N235去除氯化稀土料液中Zn、Fe、Mn的研究

 N235去除氯化稀土料液中Zn、Fe、Mn的研究

杨传玲

淄博加华新材料资源有限公司 山东淄博255400

摘要：研究了采用N235萃取剂去除氯化稀土料液中Zn、Fe、Mn，考察了氯化稀土料液酸度、N235萃取剂和氯化稀土料液流量比、不同水洗条件对N235去除Zn、Fe的影响，并对除杂效果进行了改进。同时研究了氧化法对N235去除Mn的影响。结果表明：氯化稀土料液酸度0.3mol/L，N235萃取剂和氯化稀土料液流量比为3:2，采用0.05mol/L的碱水水洗，水洗流量比为2:1。在此条件下N235能将氯化稀土料液中Zn、Fe杂质离子完全去除。采用双氧水氧化的方式，N235能将Mn离子去除50%左右。

关键词：N235；去除；氯化稀土料液；金属杂质离子

稀土是一种重要的战略资源，广泛应用于化工、航空航天材料、玻璃陶瓷等行业。但在稀土矿浸出的同时，除浸出稀土外，会浸出某些非稀土杂质，这些杂质对后续工序的操作，对产品质量和生产成本会造成不利的影响。因此，稀土溶液净化除杂是稀土生产中的一个重要环节。目前常用的稀土料液除杂方法有化学沉淀法、物理吸附法和溶剂萃取法等。化学沉淀法操作简单，但需添加沉淀剂且容易将稀土沉淀，影响收率；物理吸附法常用树脂吸附，因树脂价格昂贵且容易失效也很少采用；溶剂萃取法工艺简单，无需添加沉淀剂，且萃取溶剂能循环利用，得到了稀土湿法冶金行业的广泛应用。

N235是一种叔胺碱性萃取剂（三辛、癸烷基叔胺），能够和氯化物溶液中的Zn2+、Fe3+、Cu2+等金属离子以及氯离子形成络合阴离子，是一种性能优良的金属离子萃取剂。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

主要试剂：氯化稀土料液（Zn 109ppm、Fe2O3 420ppm、Cu 5ppm 、MnO2 109ppm）、N235萃取剂、盐酸、液碱、纯水。

主要仪器：250ml分液漏斗，量筒，振荡器、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES,Agilent 5100)。

1.2 实验步骤

在分液漏斗中分别加入N235萃取剂和氯化稀土料液，在振荡器震荡5min后静置，观察并记录澄清时间，氯化稀土料液送样测定Zn、Fe、Mn含量；负载N235加纯水水洗，水洗后N235继续做除杂实验。通过控制N235萃取剂和氯化稀土料液体积比、氯化稀土料液酸度、是否氧化验证N235萃取Zn、Fe、Mn离子的最佳条件，通过控制N235萃取剂和纯水体积比、纯水酸度、碱度验证水洗N235最佳条件。

2 实验结果与讨论

2.1 料液酸度对除杂效果的影响

有机相N235萃取剂由N235：异辛醇：轻质白油=1:1:3的比例配制而成。在分液漏斗中加入体积比=1:1的N235萃取剂和氯化稀土料液，调配氯化稀土料液酸度分别为0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、1.0mol/L，在振荡器震荡5min，分别做除杂实验，结果如下:

表1

由表1看出：料液酸度由0.1mol/L升高至0.3mol/L时，除Zn、Fe离子效果增强，因为氯离子浓度升高有助于形成络合阴离子，有助于非稀土杂质的萃取[1]。当料液酸度继续升高至1mol/L时，除Zn、Fe效果下降，这应该是由于H+浓度升高起到反萃作用，造成除杂能力降低。同时，N235对Mn离子无去除能力，只有当料液酸度升高至1mol/L时Mn离子才稍微降低。

2.2 流量比对除杂效果的影响

调配氯化稀土料液酸度为0.3mol/L，在分液漏斗中分别加入体积比=1:2、2:2、3:2、4:2的N235萃取剂和氯化稀土料液，在振荡器震荡5min，分别做除杂实验，结果如下:

表2

由表2看出：N235萃取剂和氯化稀土料液流量比升高时，除Zn、Fe离子效果增强。流量比为3:2时，Zn、Fe离子含量已经降至下限，再升高流量比已经无意义且占用萃取槽空间，停留时间减少。综上，流量比为3:2为最佳选择。同样，此条件下N235对Mn离子无去除能力。

2.3 不同水洗条件对除杂效果及澄清效果的影响

调配氯化稀土料液酸度为0.3mol/L，N235萃取剂和氯化稀土料液体积比为3:2，每次萃取完后加不同酸度或碱度的纯水水洗，水洗完后N235继续做除杂实验，结果如下:。

表3

由表3看出：采用碱洗N235萃取剂除杂效果要好于酸洗，这是因为加少量液碱后N235中的H+浓度下降，Zn、Fe等杂质离子与N235络合物被拆解，Zn、Fe等杂质离子被反萃到水相而起到水洗作用。但当碱度升高时洗水PH升高，杂质离子在水相中形成沉淀物，和N235不易分离造成不澄清。采用酸洗时，因含有H+，络合物不易被拆分，水洗效果下降。同样，此条件下N235对Mn离子无去除能力。

2.4 N235除锰的研究

正常条件下N235无萃取Mn离子能力，考虑到N235容易和高价金属离子络合，可以采用将Mn离子氧化的方式萃取Mn[2]。先将氯化稀土料液加液碱回调PH至4.0-4.5，加1‰体积的双氧水，搅拌30min，按照以上最佳实验条件用N235做萃取实验，结果如下：

表4

由表4看出，加双氧水将Mn离子氧化后，N235对其有一定的萃取能力，但是不能完全去除，这是因为Mn属于金属价多变离子，很难用氧化的方法将其固定在某一价位。这种方法只适用于降低Mn离子含量，但是不能完全去除。

3 结论

综上所述，N235去除氯化稀土料液中Zn、Fe离子最佳条件为：氯化稀土料液酸度0.3mol/L，N235萃取剂和氯化稀土料液流量比为3:2，采用0.05mol/L的碱水水洗，水洗流量比为2:1。在此条件下N235能将氯化稀土料液中Zn、Fe杂质离子完全去除。采用双氧水氧化的方式，N235能将Mn离子去除50%左右。

参考文献：

1. 陈松，王文祥，李启厚等，N235萃取净化氯化镍溶液的有机相组成及其工艺的研究。矿业工程，2001年3月 第21卷第1期 56-58
2. 王玉华,张立岩,张彦儒. 氯化锰溶液生产高品质四氧化三锰粉体的研究[J]. 有色金属（冶炼部分）,2013(1):45-48. DOI:10.3969/j.issn.1007-7545.2013.01.014.