P204萃取分离钴锰铁试验研究

２

有色金属（冶炼部分）２００６年５期

Ｐ２０４萃取分离钴锰铁试验研究

王成彦，王含渊，江培海，尹飞，陈永强

（北京矿冶研究总院，北京

１０００４４）

摘要：采用溶剂萃取技术对高锰含钴溶液的处理进行了研究。研究表明，对含锰３０ｇ／Ｌ的钴锰混合液，采用体积浓度为３５％的Ｐ２０４在Ｏ／Ａ＝３的条件下，一级萃取，锰萃取率就可以达到９６％。关键词：溶剂萃取；锰；钴；Ｐ２０４中图分类号：ＴＦ８０３．２３

文献标识码：Ａ

文章编号：１００７—７５４５（２００６）０５—０００２—０４

Ｓｔｕｄｙ

ｏｎ

Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆ

Ｍｎ

ａｎｄＦｅｆｒｏｍＣｏＳｏｌｕｔｉｏｎｂｙＵｓｉｎｇＰ２０４

ＷＡＮＧＣｈｅｎｇ—ｙａｎ，ＷＡＮＧＨａｎ—ｙｕａｎ，ＪＩＡＮＧ

（ＢｅｉｊｉｎｇＧｅｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｅｈ

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ

Ｐｅｉ—ｈａｉ，ＹＩＮＦｅｉ，ＣＨＥＮＹｏｎｇ—ｑｉａｎｇ

１０００４４，Ｃｈｉｎａ）

ｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＵｓｉｎｇｓｏｌｖｅｎｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｔＯｔｒｅａｔｃｏｂａｌｔｓｏｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈｈｉｇｈｍａｎｇａｎｅｓｅｈａｓｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｍａｎｇａｎｅｓｅ

ｏｎｅ

ｃａｎ

ｂｅｕｐｔｏ９６％ｂｙｕｓｉｎｇ３５％Ｐ２０４ｉｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆＯ／Ａ＝３ｗｉｔｈ

．

ｇｒａｄｅｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｏｌｖｅｎｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；Ｃｏｂａｌｔ；Ｍａｎｇａｎｅｓｅ；Ｐ２０４

采用矿浆电解处理钴、锰物料，可以实现钴、锰的高效浸出和钻的富集以及钴、锰的初步分离…。但所得到的阴极浸出液，锰含量较高。为了得到锰含量较低的富钴溶液，可以采用溶剂萃取技术分离钴、锰、铁。１

的萃取剂主要是Ｐ２０４。由于溶液锰含量较高，钴、锰不可能经一次萃取而彻底分离，结合有关生产情况，本次试验只进行钴、锰的初步分离，以得到含锰小于５ｇ／Ｌ的富钴溶液为目的。

２．１．１

Ｐ２０４萃锰饱和容量的测定

试验方法

萃取试验系用分液漏斗在康氏振荡器上进行。

试验条件：有机相３５％Ｐ２０４＋６５％磺化煤油，水相为配制的含锰３０ｇ／Ｌ、ｐＨ＝４的溶液，相比Ｏ／Ａ＝１：１，混合时间１０ｍｉｎ，萃取温度２５℃，皂化率１００％。试验测得１％Ｐ２０４对Ｍｎ的萃取饱和容量为０．８０８

