用D990從污酸中吸附回收錸的試驗研究

張小林, 李 偉， 寧 瑞， 呂重安

(大冶有色金屬有限責(zé)任公司稀貴金屬廠， 湖北 黃石 435005)

用D990從污酸中吸附回收錸的試驗研究

張小林, 李 偉， 寧 瑞， 呂重安

(大冶有色金屬有限責(zé)任公司稀貴金屬廠， 湖北 黃石 435005)

進行了用D990從銅冶煉煙氣淋洗污酸中吸附回收錸的試驗研究?？疾炝薍2SO4濃度、吸附流速、吸附時間對Re、As、Si吸附率的影響；用NH3·H2O對D990富錸樹脂進行解吸，考察了NH3·H2O濃度、流速的影響。結(jié)果表明，D990對錸的吸附性較強，對As、Si有一定的富集作用，當(dāng)流速4 cm/min、吸附8h時，D990樹脂對錸的吸附率為90.4%；用NH3·H2O解吸錸，濃度為6%、流速為4 cm/min時，錸解吸率達97.3%；D990對錸的飽和吸附量為0.1 g/g D990干樹脂。

銅冶煉； 煙氣； 錸； 污酸； D990； 離子交換； 解吸

錸具有特有的優(yōu)異性能，其熔點高(3 170 ℃)、沸點高(5 900 ℃)[1]，應(yīng)用于航空、航天、高能物理、電子技術(shù)、核工業(yè)、石油化工等領(lǐng)域。然而錸在地殼中的豐度非常低，僅為10-7%[2]，且伴生于其它礦物。我國的錸資源十分有限，主要伴生在輝銅礦與輝鉬礦中，即使是富錸礦藏，含量也不超過10 mg/t。目前，全球90%的錸都是從銅冶煉廠的煙灰與煙氣淋洗系統(tǒng)[3]、鉬精礦焙燒煙氣的水淋系統(tǒng)中回收的。本文對D990作為吸附樹脂，采用離子交換法從銅冶煉煙氣淋洗污酸廢液中回收錸進行研究。

1 試驗

1.1 提錸原料

銅精礦冶煉過程中，其中的錸隨煙氣進入淋洗系統(tǒng)、污酸系統(tǒng)，錸從原礦中富集到污酸與冶煉煙塵中，污酸中的錸占總量的70%～85%，煙塵中的錸占總量的10%～85%。本研究以污酸作為提錸原料，污酸組成見表1。

表1 某廠某批次污酸組成 g/L

由表1可以看出，原料含錸低，雜質(zhì)元素多且含量高，該原料采用D990吸附、氨水解吸工藝進行處理。

1.2 試驗原理

輝銅礦或輝鉬礦冶煉過程中，Re以Re2O7的形態(tài)揮發(fā)進入煙氣，經(jīng)過淋洗系統(tǒng)Re以高錸酸根形式進入污酸：

(1)

試驗用D990陰離子交換樹脂從污酸中吸附錸。陰離子交換樹脂含有季胺基[—N(CH3)3OH]、胺基[—NH2]等堿性基團[4-5]，它們在水中生成OH-離子，與各種陰離子發(fā)生交換，然后用氨水解吸,其原理為：

R-N(CH3)3OH+ReO4-(a)→

(2)

(3)

1.3 分析方法及數(shù)據(jù)處理

用D990從污酸中吸附Re，檢測交換后液Re及雜質(zhì)元素的含量，再用氨水解吸，計算各元素的吸附率與解吸率。分析方法采用原子吸收光譜法[6]。

吸附率：

(4)

解吸率：

(5)

式中：C1、C2、C3分別為吸附前液、吸附后液、解吸液中錸的濃度，mg/L；V、V＇分別為吸附液體積、解吸液體積，L。

2 結(jié)果與討論

2.1 從污酸中吸附Re試驗

D990用1.0 mol/L的HCl浸泡24 h，用清水洗至接近中性，然后用1.5 mol/L的NaOH溶液浸出12 h，再用清水洗至中性，按此步驟再重復(fù)操作一遍。預(yù)處理結(jié)束，控制流速為8 cm/min，吸附6 h后(相關(guān)探性試驗表明，此時還未達到吸附飽和)，檢測各主要元素的吸附率。試驗結(jié)果見表2。

表2 主要元素的吸附率 %

表2顯示，流速為8 cm/min、吸附6 h時，D990樹脂對Re的吸附率達86.3%；并且其對Si、As等雜質(zhì)元素也有吸附作用，Si的吸附率高達12.5%，因此，雜質(zhì)離子對樹脂交換吸附影響不可忽視。綜合考慮Re吸附率及雜質(zhì)離子的影響， D990樹脂從污酸中吸附Re對Cu、Si、As有較強的選擇性。

2.2 H2SO4濃度對Re吸附率的影響

原料污酸H2SO4濃度為80 g/L，配制H2SO4濃度為100 g/L、120 g/L、140 g/L、160 g/L、180 g/L的污酸料液，在室溫下分別用D990以8 cm/min的流速吸附6 h，H2SO4濃度對Re吸附率的影響見圖1。

圖1 H2SO4濃度對Re吸附率的影響

圖1表明，在一定的酸度范圍內(nèi)，H2SO4濃度對Re、As、Si吸附率的影響不明顯。當(dāng)D990流速為8 cm/min、吸附6 h時，Re吸附率均大于88%。通常情況下，污酸中的H2SO4濃度為80～150 g/L，其在該范圍對D990的吸附過程影響不明顯，Re吸附率達88.4%，As吸附率為4.45%，Si吸附率為12.5%。

2.3 吸附液流速對Re吸附率的影響

控制污酸溫度20～40 ℃，D990的流速分別為(cm/min)：2、4、6、8、10、12，吸附6 h，吸附液流速度對Re、Si、As吸附率的影響見圖2。

圖2 吸附液流速對Re吸附率的影響

圖2表明，在一定的范圍內(nèi)，吸附液流速越小，Re的吸附率越高，當(dāng)吸附液流速為4 cm/min，Re吸附率達90.4%，吸附液流速再減小，Re吸附率無明顯增大，當(dāng)吸附液流速為2 cm/min，Re吸附率達90.7%，說明此時D990樹脂的吸附量已達到飽和；而吸附液流速增大，As、Si的吸附率下降。綜合考慮吸附效率，吸附液流速選取4 cm/min。

2.4 吸附時間對Re吸附率的影響

稱取D990干樹脂20 g，預(yù)處理好后裝入φ10 mm×400 mm的小玻璃管中，在室溫下，以4 cm/min的流速，控制吸附時間為4 h、6 h、8 h、10 h、12 h進行試驗，吸附時間對Re吸附率的影響見圖3。

圖3 吸附時間對Re吸附率的影響

圖3表明，錸吸附率隨時間的延長急劇下降，當(dāng)吸附時間為8 h時，錸吸附率為90.3%，繼續(xù)吸附，錸大量穿透；說明該D990型樹脂在流速為4 cm/min、吸附8 h的情況下，錸達到飽和，由此計算出D990對錸的吸附容量約為0.1 g/g D990干樹脂。

2.5 NH3·H2O濃度對解吸過程的影響

用NH3·H2O解吸D990的富錸樹脂，配制4%、6%、8%、10%、12%的NH3·H2O分別做解吸試驗，氨水流速為4 cm/min，考察錸解吸率與樹脂再生效果，結(jié)果見圖4。

圖4 NH3·H2O濃度對樹脂解吸過程的影響

圖4表明，NH3·H2O對D990具有良好的解吸效果，NH3·H2O濃度越高，Re解吸越徹底，當(dāng)NH3·H2O為6%時，Re的解吸率達97.1%；雜質(zhì)元素隨NH3·H2O濃度增大解吸率呈增大的洗脫趨勢，但Si的洗脫水平一直較低，Si解吸率僅為6.4%，說明NH3·H2O不能徹底地解吸Si，仍需要尋求其它Si解吸劑。

2.6 解吸液流速對解吸過程的影響

用6%的NH3·H2O解吸D990富錸樹脂，以流速(cm/min)：2、4、6、8、10、12進行試驗，試驗結(jié)果見圖5。

圖5表明，解吸液流速越低，解吸越徹底，流速度為4 cm/min時Re解吸率達97.1%%；而隨解吸液流速增大，As解吸率下降；Si的洗脫水平一直較低，這一點直接影響離子交換法從污酸中回收錸的效果。

3 結(jié)論

D990對錸有較好的吸附效果，對As、Si也有一

圖5 解吸液流速對解吸過程的影響

定的富集。當(dāng)D990流速為4 cm/min、吸附8 h時，D990樹脂對錸的吸附率為90.4%；用NH3·H2O解吸，當(dāng)NH3·H2O濃度為6%、流速為4 cm/min時，Re解吸率達97.1%；D990對錸的飽和吸附量為0.1 g/g D990干樹脂；雜質(zhì)元素洗脫不徹底，污酸成分復(fù)雜、雜質(zhì)含量高，尤其Si難以洗脫，導(dǎo)致采用D990離子交換從污酸中吸附回收錸存在一定的局限性。

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Experimental study of rhenium recovery by adsorbed it from the waste acid using D990 ion exchange

ZHANG Xiao-lin， LI Wei， NING Rui， Lü Chong-an

This paper studies rhenium recovery by adsorbed it using D990 ion exchange from the waste acid. The study has investigated the effects of H2SO4concentration, flow rate of adsorption, adsorption time on Re, As, Si adsorption rate. Rich rhenium for D990 resin desorbed using NH3·H2O, the study has investigated the effects of NH3·H2O concentration, flow rate of desorption process. The results showed that D990 for rhenium has strong adsorption ability, but it has a certain enrichment for As, Si. When the adsorption flow rate reaches 4 cm/min and adsorption is at 8 h, D990 resin adsorption rate for rhenium is 90.4%. When NH3·H20 desorbs rhenium, if the concentration of NH3·H20 is 6%, desorption flow rate of 4 cm/min, Re desorption rate will be up to 97.3%, D990’s saturated adsorption for rhenium is 0.1 g/g D990 dry resin.

copper smelting; offgas; Re；waste acid；D990；ion exchange; desorption

張小林(1984—)，男，湖北黃石人，研究生學(xué)歷，工程師，研究方向：稀貴金屬冶金及綜合回收利用。

2016-01-06

TF841.8

A

1672-6103(2017)01-0065-03