用于金属的超临界流体萃取的方法和系统技术方案

一种用于从来源进行金属的超临界流体萃取的方法，所述方法包括：提供反应器室；提供包含靶金属的来源；任选地，提供螯合剂；提供溶剂；将包含所述靶金属的所述来源、所述螯合剂和所述溶剂添加至所述反应器室中；调整所述反应器室中的温度和压力，使得所述溶剂被加热并压缩至高于其临界温度和压力；任选地，向所述反应器室提供机械搅动；回收包含所述靶金属的螯合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于金属的超临界流体萃取的方法和系统
本专利技术涉及金属的萃取，且更具体地，涉及从宽范围的来源进行金属的超临界流体萃取-气相冶金(aeriometallurgy)。
技术介绍
超临界流体萃取超临界流体萃取(SCFE)工艺集中在能源工业，包括煤的直接液化以及从石油储层的增强的油回收。SCFE工艺还参与化学工业，包括食品和制药。示例包括咖啡脱咖啡因、木材和植物油生产，以及从水溶液中萃取如醇的有机物。近年来，SCFE已被用于回收各种金属。由于超临界流体(SCF)作为溶剂的理想性质，因此这是快速增长的领域。一旦流体被加热并压缩至高于其临界温度和压力，则该流体被描述为超临界的。SCF具有低粘度和高扩散性(类气体性质)，以及溶解如液体的材料的能力。这些性质使它们能够以比在液相中更高的速率且更高效地从不同的基质中渗透和运输溶质。最广泛使用的SCF是超临界CO2(sc-CO2)，因为其临界点适中(Tc＝304.25K(31.1℃)，Pc＝7.38MPa，ρ＝471kg/m3)。它也是无毒、廉价、不可燃和惰性的，使其环境友好且易于再循环，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从来源进行金属的超临界流体萃取的方法，所述方法包括：/n-提供反应器室；/n-提供包含靶金属的来源；/n-任选地，提供螯合剂；/n-提供溶剂；/n-将包含所述靶金属的所述来源、所述螯合剂和所述溶剂添加至所述反应器室中；/n-调整所述反应器室中的温度和压力，使得所述溶剂被加热并压缩至高于其临界温度和压力；/n-任选地，向所述反应器室提供机械搅动；/n-回收包含所述靶金属的螯合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180403 US 62/651,8481.一种用于从来源进行金属的超临界流体萃取的方法，所述方法包括：
-提供反应器室；
-提供包含靶金属的来源；
-任选地，提供螯合剂；
-提供溶剂；
-将包含所述靶金属的所述来源、所述螯合剂和所述溶剂添加至所述反应器室中；
-调整所述反应器室中的温度和压力，使得所述溶剂被加热并压缩至高于其临界温度和压力；
-任选地，向所述反应器室提供机械搅动；
-回收包含所述靶金属的螯合物。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述螯合剂是一种或多种选自由以下组成的组的化合物：有机磷化合物、酮、二硫代氨基甲酸盐、冠醚、环氧乙烷二磷酸酯衍生物、氟化化合物、8-羟基喹啉或其衍生物、氨基聚羧酸、酰胺、有机酸、季铵盐和肟。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述有机磷化合物选自由以下组成的组：磷酸三丁酯(TBP)、磷酸三丁酯(TBP)-HNO3、三烷基氧化膦(TRPO)-HNO3、三丁基氧化膦(TBPO)、三辛基氧化膦(TOPO)、三苯基氧化膦(TPPO)、磷酸双(2-乙基己基)酯(DEHPA)、双(2-乙基己基)单硫代磷酸(D2EHTPA)、二烷基次膦酸(Cyanex272)、双(2,4,4-三甲基戊基)二硫代次膦酸(Cyanex301、Cyanex302)、双-(2-乙基己基)磷酸(B2EHPA)、氨基甲酰基亚甲基氧化膦(CMPO)、2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯(PC88A)、膦酰基乙酸(PAA)和N,N-双膦酰基-(甲基)甘氨酸(BPG)。