ｇ／Ｌ。

有机相经反萃后送水相样分析并计算有机相中的金属含量。

２试验结果和讨论

由于矿浆电解的阴极浸出液酸含量偏高（ｐＨ＝１），因而萃取前先将溶液的ｐＨ调至４左右。试验用阴极浸出液的组成为（ｇ／Ｌ）：Ｃｏ３５．７４、Ｍｎ

３０．７３、Ｆｅ０．９１、Ｃａ０．４６、Ｍｇ０．３７、Ｓｉ０２０．１４、Ａ１２０３０．００５。２．１

２．１．２钴、锰、铁萃取分离系数的测定

固定条件：有机相３５％Ｐ２０４＋６５％磺化煤油，萃取相比Ｏ／Ａ＝１：１，萃取温度２５℃，混合时间

１０

ｍｉｎ，皂化率６５％。

试验测得钴、锰的分离系数为ｐｃｏ／Ｍ。＝０．０２８７；

钴、铁分离系数为ＢＣ０小＝０．００４。２．１．３混合时间对锰萃取率的影响

固定条件：有机相３５％Ｐ２０４＋６５％磺化煤油，萃取相比Ｏ／Ａ＝３：１，萃取温度２５℃，皂化率

Ｐ２０４萃取除锰试验

由于价格低廉，工业中用于酸性溶液萃取除锰

作者简介：王成彦（１９６８一），男，博士，教授级高工

万方数据　

有色金属（冶炼部分）２００６年５期６５％。试验结果见图１。

ｌ（Ｊ０

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８０锝

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１

３

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１１

混合时间／ｍｉｎ

图１混合时间对钴、锰、铁萃取率的影响

Ｆｉｇ．１

Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｘｉｎｇｔｉｍｅ

ｏｎ

ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｏｆ

Ｃｏ－Ｍｎ－ａｎｄ

Ｆｅ

结果表明，Ｐ２０４萃取铁、锰的速度较快，混合１ｍｉｎ，铁萃取率就能达到９９％以上，锰萃取率也能达到９６％以上。

固定条件：有机相３５％Ｐ２０４＋６５％磺化煤油，萃取相比Ｏ／Ａ＝３：１，混合时间１０ｒａｉｎ，萃取温ｌ（Ｉｏ

８０

摹

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盛糌

４０

３ｐＨ

图２溶液ｐＨ对钴、锰、铁萃取率的影响

Ｆｉｇ．２

ＥｆｆｅｃｔｏｆｐＨ

ｏｎ

ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｏｆＣｏ，Ｍｎ。ａｎｄ

Ｆｅ

结果表明，溶液ｐＨ对钴、锰的萃取有很大的影响，控制溶液的ｐＨ大于３，锰萃取率大于８５％，萃余液含锰小于５／Ｌ。２．１．５萃取等温线的绘制

固定条件：有机相３５％Ｐ２０４＋６５％磺化煤油，溶液ｐＨ＝４，混合时间１０ｒａｉｎ，萃取温度２５℃，皂化率６５％。根据试验结果绘制的锰的萃取等温线见

图３。

一

结果表明，对含锰３０．７３ｇ／Ｌ的钴、锰混合液，采用３５％Ｐ２０４在Ｏ／Ａ＝３的条件下，一级萃取，锰萃取率就可以达到９６％，萃余液含锰小于２

ｇ／Ｌ。

万　

方数据

３

２．２负载有机相中钴的反萃

５

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３５

水相Ｍｎ含量／（ｇ Ｌ一１）

图３

Ｐ２０４萃取锰的等温线

Ｆｉｇ．３

Ｍｎ

ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍｗｉｔｈ３５％Ｐ２０４

Ｐ２０４萃取除锰时，少量的钴因共萃而进入有机相，在反萃锰之前必须首先洗涤除去。２．２．１溶液酸度对钴、锰反萃的影响

固定条件：有机相成分Ｃｏ

５．０

ｇ／Ｌ、Ｍｎ

９．６７

ｇ／Ｌ、Ｆｅ２．７

ｇ／Ｌ，反萃相比Ｏ／Ａ＝５：１，反萃介质

Ｈ２Ｓ０４，反萃温度２５℃，混合时间１０ｒａｉｎ。试验结果

见图４。

ｌ（）（Ｊ８０

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８０

反萃液酸度（ｇ－Ｌ－１）

图４洗钴液酸度对钴、锰反萃的影响

Ｆｉｇ．４

Ｅｆｆｅｃｔｏｆａｃｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｂａｌｔｌｉｑｕｉｄ

ｏｎ

ｓｔｒｉｐｐｉｎｇｏｆＣｏａｎｄ

Ｍｎ

为保证钴的洗涤效率，洗钴液酸度应控制在８０ｇ／Ｌ左右。采用含酸８０ｇ／Ｌ的洗钴液洗涤，洗涤后液含钴约２５ｇ／Ｌ、含锰约１２ｇ／Ｌ，ｐＨ２～２．５，可以并入萃取段萃取。

