犯P 负 载 eF ( m ) 的盐酸反萃液中萃取铁 , 可使 4 咖l / 1 H a + .0 85 noI l/ Na C I 反 萃余液 返 回 使用 , 基 本形成 闭路系 统 , 使 工 艺流程更 加合 理 . 参 考 文 献 1 北京钢铁学院稀有金属教研组 . 包头矿浓硫 酸水浸液伯胺 萃取除牡后铁与稀土的萃取分离 . 稀土 与 钥 , 1979 (2) : 23 一 3 1 2 陈家铺 , 于 淑 秋等 . 湿法冶金中铁的 分离与利 用 . 北京 : 冶金 工业出 版社 , 1卯1 . 192 一 20 7 3 黄春辉 , 刘 余九 等 . 无 机化学 丛 书 (第 7 卷 ) . 北京 : 科学 出 版 社 , 1卯2 . 376 一 381

Vol.18 No.] 张新等：用萃取法分离包头稀土矿硫酸浸出液中铁 .81. 了抑制萃络合剂的作用，可能是F3+形成一种较稳定的络阴离子易存在于水相之中， NaC浓度不能太高，若高于l.7mol/1时，容易析出NaCl晶体，造成萃取过程不易操作， 25TBP在HCI溶液中萃取工艺条件的确定 为了从HDEHP反萃余液中回收4mo/1HCI和0.85mol/1NaC1,使其返回使用，采用由 TBP:磺化煤油：液态石腊=6：：0.5组成的有机相萃取Fe(Ⅲ). 平衡时间和不同相比对萃取率影响的实验如图4所示.当相比2：1时萃取率可达到97.07%. 关于TBP萃F(Ⅲ)后的负载有机相的反萃，根据TBP萃取的反应式知，分配比和 TBP]3、[CP成正比，因此采用低酸或去离子水进行反萃时其结果列于表5中，由表5可 知，用去离子水反萃效果最好，相比R=1:】时反萃率可达92.4%.经过实验降低相比R=1:3 时反萃率也仅仅是94.22%，另外加大水相体积，易延长澄清时间，对工艺过程不利， 100 100 2 98 80 2% 盖 4 60 92 40L 1:11.51 2:12.5:1 01.02.03.0 相比R NaCl]/(mol·I-i) 图3不同NaC浓度对反萃率的影响 图4不同相比(TBP有机相)对萃取率的影响 1-4ml/1HC;2-3.5mol/1HC5RH1其它条件相同 铁含量10.25g/L;44mc/1HCl;振荡10min 2.6串级实验 在上述实验的基础上，我们用人工配制的料液 表5不同酸度反萃液对反萃率的影响 分别进行了HDEHP3级萃铁和3级反萃以及TBP3反萃液反萃余液中F©g1反萃率/% 级萃取和3级反萃实验，取得了良好的效果，最后去离子水 9.12 92.40 用包头稀土三厂原始浸出液，进行了12级萃取分离1.1mol1HC8.12 82.78 铁与稀土的串级实验，其工艺如图5所示.每段的05md1H0415 42.05 工艺条件为， HDEHP萃取Fe段：有机相30%HDEHP-70%磺化煤油；料液Fe+3.57g上 RE,O,19.47g/1;H+0.395mol/1H2S04;相比R=2:l;级数3级；振荡时间20min;澄清时 间5min. HDEHP负载Fe的反萃段：反萃液4mol/MHC+0.85 mol NaC1;相比R=1:2;振荡时间

V o l . N 1 6 8 . 】 张新等 用 萃取法分 离包头稀 土 矿硫 酸浸 出液 中铁 : . 1 8 . 了 抑 制 萃 络 合 剂 的 作 用 , 可 能 是 eF ’ + 形 成 一 种 较 稳 定 的 络 阴 离 子 易 存 在 于 水 相 之 中 . Na Q 浓度 不 能太高 , 若 高于 1 . 7 mo l/ l 时 , 容 易析出 aN C I 晶体 , 造 成 萃取过 程不 易操作 . 2 5 T B P 在 H C I 溶 液 中萃取工 艺 条件的 确定 为 了从 H D E H P 反萃余液 中 回 收 4 noI l/ H CI 和 .0 85 noI l/ aN a , 使 其返 回使 用 , 采 用 由 T B P : 磺化煤油 : 液态石腊 = :6 1 : .0 5 组成 的 有机相 萃取 eF ( 1 ) . 平 衡 时 间和 不 同相 比 对萃取 率影 响的 实验 如 图4所 示 . 当相 比2 : 1时萃取率 可达到 97 .0 7% . 关 于 工P 萃 eF ( 1 ) 后 的负 载 有 机 相 的 反 萃 , 根 据 T B p 萃 取 的 反 应 式 知 , 分 配 比 和 r l 卫 P] ’ 、 【O 一 r 成 正 比 , 因此 采用低 酸或 去 离 子 水 进 行 反 萃 时 其 结 果列 于表 5 中 . 由表 5 可 知 , 用 去离 子水反 萃效果 最好 , 相 比 R = :l 时反 萃 率 可 达 92 .4 % . 经 过 实 验 降低 相 比 R 二 l :3 时反 萃率也仅 仅是 94 . 2 % , 另外 加大 水相 体积 , 易 延长 澄清 时 间 , 对工 艺过 程不利 . 或 叫 I早 厂} / - , 粉哥以岁、 0 1 . 0 2 . 0 3 . 0 NI a C I ] / (四l · I 一 ’ 相 比 R 图 3 不 同脚心 l浓度对反萃率的影响 图 4 不 同相 比 吓B P 有机相 ) 对萃取率的影晌 卜4 m日 11 H O ; 2一 5 11` Z. H ( !殆R愈 1其它条件相 同 铁含 , 10 . 乃 g /;l 俐 m d / l旧 C l l ; 振荡 10 1刘的 .2 6 串级实验 在 上述 实验 的基 础上 , 我们 用人工 配 制 的料 液 表 5 不同酸度 反萃液对 反萃率 的影 响 分别 进 行 了 DH E PH 3 级萃铁和 3 级 反萃 以 及 BT P 3 反奉蔽 反奉茶蔽币「面舀干 i 反奉率) 叹 级萃取 和 3 级反 萃实验 , 取得 了 良好 的效 果 . 最后 去离子 水 .91 2 见40 - 用包 头稀 土三 厂原 始浸 出液 , 进 行 了 12 级 萃取 分离 1 朋1,/ H a .81 2 82 78 铁与稀 土 的 串级 实 验 , 其 工 艺如 图 5 所 示 . 每段 的 9互叫卫Hg 生些 些2 1旦全 工艺 条件 为 , H D E Hp 萃 取 eF 段 : 有 机 相 30 % Hl ) E H卫 一 70 % 磺 化 煤 油 ; 料 液 eF 十 .3 57 9 / ;l R E ZO 3 19 . 4 7 g / l ; H + 0 . 3 9 5 nor l / 1 H Z SO ; ; 相 比 R = 2 : l ; 级数 3 级 : 振荡时间 ZO nu ; 澄清 时 间 s n 卫 n . H D E H P 负载 F e 的反 萃 段 : 反 萃 液 4 mo l八 H Q + .0 85 noI l Na a ; 相 比 R = l : ;2 振 荡 时 间

·82 北京科技大学学报 1996年No.1 20min,澄清时间5min,级数3级. TBP萃取Fe:有机相为TBP:磺化煤油：液态石腊=6：1：O.5;相比R=2:l;振荡时间10min; 澄清时间5min;级数3级， TBP负载Fe的反萃：反萃液去离子水；相比R=l:l;级数3级；振荡时间I0min;澄 清时间5min. 料液} 反萃液 HDEHP 返回 12 16 硫酸稀土溶液（供萃取分组） 去离子水【 TBP 返回 11 12 返回使用 FeSO)溶液（综合利用或弃去） 图5萃取法分离稀土浸出液Fe与稀土工艺流程 串级结果：疏酸稀土溶液中Fe<0.011g/1;稀土回收率99.4%；RE2O,19.36g/1.硫酸铁溶液 中Fe0.44g/1；铁的回收率>97.85%. 通过上述结果可以看到：该工艺基本是一个封闭体系，消耗的是去离子水将来试验可用 自来水代替去离子水，而得到的硫酸稀土溶液中稀土元素回收率可达99.4%；除铁后溶液含 F℃量<0.01Ig1,且得到的硫酸铁溶液可以综合利用或弃去·.