一种氯化法钛白废酸分段萃取回收有价元素的方法
阅读说明：本技术 一种氯化法钛白废酸分段萃取回收有价元素的方法 (Method for recovering valuable elements by sectional extraction of titanium white waste acid by chlorination process ) 是由 陈卫平 聂东红 彭业云 李润民 薛攀 程长鑫 司利沙 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种氯化法钛白废酸分段萃取回收有价元素的方法,包括以下步骤：S1、在氯化法钛白废酸中加入第一有机相,得到第一萃取余液和铁负载；铁负载反萃取后得到氯化铁溶液；S2、第一萃取余液中加入第二有机相,得到第二萃取余液和钪钛锆铌负载；S3、钪负载反萃取后得到钪钛锆铌富集物；S4、第二萃取余液进行调节ph值制液；S5、制液后加入第三有机相,得到钒铝负载和第三萃取余液；S6、钒铝负载反萃取后得到钒铝混合溶液；S7、第三萃取余液进行调节ph值制液；S8、制液后在锰萃取料液中加入第四有机相,得到锰负载和第四萃取余液；锰负载反萃取后得到含锰溶液；S9、将第四萃取余液中和、过滤后进行浓缩结晶,得到NaCl食盐和水,并循环利用。(The invention discloses a method for recovering valuable elements by sectional extraction of titanium white waste acid by a chlorination process, which comprises the following steps: s1, adding a first organic phase into the titanium dioxide waste acid obtained by the chlorination process to obtain a first raffinate and an iron load; carrying out iron load back extraction to obtain an iron chloride solution; s2, adding a second organic phase into the first extraction raffinate to obtain a second extraction raffinate and a scandium-titanium-zirconium-niobium load; s3, carrying out scandium load back extraction to obtain a scandium-titanium-zirconium-niobium concentrate; s4, adjusting the ph value of the second extraction raffinate to prepare liquid; s5, preparing a liquid, and then adding a third organic phase to obtain a vanadium-aluminum load and a third extraction raffinate; s6, carrying out back extraction on the vanadium and aluminum load to obtain a vanadium and aluminum mixed solution; s7, adjusting the ph value of the third extraction raffinate to prepare liquid; s8, adding a fourth organic phase into the manganese extraction feed liquid after liquid preparation to obtain manganese load and a fourth extraction residual liquid; carrying out back extraction on the manganese load to obtain a manganese-containing solution; and S9, neutralizing the fourth extraction raffinate, filtering, concentrating and crystallizing to obtain NaCl salt and water, and recycling.)
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种氯化法钛白废酸分段萃取回收有价元素的方法。
背景技术
钛白粉是一种重要的化工原料，广泛应用于影响国民经济的各个重要的工业领域。而生产钛白粉沸腾氯化法工艺中，每生产一吨钛白粉要产生0.4～0.6m3废盐酸溶液。这种废盐酸溶液通常先经过石灰乳中和处理，产生大量的渣相后抛弃，不仅造成了大量的资源浪费，而且严重污染环境；由于废酸中含有大量的铁、锰、铝及少量的钛、锆、铌、钪、钒等元素；其有价元素的价值很高，有必要研究一种方法对废酸中的有价元素进行综合回收，同时减少废水废渣的排放，有利于环境保护。
发明内容
本发明目的是针对上述问题，提供一种操作便利，对氯化法钛白废酸采取分段萃取，回收有价元素同时，解决废水废渣的排放，循环利用的方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：（以下修改参考前）
一种氯化法钛白废酸分段萃取回收有价元素的方法，包括以下步骤：
S1、在氯化法钛白废酸中加入氧化剂，然后加入第一有机相进行萃取铁操作，分相后得到第一萃取余液和铁负载；使用第一反萃液对铁负载进行反萃铁操作，得到氯化铁溶液；
S2、在第一萃取余液中加入第二有机相进行萃取钪操作，分相后得到第二萃取余液和钪负载；
S3、使用洗涤液对钪负载进行洗涤操作，洗涤后在钪负载中加入第二反萃液进行反萃取操作，过滤后得到钪钛锆铌富集物；
S4、将第二萃取余液进行调节PH值制液，得到钒铝萃取料液；
S5、在钒铝萃取料液中加入第三有机相进行萃取钒铝操作，分相后得到钒铝负载和第三萃取余液；
S6、在钒铝负载中加入第三反萃液进行反萃钒铝操作，得到钒铝混合溶液；钒铝混合溶液经氧化、水解沉钒操作后得到含铝溶液和多钒酸沉淀；
S7、将第三萃取余液进行调节PH值制液，得到锰萃取料液；
S8、在锰萃取料液中加入第四有机相进行萃取锰操作，分相后得到锰负载和第四萃取余液；在锰负载中加入第四反萃液进行反萃锰操作，得到硫酸锰溶液；
S9、将第四萃取余液中和、过滤后得到氯化钠溶液；氯化钠溶液经浓缩结晶后得到NaCl固体和水，水进行回收利用。
进一步的，所述步骤S1中的氧化剂为双氧水、氯酸钠、次氯酸钠、亚氯酸钠中的一种；
进行萃取铁操作时，第一有机相与氧化后氯化法钛白废酸的萃取相比O/A=1～5:1；
进行反萃铁操作时，第一反萃液与铁负载的反萃相比O/A=1〜10：1；所述第一反萃液为20~60温度的水或浓度为0.1～0.5mol/l的盐酸或浓度为1〜20%的氯化钠溶液。
进一步的，所述步骤S2中进行萃取钪操作时，第二有机相与第一萃取余液的相比O/A=1：10～50。
进一步的，所述步骤S3中进行洗涤操作时，洗涤液与钪负载的洗涤相比O/A=1〜10：1；
所述洗涤液由浓度为3〜6mol/l的硫酸、浓度为40%的氢氟酸混合制成，硫酸、氢氟酸的体积比为1:0.005～0.2；
进行反萃取操作时，第二反萃液与洗涤后钪负载的反萃相比O/A=1：1〜3；所述第二反萃液为2.5～7mol/l的液碱。
进一步的，所述步骤S4中对第二萃取余液进行制液操作时，使用的碱为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、电石泥中的一种，制液时的ph值为2～3。
进一步的，所述步骤S5中进行萃取钒铝操作时，第三有机相与钒铝萃取料液的萃取比O/A=1：1〜8。
进一步的，所述步骤S6中进行反萃钒铝操作时，第三反萃液与钒铝负载的反萃相比O/A=1〜7：1；所述第三反萃液为1～5mol/l的硫酸。
进一步的，所述步骤S7中对第三萃取余液进行制液操作时，使用的碱为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、电石泥中的一种，制液时的ph值为4～6。
进一步的，所述步骤S8中进行萃取锰操作时，第四有机相与锰萃取料液的萃取相比O/A=1:2～6；进行反萃锰操作时，第四反萃液与锰负载的反萃相比O/A=1～6:1；所述第四反萃液为1.5～3mol/l的硫酸。
进一步的，所述第一有机相由N235、N503中的一种以及仲辛醇、溶剂油混合制成；所述第二有机相、第三有机相、第四有机相均由P204、P507、P272中的一种，TBP、仲辛醇中的一种以及溶剂油混合制成。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明通过使用第一有机相萃取得到铁负载有机相、通过使用第二有机相萃取得到钪负载有机相、通过使用第三有机相萃取得到钒铝负载有机相、通过使用第四有机相萃取得到锰负载有机相，然后通过使用各个反萃液对多种负载有机相进行反萃取操作，得到各种有价元素的富集物，从而实现了氯化法钛白废酸中有价元素的回收，避免了直接将氯化法钛白废酸抛弃或中和导致严重污染环境的状况发生，同时该操作有效避免了氯化法钛白废酸中各种金属资源的浪费，提升了废酸价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的框架流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1、如图1所示，本实施例公开了一种氯化法钛白废酸分段萃取回收有价元素的方法，包括以下步骤：
S1、氯化法钛白废酸中加入双氧水，进行氧化铁操作，氧化终点电位710mv，然后用50%N235+10%仲辛醇+40%溶剂油进行萃取铁操作，萃取相比O/A=3:1，分相后得到第一萃取余液和铁负载；使用50度水对铁负载有机相进行反萃铁操作，反萃相比O/A=6:1，得到氯化铁溶液。
S2、在第一萃取余液中加入20%P204+5%TBP+75%溶剂油进行萃取钪钛锆铌操作，萃取相比O/A=1:10，分相后得到第二萃取余液和钪钛锆铌负载有机相；
S3、使用洗涤液对钪钛锆铌负载进行洗涤操作，洗涤液为6mol/l硫酸+40%氢氟酸，硫酸与氢氟酸体积比为1:0.05；洗涤相比为O/A=2:1；在钪钛锆铌负载有机相中，加入2mol/l氢氧化钠溶液进行反萃取操作，反萃相比O/A=1:2；反萃温度60度，过滤后得到钪钛锆铌富集物；
S4、在第二萃取余液中加入氢氧化钠，调节PH为2.7，得到钒铝萃取料液；
S5、在钒铝萃取料液中加入20%P507+10%仲辛醇+70%溶剂油，进行萃取钒铝操作，萃取相比O/A=1:2，分相后得到钒铝负载有机相和第三萃取余液；
S6、在钒铝负载有机相中，加入2mol/l硫酸进行反萃钒铝操作，反萃相比O/A=3:1，得到钒铝混合溶液；钒铝混合溶液经氯酸钠氧化钒、水解沉钒操作后得到含铝溶液和多钒酸沉淀物;
S7、在第三萃取余液中加入碳酸钠，调节PH为5.2，得到锰萃取料液；
S8、在锰萃取料液中加入15%P204+5%TBP+80%溶剂油进行萃取锰操作，萃取相比O/A=1:2,分相后得到锰负载有机相和第四萃取余液；在锰负载有机相中加入3mol/l硫酸进行反萃锰操作，反萃相比O/A=2:1得到硫酸锰溶液；
S9、第四萃取余液用氢氧化钠中和至PH为9,过滤液经浓缩结晶得到Nacl食盐和水；食盐和水循环利用。
实施例2、如图1所示，本实施例公开了一种氯化法钛白废酸分段萃取回收有价元素的方法，包括以下步骤：
S1、氯化法钛白废酸中加入次氯酸钠，进行氧化铁操作，氧化终点电位800mv，然后用40%N235+12%仲辛醇+48%溶剂油进行萃取铁操作，萃取相比O/A=2:1，分相后得到第一萃取余液和铁负载有机相；用60度水对铁负载进行反萃铁操作，反萃相比O/A=4:1，得到氯化铁溶液；
S2、在第一萃取余液中加入20%P272+5%TBP+75%溶剂油进行萃取钪钛锆铌操作，萃取相比O/A=1:40，分相后得到第二萃取余液和钪钛锆铌负载有机相；
S3、使用洗涤液对钪钛锆铌负载进行洗涤操作，洗涤液为3.5mol/l硫酸+40%氢氟酸，硫酸与氢氟酸体积比为1:0.1；洗涤相比为O/A=1:1；在钪钛锆铌负载有机相中，加入5mol/l氢氧化钠溶液进行反萃取操作，反萃相比O/A=1:1；反萃温度70度，过滤后得到钪钛锆铌富集物；
S4、在第二萃取余液中加入碳酸钠调节PH为3，得到钒铝萃取料液；
S5、在钒铝萃取料液中加入30%p204+10%TBP+60%溶剂油，进行萃取钒铝操作，萃取相比O/A=1:1，分相后得到钒铝负载有机相和第三萃取余液；
S6、在钒铝负载有机相中加入1.5mol/l硫酸进行反萃钒铝操作，反萃相比O/A=6:1得到钒铝混合溶液；钒铝混合溶液经亚氯酸钠氧化钒、水解沉钒操作后得到含铝溶液和多钒酸沉淀物；
S7、在第三萃取余液中加入液碱调节PH为5.6，得到锰萃取料液；
S8、在锰萃取料液中加入20%P507+10%TBP+70%溶剂油进行萃取锰操作，萃取相比O/A=1:3,分相后得到锰负载有机相和第四萃取余液；在锰负载有机相中，加入2mol/l硫酸进行反萃锰操作，反萃相比O/A=6:1，得到硫酸锰溶液；
S9、第四萃取余液用液碱中合至PH为8，过滤液经浓缩结晶得到Nacl食盐和水；
本发明通过使用第一有机相萃取得到铁负载有机相、通过使用第二有机相萃取得到钪钛锆铌负载有机相、通过使用第三有机相萃取得到钒铝负载有机相、通过使用第四有机相萃取得到锰负载有机相，然后用各个反萃液对多种负载有机相进行反萃取操作，得到各种有价元素的富集物，从而实现了氯化法钛白废酸中有价元素的回收，避免了直接将氯化法钛白废酸抛弃导致严重污染环境的状况发生，同时该操作有效避免了氯化法钛白废酸中各种金属资源的浪费，提升了废酸价值。