4.根据权利要求2所述的方法，其中所述有机磷化合物是磷酸三丁酯(TBP)-HNO3。


5.根据权利要求2所述的方法，其中所述酮选自由以下组成的组：乙酰丙酮(AA)、三氟乙酰丙酮(TFA)、六氟乙酰丙酮(HFA)、三氟乙酰丙酮(TAA)、噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)、甲基异丁基酮(MIBK)、2,2,7-三甲基-3,5-辛二酮(TOD)、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮(THD)、1,1-二甲基-3,5-己二酮(DMHD)、2,6-二甲基-3,5-庚二酮(DIBM)、1,1,1-三氟-4-苯基-2,5-丁二酮(TFBZM)和1-苯基-1,3-戊二酮(BZAC)。


6.根据权利要求2所述的方法，其中所述二硫代氨基甲酸盐选自由以下组成的组：双(三氟乙基)-二硫代氨基甲酸锂(LiFDDC)、二乙基二硫代氨基甲酸盐(DDC)、双-三氟乙基二硫代氨基甲酸盐(FDDC)、二丙基二硫代氨基甲酸盐(P3DC)、二丁基二硫代氨基甲酸盐(BDC)、二戊基二硫代氨基甲酸盐(P5DC)、二己基二硫代氨基甲酸盐(HDC)、吡咯烷二硫代氨基甲酸盐(PDC)和二丁基二硫代氨基甲酸四丁基铵TBA(BDC)。


7.根据权利要求2所述的方法，其中所述冠醚选自由以下组成的组：2,2-二环己基-1,4,7,10,13,16,19-七氧杂环二十一烷(DCH21C7)、2,3,11,12-二环己烷并-1,4,7,10,13,16-六氧杂环十八烷(DCH18C6)、1,4,7,10,13-五氧杂环十五烷(15C5)、双三唑并-冠醚I(冠I)、双三唑并-冠醚II(冠II)和双三唑并-冠醚III(冠III)。


8.根据权利要求2所述的方法，其中所述环氧乙烷二磷酸酯衍生物选自由以下组成的组：二醇二辛基二甲基二磷酸酯(EG2Oct)、乙二醇双(2-异丙氧基乙基)二甲基二磷酸酯(EG2IPE)、三乙二醇双(2-异丙氧基乙基)二甲基二磷酸酯(EG3IPE)和四乙二醇双(2-异丙氧基乙基)二甲基二磷酸酯(EG4IPE)。


9.根据权利要求2所述的方法，其中所述氟化化合物选自由以下组成的组：1,1,1,2,2,3,3-七氟-7,7,-二甲基-4,6-辛二酮(HFOD)、1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-戊二酮(HFAC)、噻吩甲酰三氟丙酮(TTFA)、十五氟辛酸(HPFOA)、全氟聚醚哌嗪二硫代氨基甲酸铵(FE-APDC)、全氟聚醚氨甲基吡啶(FE-PA)、全氟聚醚二硫代氨基甲酸铵(FE-DC)、全氟聚醚二硫醇(FE-DT)和七氟丁酰基新戊酰基甲烷(FOD)。


10.根据权利要求2所述的方法，其中所述8-羟基喹啉或其衍生物选自由以下组成的组：7-(1-乙烯基-3,3,5,5-四甲基己基)-8-羟基喹啉和8-羟基喹啉。


11.根据权利要求2所述的方法，其中所述氨基聚羧酸选自由以下组成的组：二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、二亚乙基三胺五乙酸二酐(DTPA-DA)和三亚乙基四胺六乙酸(H6TTHA)。


12.根据权利要求2所述的方法，其中所述酰胺选自由以下组成的组：N,N,N’,N’-四辛基二甘醇酰胺(TODGA)、N,N,N’,N’-四异丁基-3-氧杂戊二酰胺(TiBODA)、N,N,N’,N’-四丁基-3-氧杂戊二酰胺(TBODA)和N,N’-二甲基-N,N’-二丁基十四烷基丙二酰胺(DMDBTDMADBBP)。


13.根据权利要求2所述的方法，其中所述有机酸是新癸酸。


14.根据权利要求2所述的方法，其中所述季铵盐是N-甲基-N,N,N-三辛基氯化铵。


15.根据权利要求2所述的方法，其中所述肟是2-羟基-5-壬基二苯甲酮肟。


16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中所述溶剂是一种或多种选自由以下组成的组的化合物：CO2、水、甲醇、乙醇、苯和甲苯。