因此该工艺避免了MgO沉淀铁时， 使稀土发生共沉而产生的损失，也避免了稀土分组后二次萃取除铁·整个工艺流程比较合理· 3结论 (I)通过实验初步推断HDEHP在硫酸体系工艺条件下萃取Fe(Ⅲ)时，其萃合物组成可 能是：Fe(OH)(HA)2;TBP在HCI体系中萃取Fe(Ⅲ)时，其萃合物是：FeC,·3TBP. (2)HDEHP萃取法除铁后，硫酸稀土溶液中稀土回收率可达到99.4%，铁残余量<0.011g/1. (3)通过从TBP负载Fe(Ⅲ)的盐酸反萃液中萃取铁，可使4mol/1HC+0.85mol/1NaCl 反萃余液返回使用，基本形成闭路系统，使工艺流程更加合理， 参考文献 】北京钢铁学院稀有金属教研组.包头矿浓硫酸水浸液伯胺萃取除钍后铁与稀土的萃取分离.稀土与铌， 1979(2):23~31 2陈家鳙，于淑秋等，湿法冶金中铁的分离与利用，北京：冶金工业出版社，1991.192一207 3黄春辉，刘余九等.无机化学丛书（第7卷）.北京：科学出版社，1992.376~381

北 京 科 技 大 学 学 报 1塑趁i年 N b . 1 20 而 n , 澄清 时 间 5而n ; 级 数 3 级 . 珊P 萃取 eF : 有 机相 为T B P 二磺 化煤油 : 液 态石 腊 = :6 1 : .0 5 ; 相 比 R = :2 1 ; 振荡时间 10 ~ ; 澄清时 间 5 ~ ; 级 数 3 级 . T B P 负载 F c 的反 萃 : 反 萃 液 去 离 子 水 ; 相 比 R 二 :1 1; 级 数 3 级 ; 振 荡 时 间 10 ~ ; 澄 清 时间 5而 n . 料液 反 萃液 H D E H P 返 回 硫 酸稀 土 溶液 (供萃取 分组 ) 去离 子 水 T B P 图 5 返 回 10 1 1 1 1 12 返 回 使用 F 。 ` 0 .) 溶液 (综 合利用 或弃 去 ) 萃 取法 分离稀 土浸 出液 eF 与稀 土工 艺流 程 串级结果 : 硫 酸稀土溶液 中 eF < 住01 1 9/ 1 ; 稀土回 收率 9 .4 % ; R E 2 0 3 19 . 3 6 9八 . 硫 酸铁 溶 液 中 eF .0 4 9 / l ; 铁的回 收率 > 97 .8 5% . 通过 上述 结果 可 以看 到 : 该工 艺基 本是 一个 封 闭体 系 , 消耗 的是 去离 子水将 来 试验可 用 自来 水代 替去 离子水 , 而得到 的硫 酸稀 土溶 液 中稀 土元 素 回 收 率 可 达 9 .4 % ; 除铁后 溶 液 含 eF 量 < .0 0 1 1 9八 , 且得 到 的硫酸 铁溶液可以综合利用或弃去 . 因此该工艺避免了 M夕沉淀铁时 , 使稀 土发 生共沉而产生的损失 , 也避免 了稀 土分 组后 二次 萃取 除铁 . 整个 工艺 流程 比较合理 . 3 结 论 ( l) 通过实验初步推断 H D E H P 在硫酸体系工 艺条 件下 萃 取 eF ( l ) 时 , 其萃合 物 组 成 可 能是 : F e 《p H ) 归A Z关; BT P 在 H C I 体系 中萃 取 eF ( nI ) 时 , 其萃合 物是 : F以〕 3 · 3 T B p . (2) I I D E H p 萃取法 除铁 后 , 硫 酸 稀土溶 液中稀土回收率可过蓬归.9 4 % , 铁残余量 < 0 .0 1 19/ 1 . (3 ) 通过从 犯P 负 载 eF ( m ) 的盐酸反萃液中萃取铁 , 可使 4 咖l / 1 H a + .0 85 noI l/ Na C I 反 萃余液 返 回 使用 , 基 本形成 闭路系 统 , 使 工 艺流程更 加合 理 . 参 考 文 献 1 北京钢铁学院稀有金属教研组 . 包头矿浓硫 酸水浸液伯胺 萃取除牡后铁与稀土的萃取分离 . 稀土 与 钥 , 1979 (2) : 23 一 3 1 2 陈家铺 , 于 淑 秋等 . 湿法冶金中铁的 分离与利 用 . 北京 : 冶金 工业出 版社 , 1卯1 . 192 一 20 7 3 黄春辉 , 刘 余九 等 . 无 机化学 丛 书 (第 7 卷 ) . 北京 : 科学 出 版 社 , 1卯2 . 376 一 381