用于铁和铝的选择性分离的方法技术

本公开涉及一种从含有Fe(III)离子和非铁离子的含水原料中选择性萃取Fe(III)离子的方法。所述方法包括使原料与包含

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于铁和铝的选择性分离的方法优先权文件本申请要求于2014年8月7日提交的题为“铁分离方法”的澳大利亚临时专利申请No.2014903073的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
本公开涉及从含有铁和其它金属如铝的原料中分离铁的方法。在具体形式中，本公开涉及用于从粗浸出液例如煤矸石浸出液中分离铁的方法。
技术介绍
煤矸石是煤加工和选矿的主要副产物。它含有约18％至40％的氧化铝和40至65％的二氧化硅。由于铝土矿储量的减少和矿体的降解，高铝含量(≥30％)煤矸石已经成为主要铝源铝土矿的有希望的替代品。已经进行了许多尝试以从煤矸石中萃取铝和硅产物以及有价值的金属如镓和钛(Qian和Li2015；Geng等人，2012；Zhao2014)。例如，通过酸浸从煤矸石生产铝产物。然而，铁(III)是煤矸石中第三丰富的元素，占总量的2-10％，并且在浸出过程中将原料中的铁带入浸出溶液中，这沾污并污染了所得到的产物。因此，从煤矸石浸出溶液中除去铁是必要的，以便从这些溶液中获得商业上可接受的铝或具有高纯度的其它有价值的金属产物。目前，通常通过沉淀从浸出溶液中除去铁(Chang等人，2010，Swarnkar等人，1996)。然而，该方法具有一些缺点，例如由于共沉淀导致的低选择性和难以从浸出液中除去的细小沉淀物的产生。此外，通常含有重金属离子的沉淀物在环境方面引起关注。此外，由于严格的环境法规，它们在受控池中的处置变得越来越昂贵。溶剂萃取可以分离、纯化和浓缩金属离子，导致随后产生纯产物。其是允许两种或更多种组分由于它们在两个不混溶的液相中不相等的溶解度而分离的方法。它是金属离子分离的重要方法，也是具有重要意义的常用工业技术例如连续操作模式、设备简单以及高生产量(Tian，Li等人2010)。在溶剂萃取中，溶解的金属通过萃取剂从水溶液中选择性地与其它组分分离。传统上，溶剂萃取涉及与水不混溶的有机溶剂，其中许多是易燃的、挥发性的或有毒的。这引起对环境和工作场所的危害。因此，需要提供可用于从含有其它非铁金属如铝的原料中选择性除去铁的方法。
技术实现思路
本公开来自对使用经济的离子液体(例如CyphosIL101和Aliquat336)既作为萃取剂和又作为溶剂以在煤矸石浸出液中分离铁和铝的研究。根据第一方面，提供了从含有Fe(III)离子和非铁离子的含水原料中选择性萃取Fe(III)离子的方法，所述方法包括使原料与包含盐或铵盐离子液体的有机相在液-液萃取条件下接触足够时间，以允许将至少一些Fe(III)离子从原料转移到有机相，以提供负载有Fe(III)离子的有机相和贫Fe(III)的原料，和将负载有Fe(III)离子的有机相与贫Fe(III)的原料分离。根据第二方面，提供了盐或铵盐离子液体用于从含有Fe(III)离子和非铁离子的含水原料中选择性萃取Fe(III)离子的用途，包括使原料与包含盐或铵盐离子液体的有机相在液-液萃取条件下接触足够时间，以允许将至少一些Fe(III)离子从原料转移到有机相，以提供负载有Fe(III)离子的有机相和贫Fe(III)的原料，和将负载有Fe(III)离子的有机相与贫Fe(III)的原料分离。根据第三方面，提供了从煤矸石浸出液中选择性除去Fe(III)离子的方法，所述方法包括使浸出液与包含盐或铵盐离子液体的有机相在液-液萃取条件下接触足够时间，以允许将至少一些Fe(III)离子从浸出液转移到有机相，以提供负载有Fe(III)离子的有机相和贫Fe(III)的浸出液，和将负载有Fe(III)离子的有机相与贫Fe(III)的浸出液分离。