17.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中所述溶剂是CO2。


18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其进一步包括提供共溶剂并且将所述共溶剂添加至所述反应器室中。


19.根据权利要求18所述的方法，其中所述共溶剂是一种或多种选自由以下组成的组的化合物：甲醇、水、乙醇、丙酮、己烷、氯仿、二氯甲烷、甲苯、乙腈、四氢呋喃、苯胺、二乙胺、乙酸、乙酸乙酯、2-丙醇和基于咪唑鎓的离子化合物。


20.根据权利要求18所述的方法，其中所述共溶剂是甲醇。


21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中将所述共溶剂以约0.01mol％至50mol％的量添加至所述反应器室中。


22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中将所述反应器室中的所述温度调整至约20℃至200℃的范围。


23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中将所述反应器室中的所述压力调整至约0.01MPa至45MPa的范围。


24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中使包含所述靶金属的所述来源、所述螯合剂和所述溶剂在所述反应器室中反应约0.01至12小时的范围内的停留时间。


25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，其中所述来源与所述螯合剂的比率在约0.01至5的范围内。


26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法，其中使包含所述靶金属的所述来源、所述螯合剂和所述溶剂经受在约0.01rpm至2500rpm的范围内的搅动速率。


27.根据权利要求1和16至26中任一项所述的方法，其中所述螯合剂包含约0.01M至21.4M浓度的HNO3。


28.根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中所述来源是NiMH电池，并且所述靶金属是一种或多种稀土元素。


29.根据权利要求28所述的方法，其中将所述反应器室中的所述温度调整至约35℃至55℃的范围。


30.根据权利要求28或29所述的方法，其中将所述反应器室中的所述温度调整至约35℃。


31.根据权利要求28至30中任一项所述的方法，其中将所述反应器室中的所述压力调整至约20.7MPa至31MPa的范围。


32.根据权利要求28至31中任一项所述的方法，其中将所述反应器室中的所述压力调整至约31MPa。


33.根据权利要求28至32中任一项所述的方法，其中使包含所述靶金属的所述来源、所述螯合剂和所述溶剂在所述反应器室中反应在约1至2小时的范围内的停留时间。


34.根据权利要求28至33中任一项所述的方法，其中所述停留时间为约2小时。


35.根据权利要求28至34中任一项所述的方法，其中所述来源与所述螯合剂的比率在约0.1至0.2的范围内。


36.根据权利要求28至35中任一项所述的方法，其中所述来源与所述螯合剂的比率为约0.1。


37.根据权利要求28至36中任一项所述的方法，其中使包含所述靶金属的所述来源、所述螯合剂和所述溶剂经受在约750rpm至1500rpm的范围内的搅动速率。


38.根据权利要求28至37中任一项所述的方法，其中所述搅动速率为约1500rpm。


39.根据权利要求28至38中任一项所述的方法，其中所述螯合剂包含约10.4M至15.7M浓度的HNO3。


40.根据权利要求28至39中任一项所述的方法，其中所述螯合剂包含约15.7M浓度的HNO3。


41.根据权利要求28至40中任一项所述的方法，其进一步包括提供甲醇并且将所述甲醇以约0.01mol％至2mol％的量添加至所述反应器室中。


42.根据权利要求28至41中任一项所述的方法，其进一步包括提供甲醇并且将所述甲醇以约2mol％的量添加至所述反应器室中。


43.根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中所述来源是永磁体，并且所述靶金属是一种或多种稀土元素。


44.根据权利要求43所述的方法，其中将所述反应器室中的所述温度调整至约35℃至55℃的范围。


45.根据权利要求43或44所述的方法，其中将所述反应器室中的所述温度调整至约55℃。


46.根据权利要求43至45中任一项所述的方法，其中将所述反应器室中的所述压力调整至约20....

【专利技术属性】
技术研发人员：G·阿齐米，Y·B·姚，张家恺，J·J·阿纳瓦蒂，
申请(专利权)人：多伦多大学管理委员会，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA