含氟硫酸铝脱铁及其高附加值回收技术的研究

摘要

本文针对含氟硫酸铝酸性溶液特殊体系，通过除铁方法的选择，拟采用电化学沉积法、高锰酸钾氧化法及有机溶剂萃取法进行除铁研究。重点研究了三辛胺—磷酸三丁酯—磺化煤油萃取体系从含氟硫酸铝料液中萃取分离铁，提出水热反萃技术代替传统的硫酸多级反萃使有机萃取剂再生，同时得到纯度高、粒径均一氧化铁粉末，可用作铁红颜料，体现了产业高附加值，同时简化工艺流程，降低了成本，避免了反萃废液和铁渣排放造成的环境污染问题，具有显著的经济效益和社会效益。具体的研究内容如下： (1)根据该体系下大量Fe(Ⅱ)的存在及保持氟离子含量的要求，对除铁方法进行初步的选择，得出三辛胺—磷酸三丁酯—磺化煤油溶剂萃取法能够深度除铁且铝、氟含量损失极少。 (2)重点讨论了以三辛胺—磷酸三丁酯—磺化煤油萃取体系从料液中萃取分离铁的过程，考察了影响萃铁率的—些因素，如两相接触时间、TOA 的浓度、料液初始pH 值、料液中的离子种类等，确定了萃取最佳工艺为：控制接触时间为5 min，35％TOA+10％TBP+磺化煤油，料液初始pH=0.8，经四级萃取，萃铁率可达99％，使料液中的铁含量由原来的7.8 g/L降低至0.07 g/L。 (3)以水热反萃代替传统的硫酸多级反萃使有机相再生研究，考察水热反萃水相的pH值、反萃相比、反萃温度、反萃时间等均对水热反萃率的影响，得到了水热反萃的最优条件：反萃水相pH=12，反萃相比(A′/O′)为1，反萃温度165℃，反萃时间为4 h，得到的再生萃取剂可循环使用。 (4)应用水热反萃技术制备氧化铁。考察了反萃水相的pH值、A′/O′、反萃温度及时间等对氧化铁粉末的影响。XRD和TEM分析表明，反萃温度控制在165℃以上可得到颗粒组成均一、结晶完好且粒径在纳米范围的α-Fe<,2>O<,3>，其颗粒尺寸随着反萃温度的升高、反萃时间的延长、A′/O′的减小而增大。在pH值为7时，颗粒尺寸最大。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1文献综述

1.1硫酸铝的除铁方法

1.1.1重结晶法除铁

1.1.2铁氰化钾沉淀法除铁

1.1.3黄碱铁矾(Jarosite)法

1.1.4高锰酸钾沉淀法

1.1.5有机络和沉淀法

1.1.6有机溶剂萃取法

1.2纳米氧化铁的制备方法

1.2.1氧化沉淀法

1.2.2均匀沉淀法

1.2.3溶胶-凝胶法

1.2.4水热法

1.2.5强迫水解法

1.2.6水热反萃法

1.2.7固相法

1.2.8冷冻干燥法

1.2.9其他方法

1.3本文研究目标、内容及意义

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

1.3.3研究意义

2除铁方法的选择

2.1选择的依据及方法简介

2.1.1电化学法

2.1.2高锰酸钾氧化共沉淀法

2.1.3溶剂萃取法

2.2电化学沉积法除铁

2.2.1实验试剂与仪器

2.2.2实验仪器

2.2.3实验方法

2.2.4铁含量测定分析方法

2.2.5结果与讨论

2.2.6结论

2.4高锰酸钾氧化共沉淀法除铁

2.4.1实验试剂与仪器

2.4.2实验试剂与仪器

2.4.3实验方法

2.4.3分析与测试

2.4.4结果与讨论

2.4.5结论

2.5溶剂萃取法

3 TOA-TBP从含氟硫酸铝溶液中萃取分离Fe(Ⅲ)

3.1实验部分

3.1.1试剂

3.1.2仪器

3.1.3实验方法

3.2结果与讨论

3.2.1改性剂对TOA萃铁的影响

3.2.2接触时间对萃铁的影响

3.2.3料液初始pH值对铁萃取的影响

3.3.4相比对铁萃取的影响

3.3.5溶液中的离子种类对铁萃取的影响

3.3.6萃取级数对萃铁的影响

3.3结论

4水热反萃有机相再生研究

4.1实验部分

4.1.1试剂

4.1.2仪器

4.1.3实验方法

4.2水热反萃试验结果与讨论

4.2.1萃取剂的热稳定性

4.2.2反萃水相的酸碱度对反萃率的影响

4.2.3反萃温度对反萃率的影响

4.2.4载铁有机相与反萃水相的体积比对反萃率的影响

4.2.5再生萃取剂的萃铁效果

4.3结论

5水热反萃法制备纳米氧化铁

5.1实验方法

5.1.1试剂

5.1.2仪器

5.1.3纳米粉体的制备

5.1.4产物的分析与表征

5.2结果与讨论

5.2.1反萃温度对产物晶型结构及形貌的影响

5.2.2反萃水相初始pH值对α-Fe2O3形貌影响

5.2.3反应时间对产物形貌的影响

5.2.4 A'/O'对产物形貌的影响

5.2.5搅拌速度对产物形貌的影响

5.2.6纯度分析

5.2.7水热反萃制备纳米氧化铁反应机理

5.3结论

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