２．２．２混合时间对钴反萃的影响

固定条件：有机相成分ＣＯ

５．０

ｇ／Ｌ、Ｍｎ

９．６７

ｇ／Ｌ、Ｆｅ２．７

ｇ／Ｌ，反萃相比Ｏ／Ａ＝５：１，反萃温度

２５℃，反萃液酸度７０

ｇ几。试验结果见图５。

采用含酸７０ｇ／Ｌ的洗钴液，在相比Ｏ／Ａ＝５的条件下，混合１ｒａｉｎ，钴反萃率就能达到９３％以上。２．２．３钴反萃等温线的绘制

２．１．４溶液ｐＨ的影响

度２５℃，皂化率６５％。试验结果见图２。

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混合时间／ｍｉｎ

图５

混合时间对钴、锰反萃率的影响

Ｆｉｇ．５

Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｘｅｄｔｉｍｅ

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ｏｆＣｏａｎｄ

Ｍｎ

固定条件：有机相成分Ｃｏ

５．０

ｇ／Ｌ、Ｍｎ

９．６７

ｇ／Ｌ、Ｆｅ２．７

ｇ／Ｌ，反萃相比Ｏ／Ａ＝５：１，反萃溶液酸

度７０ｇ／Ｌ，反萃温度２５℃，混合时间１０ｍｉｎ。根据舯

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６

有机相ｃｏ含量／（ｇ．Ｌ一１）

图６

Ｐ２０４反萃钴的等温线

Ｆｉｇ．６

ＣｏｓｔｒｉｐｐｉｎｇｉｓｏｔｈｅｒｍｗｉｔｈＰ２０４

对含钴５ｇ／Ｌ的Ｐ２０４负载有机相，采用含酸

７０

ｇ／Ｌ的反萃液，在Ｏ／Ａ＝５的条件下，二级反萃，

有机相中的钴含量可以降至０．１ｇ／Ｌ以下，钴反萃率大于９８％。２．３锰的反萃

２．３．１溶液酸度对锰反萃的影响

固定条件：有机相成分Ｃｏ

０．１

ｇ／Ｌ、Ｍｎ

９．２

ｇ／Ｌ、Ｆｅ２．７

ｇ／Ｌ，反萃相比Ｏ／Ａ＝５：１，反萃温度

２５℃，混合时间１０ｍｉｎ。试验结果见图７。

要达到较高的锰反萃率，反萃液的酸度应控制在１１０ｇ／Ｌ左右。

２．３．２混合时间对锰反萃的影响

固定条件：有机相成分Ｃｏ

０．１

ｇ／Ｌ、Ｍｎ

９．２

ｇ／Ｌ、Ｆｅ２．７

ｇ／Ｌ，反萃相比Ｏ／Ａ＝５：１，反萃温度

２５℃，反萃液酸度１１０ｇ／Ｌ，萃取温度２５＂Ｃ，皂化率６５％。试验结果见图８。锰反萃混合时间应控制在

万　

方数据有色金属（冶炼部分）２００６年５期

３

ｍｉｎ以上。

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反萃液酸度（ｇ．Ｌ－Ｊ）

图７反萃液酸度对锰反萃的影响

Ｆｉｇ．７

Ｅｆｆｅｃｔｏｆａｃｉｄｉｔｙ

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混合时问，ｍｉｎ

图８混合时间对锰反萃率的影响

Ｆｉｇ．８

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ｏｎ

Ｍｎ

ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ

２．３．３锰反萃等温线的绘制

固定条件：有机相成分Ｃｏ

０．１

ｇ／Ｌ、Ｍｎ

９．２

ｇ／Ｌ、Ｆｅ２．７

ｇ／Ｌ，反萃相比Ｏ／Ａ＝５：１，反萃溶液酸

度１１０ｇ／Ｌ，反萃温度２５℃，混合时间１０ｒａｉｎ。Ｍｎ

反萃等温线见图９。

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有机相Ｍｎ含量／（ｇ．Ｌ－ｔ）

图９

Ｐ２０４反萃锰的等温线

Ｆｉｇ．９

Ｍｎ

ｓｔｒｉｐｐｉｎｇｉｓｏｔｈｅｒｍｗｉｔｈＰ２０４

采用含酸１１０ｇ／Ｌ的反萃液，在Ｏ／Ａ＝５的条

件下，经过二级反萃，有机相中的锰含量就可以降至

０．１

ｇ／Ｌ以下，锰反萃率达到９９％以上。

２．４铁的反萃

２．４．１不同反萃液单级反萃Ｐ２０４负载有机相试

试验结果绘制的钴反萃等温线见图６。

有色金属（冶炼部分）２００６年５期验

固定条件：有机相成分Ｆｅ２．７２

ｇ／Ｌ，反萃相比

Ｏ／Ａ＝２：１，反萃液６ｍｏｌ／Ｌ

ＨＣｌ，反萃温度３０℃，混

合时间１０

ｒａｉｎ。

铁反萃率随反萃前液酸度和铁浓度的变化关系见图１０～１１。

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３

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反萃前液酸度／（ｍｏｌＬ－ｔ）

图１０铁的反萃率与反萃前液酸度的关系曲线

Ｆｉｇ．１０

ＥｆｆｅｃｔｏｆＨＣＩｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

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反萃前液铁浓度／（ｇ Ｌ＿‘）

图１１铁的反萃率与反萃前液铁浓度的关系曲线

Ｆｉｇ．１１

ＥｆｆｅｃｔｏｆＦｅ３＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

ｏｎ

ｓｔｒｉｐｐｉｎｇｏｆＦｅ３＋

试验表明，随酸度增加，反萃液反萃铁的能力增加；反萃前液含铁浓度增加，反萃液反萃铁的能力下

万　

方数据

５

降。３５％Ｐ２０４负载有机相反萃时，当反萃前液含

ＨＣｌ６一ｍｏｌ／Ｌ，Ｆｅ２２

ｇ／Ｌ，铁的反萃率为４．５％。这

表明反萃后液含铁应小于２０ｇ／Ｌ，反萃液酸度宜为

６ｔｏｏｌ／ＬＨＣｌ。

２．４．２铁反萃等温线绘制

固定条件：有机相成分Ｆｅ

２．７２

ｇ／Ｌ，反萃液６

ｍｏｌ／Ｌ

ＨＣｌ，反萃温度３０℃，混合时间１０ｒａｉｎ。铁反

萃等温曲线见图１２。在Ｏ／Ａ＝３：１时，Ｐ２０４负载有机相经三级反萃，有机相的铁含量即可由２．７２ｇ／Ｌ

降至０．２ｇ／Ｌ以下。

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有机相Ｆｅ含量／（ｇ．Ｌ－Ｉ）

图１２铁反萃等温曲线

Ｆｉｇ．１２

Ｆｅ３＋ｓｔｒｉｐｐｉｎｇｉｓｏｔｈｅｒｍｗｉｔｈＰ２０４

３

结论

采用Ｐ２０４处理高锰含钴溶液完全可行。对含

锰３０．７３ｇ／Ｌ的钴、锰混合液，采用３５％Ｐ２０４在Ｏ／Ａ＝３的条件下，经一级萃取，锰的萃取率就可以达到９６％，萃余液含锰小于２

ｇ／Ｌ。

参考文献

［１］王成彦，王含渊，江培海，等．钴锰矿矿浆电解试验研究

［Ｊ］．

有色金属（（冶炼部分），２００６（４）：２—６．

P204萃取分离钴锰铁试验研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

王成彦， 王含渊， 江培海， 尹飞， 陈永强， WANG Cheng-yan， WANG Han-yuan，JIANG Pei-hai， YIN Fei， CHEN Yong-qiang北京矿冶研究总院,北京,100044

有色金属（冶炼部分）

NONFERROUS METALS(EXTRACTIVE METALLURGY)2006(5)1次

参考文献(1条)

1.王成彦;王含渊;江培海 钴锰矿矿浆电解试验研究[期刊论文]-有色金属（冶炼部分） 2006(04)

引证文献(1条)

1.居中军.李林艳.徐盛明.王成彦.廖复辉.李国宝 二癸基次膦酸的合成与萃取性能[期刊论文]-中国有色金属学报2010(11)

本文链接：/Periodical_ysjs-yl200605001.aspx

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