根据第四方面，提供了从煤矸石中回收高纯度铝产物如氯化铝的方法，所述方法包括浸提煤矸石以提供浸出液，使浸出液与包含盐或铵盐离子液体的有机相在液-液萃取条件下接触足够时间，以允许将至少一些Fe(III)离子从浸出液选择性转移到有机相，以提供负载有Fe(III)离子的有机相和贫Fe(III)的浸出液，将负载有Fe(III)离子的有机相与贫Fe(III)的浸出液分离，和从贫Fe(III)的浸出液回收铝产物。在第一至第四方面的实施方案中，有机相基本上不含外来有机萃取剂。在第一至第四方面的实施方案中，有机相基本上不含盐或铵盐离子液体以外的溶剂。在第一至第四方面的实施方案中，有机相基本上由盐或铵盐离子液体组成。在第一至第四方面的实施方案中，所述方法进一步包括处理含水原料或浸出液以在与有机相接触之前增大其中无机阴离子的浓度。这些实施方案中的无机阴离子可以是选自碘离子、溴离子、氯离子和氟离子的卤离子。在具体的实施方案中，无机阴离子是氯离子。处理含水原料以增大无机阴离子的浓度的步骤可以包括向含水原料中加入无机阴离子源。在第一和第二方面的实施方案中，原料中的非铁离子选自由铝、镁、钙和钾离子组成的离子组中的一种或多种。在第一和第二方面的实施方案中，含水原料是浸出液。在实施方案中，浸出液含有选自由铝、钠、钙和镁组成的组中的非铁离子。在实施方案中，浸出液是煤矸石浸出液。在实施方案中，盐或铵盐离子液体是室温离子液体(RTIL)。在实施方案中，盐或铵盐离子液体是四烷基盐离子液体。在实施方案中，四烷基盐离子液体包含至少三个C4至C20烷基。在实施方案中，四烷基盐离子液体包含亲水性抗衡离子。在实施方案中，亲水性抗衡离子选择由Cl-、Br-、(NC)2N-、SO42-组成的组。在实施方案中，四烷基盐离子液体选自由三己基十四烷基氯化三己基十四烷基溴化三己基十四烷基二氰胺、三丁基(甲基)溴化三丁基(甲基)氯化三丁基(己基)溴化三丁基(己基)氯化三丁基(辛基)氯化三丁基(辛基)氯化三丁基(癸基)溴化三丁基(癸基)氯化四丁基溴化和四丁基氯化组成的组。在具体的实施方案中，四烷基盐离子液体选自由三己基十四烷基氯化三己基十四烷基溴化和三己基十四烷基二氰胺组成的组。在实施方案中，盐或铵盐离子液体是四烷基铵盐离子液体。在实施方案中，四烷基铵盐离子液体包含至少三个C4至C20烷基。在实施方案中，四烷基铵盐离子液体包含亲水性抗衡离子。在实施方案中，亲水性抗衡离子选自由Cl-、Br-、(NC)2N-、SO42-组成的组。在实施方案中，四烷基铵盐离子液体是N-甲基-N,N-二辛基辛烷-1-氯化铵。根据第五方面，提供通过第一、第三或第四方面的方法或第二方面的用途获得的负载有Fe(III)的有机相。根据第五方面，提供了通过第一、第三或第四方面的方法或第二方面的用途获得的包含Fe(III)离子的组合物。附图说明将参照附图讨论本专利技术的实施方案，其中：图1示出了显示使用不同HCl浓度的各种离子液体的Fe(III)的萃取百分比的图；图2示出了显示利用不同Cl-浓度的各种离子液体的Fe(III)的萃取百分比的图；图3示出了显示HCl浓度对使用CyphosIL101(水溶液：13.5g·L-1Fe(III)，0-10mol·L-1HCl)从氯化物介质萃取Fe(III)的影响的图；图4示出了显示Cl-浓度对使用CyphosIL101(水溶液：13.5g·L-1Fe(III)，1mol·L-1HCl，1.72-5.72mol·L-1Cl-，NaCl作为氯化物源，[Cl-]是水溶液中来自NaCl、HCl和FeCl3的Cl-总和)从氯化物介质萃取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含有Fe(III)离子和非铁离子的含水原料中选择性萃取Fe(III)离子的方法，所述方法包括使所述原料与包含

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.07 AU 20149030731.一种从含有Fe(III)离子和非铁离子的含水原料中选择性萃取Fe(III)离子的方法，所述方法包括使所述原料与包含盐或铵盐离子液体的有机相在液-液萃取条件下接触足够时间，以允许将至少一些Fe(III)离子从所述原料转移到所述有机相，以提供负载有Fe(III)离子的有机相和贫Fe(III)的原料，和将负载有Fe(III)离子的有机相与贫Fe(III)的原料分离。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机相基本上不含外来有机萃取剂。3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其中所述有机相基本上不含盐或铵盐离子液体以外的溶剂。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述有机相基本上由盐或铵盐离子液体构成。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括处理所述含水原料以在与有机相接触之前增大其中无机阴离子的浓度。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述无机阴离子是卤离子。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述卤离子选自由碘离子、溴离子、氯离子和氟离子组成的组。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述卤离子是氯离子。9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其中所述处理所述含水原料以增大无机阴离子的浓度的步骤包括向所述含水原料中加入无机阴离子源。10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其中所述含水原料中的非铁离子选自由铝、镁、钙和钾离子组成的离子组中的一种或多种。11.一种通过根据权利要求1-10任一项所述的方法得到的负载有铁(III)离子的有机相。12.一种通过根据权利要求1-10任一项所述的方法得到的含铁(III)离子的组合物。13.盐或铵盐离子液体用于从含有Fe(III)离子和非铁离子的含水原料中选择性萃取Fe(III)离子的用途，包括使所述原料与包含盐或铵盐离子液体的有机相在液-液萃取条件下接触足够时间，以允许将至少一些Fe(III)离子从所述原料转移到所述有机相，以提供负载有Fe(III)离子的有机相和贫Fe(III)的原料，和将负载有Fe(III)离子的有机相与贫Fe(III)的原料分离。14.根据权利要求13所述的用途，其中所述有机相基本上不含外来有机萃取剂。15.根据权利要求13-14任一项所述的用途，其中所述有机相基本上不含盐或铵盐离子液体以外的溶剂。16.根据权利要求13-15任一项所述的用途，其中所述有机相基本上由盐或铵盐离子液体构成。17.根据权利要求13-16任一项所述的用途，其进一步包括处理所述含水原料以在与有机相接触之前增大其中无机阴离子的浓度。18.根据权利要求17所述的用途，其中所述无机阴离子是卤离子。19.根据权利要求18所述的用途，其中所述卤离子选自由碘离子、溴离子、氯离子和氟离子组成的组。20.根据权利要求19所述的用途，其中所述卤离子是氯离子。21.根据权利要求17-20任一项所述的用途，其中所述处理所述含水原料以增大无机阴离子的浓度的步骤包括向所述含水原料中加入无机阴离子源。22.根据权利要求13-21任一项所述的用途，其中所述含水原料中的非铁离子选自由铝、镁、钙和钾离子组成的离子组中的一种或多种。23.一种从煤矸石浸出液中选择性地除去Fe(III)离子的方法，所述方法包括使所述浸出液与包含盐或铵盐离子液体的有机相在液-液萃取条件下接触足够时间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程芳琴，崔莉，周静芳，约翰·罗森，薛芳斌，
申请(专利权)人：南澳大学，山西瑞恩泽科技有限公司，山西大学，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU