用萃取法分离包头稀土矿硫酸浸出液中的铁

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.01.018 第18卷第1期 北京科技大学学报 Vol.18 No.1 19962 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.199% 用萃取法分离包头稀土矿硫酸浸出液中的铁 张新)赵保东2)孙根生)林晶)江靓2) 1)北京科技大学物理化学系，北京1000832)北京大学分校化学系，北京100083 摘要研究了用萃取法直接从包头硫酸没出液中分离稀土与铁，稀土的回收率达到99%以上； 分离后的溶液F(Ⅲ)<0.011g/1,避免了用沉淀法除铁时，由于稀土共沉而损失10%的稀土.同 时还提出了萃合物的组成· 关键词萃取，疏酸浸出液，稀土，铁 中图分类号TF111.3 关于用二(2-乙基己基)磷酸（简称HDEHP)萃取稀土和F(Ⅲ）的研究工作分别 都有大量报道，有的已用于生产中，但直接用包头稀土矿浸出液进行分离铁与稀土的研究还 比较少，斗.目前该浸出液一般采用MgO调pH并沉淀铁31，此法由于稀土发生共沉现象严 重，使稀土损失10%左右，并且原工艺在稀土元素分组后还得用N0?第二次除铁·为此 本文研究了用HDEHP和TBP共12级萃取分离铁的工艺，使稀土回收率达到99%以上， Fe(Ⅲ)含量<0.01lg/1,同时初步推断了萃合物的组成. 1实验部分 11试剂和设备 硫酸稀土料液：包头稀土三厂水浸液或人工配制含铁料液；HDEHP:天津化工厂；磺化 煤油：上海化工厂；TBP等药品全部为分析纯.设备有：康氏振荡器，TBP色谱柱. 1.2分析方法 混合稀土元素草酸沉淀分离EDTA滴定或TBP萃淋树脂色谱柱分离F(Ⅲ)与稀土，然 后EDTA容量法测定混合稀土总量， Fe3+的测定：以二苯胺磺钠为指示剂，K,Cr,O,氧化还原滴定法测溶液中Fe3+的含量. 13实验内容 (I)测定HDEHP和TBP在硫酸体系下萃取铁的萃合物组成；(2)通过HDEHP单级和 串级实验分离铁与稀土；(3)通过TBP单级和串级萃取铁的实验，回收HC1等， 2结果与讨论 2.1 HDEHP萃取Fe3+时的萃合物组成 HDEHP(简写为HA)在疏酸介质中萃取Fe+,郁强等I1认为萃合物的形式为FeHA2)3; 1995-08-10收稿 一第一作者男57岁副教授

第 18 卷 第 1 期 北 京 科 技 大 学 学 报 1望巧 年 2 月 Jo u r n a l o f U ni v 日rs ity o f S a e n c e a nd Te ch n o fo gy Be ij 吨 V 川 . 18 N b 万功 。 1望巧 用 萃取法分离包头稀 土矿硫 酸浸 出液 中的铁 ’ 张 新 ’ ) 赵保 东 2 ) 孙根生 , ) 林 晶 2 ) 江 靓 2 ) l) 北京科 技大学物理化学系 , 北京 1侧X犯3 2) 北京大学分校化学系 , 北京 l〕 X阳 摘要 研究 了 用 萃取法直接从包头硫酸 浸 出液 中分 离稀 土与 铁 , 稀 土 的回 收率 达到 卯 % 以 上 ; 分离后的溶液 eF ( 1 ) < .0 01 1 9/ 1 , 避免 了用沉淀法除铁时 , 由于 稀土 共沉 而损失 10 % 的稀土 . 同 时还提出了 萃合物的组成 . 关键词 萃取 , 硫 酸 浸出液 , 稀 土 , 铁 中图分类号 T F . l l . 3 关于 用二 ( 2 一 乙 基 己 基 ) 磷 酸 (简 称 H D E H卫) 萃取 稀 土 和 F e( m ) 的研 究 工 作 分 别 都有 大量 报道 , 有 的 已 用于生 产 中 , 但 直接 用包 头稀土 矿浸 出液进行分离 铁与稀 土 的研究 还 比 较 少「’ , 2 1 . 目前 该浸 出液一 般采 用 M夕 调 p H 并 沉 淀 铁 l3] , 此 法 由 于稀 土发生共 沉现 象 严 重 , 使稀 土损失 10 % 左右 , 并 且原 工艺 在 稀 土 元素分 组 后 还 得 用 N 50 : 第 二 次 除 铁 . 为 此 本文 研究 了 用 H D E H P 和 T B P 共 12 级 萃 取 分 离 铁的工 艺 , 使稀 土 回 收 率 达到 9 % 以 上 , eF ( 1 )含量 < .0 01 1 9 / 1 , 同时初 步推 断 了萃合物 的组成 . 1 实验部分 L l 试剂和 设备 硫 酸稀 土料 液 : 包头 稀 土三厂水 浸液 或人 工配 制含 铁料 液 ; H D E H P : 天 津 化 工 厂 ; 磺 化 煤油 : 上 海化工厂 ; T B P 等药 品全部 为分 析纯 . 设备有 : 康氏振荡 器 , T B P 色谱 柱 . L Z 分析方 法 混 合稀 土元 素草 酸沉 淀分离 E D T A 滴 定 或 几P 萃淋 树脂 色 谱 柱分 离 eF ( 1 )与稀 土 , 然 后 E D 丁A 容 量法 测定 混合稀 土总 量 . eF +3 的测 定 : 以 二 苯胺 磺钠 为指 示剂 , 长 C 几 0 7 氧化还 原滴 定法测 溶 液 中 eF +3 的含量 . 13 实验内容 ( l) 测 定 H D E HP 和 T B P 在硫酸 体系 下萃取 铁 的萃合 物组 成 ; ( 2) 通 过 1刃D E I] 甲 单 级 和 串级实验分 离铁与稀 土 ; ( 3) 通 过 BT P 单级和 串级 萃取铁的实验 , 回收 H C I等 . 2 结果 与讨论 1 1 H D E H P 萃取 F e +3 时的 萃合物组 成 H D E HP ( 简 写为 H A ) 在硫酸介质 中萃取 eF , + , 郁 强等【4 ] 认 为萃合 物 的形 式 为 eF 归 A Z ) 3 ; 19 9 5 一 0 8 一 1 0 收稿 第一作 者 男 5 7 岁 副教 授 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 01. 018

Vol.18 No.I 张新等：用萃取法分离包头稀土矿硫酸浸出液中的铁 79· Blake C F认为萃合物组成为Fe(OH)HA2)2,为此用饱和法和平衡曲线法测定了萃合 物的组成. 饱和法测定的工艺条件：料液中Fe含量为10.70g/1,H+浓度为0.78ol/1,有机相为 30%HDEHP-70%磺化煤油；相比=30ml:30ml;振荡时间20min;澄清时间5min;温 度15.8℃.测定结果见表1. 由表1可知： 表1HDHP萃Fe(Ⅲ)饱和溶液 有机相萃取Fe的量：Meo=6.736×103mol 编萃余液Fe萃余液含有机相含 有机相中的HDEHP的含量为： 号浓度/gI-1Fe量/gFe量/g MHAo,=p×V/M=2.722×10-2mol. 1 4.01 0.1203 0.2007 有机相中HDEHP与Fe的摩尔比为： 2 7.82 0.2346 0.2871 2.722×10-2/6.736×103=4/1. 3 9.65 0.2895 0.3186 4 10.02 0.3006 0.3390 因为HDEHP在煤油中以双聚形态(HA)存在，又 5 10.28 0.3084 0.3516 根据电中性的原理，在给定条件下萃合物的组成可能为 6 10.42 0.3126 0.3600 Fe(OH)(HA2):其反应为： 7 10.43 0.3129 0.3681 Fe3++2(HA)2(0)+H2O=[Fe(OH)H2A4ko)+3H* 8 10.43 0.3129 0.3762 上述萃合物组成和Blake C F推断的萃合物形态基 910.70 0.3210 0.3762 本一致· 表2料液浓度对Fe萃取的影响 料液Fe含量/g1-15.3410.7013.6215.7720.1124.8930.3636.14 萃余液Fe量/g1-1.944.015.556.8810.0412.2217.6723.48 有机相Fe量/g1-3.406.698.078.8910.0712.6712.6912.66 萃取平衡等温线法测得HDEHP萃Fe(Ⅲ) 的数据列于表2和图1中， 15 萃取条件：30%HDEHP~70%磺化煤油； 相比=1：1=30ml:30ml;振荡20min[H]0.78 10 mol/1温度15.7℃. 鲁 从表2和图1中可知，曲线中的水平部分 表示HDEHP萃取Fe(Ⅲ)时，有机相中含Fe(Ⅲ) 的量已达到饱和，其值为： 10 1520 25 Mfeo=6.8×10-3mol. 水相中Fe量/(g·1) 有机相中HDEHP与[Fe]的摩尔比为 2.72×10-2/6.8×10-3=4/1.即用萃取平衡等温 图1萃取平衡等温线(HDEHP萃取 线法求得的萃合物组成仍然是Fe(OH)HAz)2. Fe(Ⅲ)工艺条件和表2相同 2.2TBP在HCl体系中萃取Fe(Ⅲ)时，萃合物组成的测定 饱和法测定TBP萃取Fe(Ⅲ)时的数据列于表3中.萃取条件为：料液-Fe含量为10.61 g1,H+浓度为4.129mol/1;有机相中TBP:磺化煤油：液态石腊=6：：0.5；相比为30m1:30ml;

丫b l . 18 N O . 1 张新 等: 用 萃取法分离包头稀土 矿硫酸浸出液 中的铁 . 79 . Bl ak e C F 认 为 萃 合 物 组 成 为 Fe (O H ) ( H A Z ) 2 . 为 此 用 饱 和 法 和 平衡 曲线 法 测 定 了 萃 合 物 的组成 . 饱和 法 测 定 的 工 艺 条 件 : 料 液 中 Fe 含 量 为 10 . 70 9 / 1 , H + 浓 度 为 .0 78 mo l/ , 有 机 相 为 30 % H D E H P 一 7 0 % 磺 化 煤 油 ; 相 比 = 30 nU : 30 耐 ; 振 荡 时 间 20 r n ln ; 澄 清 时 间 s n 刀 n ; 温 度 巧 .8 ℃ . 测 定 结果见 表 1 . 由表 1 可 知 : 表 1 H D E Hp 萃 eF ( 1 ) 饱和溶液 有 机相 萃取 eF 的量 : M eF (o) 二 .6 7 36 x 10 一 , onI l 编 萃余液 eF 萃余液含 有机相含 有 机相 中 的 H D E H p 的含量 为 : 号 浓度 /’g 1 一 , eF 量 / g eF 量 g/ 0 . 120 3 0 . 234 6 .0 289 5 .0 3( 幻 6 .0 30 84 0 . 3 12 6 0 . 31 29 .0 3 12 9 0 . 32 1 0 住 2X() 7 0 . 28 7 1 0 . 318 6 0 3 39 0 0 . 35 1 6 0 3印 0 0 . 3留 l 0 . 376 2 0 . 376 2 .9407 01652882424370 n CUO ,且一, M 门」 H ^ ( o ) = 户 X V / M = 2 . 7 2 2 x 1 0 一 ’ m o l . 有 机 相 中 H D E H P 与 eF 的 摩尔 比为 : 2 . 7 2 2 x 10 一 ’ / 6 . 7 36 x 10 一 ’ = 4 / 1 . 因 为 H D E HP 在 煤 油 中 以 双 聚 形 态 ( H A Z ) 存 在 , 又 根据 电 中性 的原理 , 在 给定条 件下萃 合物 的组成 可能 为 F e( Q H ) 归A Z ) : . 其反 应为 : F e ’ + + 2 (H A ) 2 ( o ) + H 2 0 = [F e ( O H ) H ZA 4』 ( o ) + 3 H + 上述萃合 物组 成和 lB a ke C F 推 断 的萃合 物 形 态基 本 一致 . 表 2 料液 浓度对 eF 萃取 的影 响 料液 eF 含量 / g · 1 一 ’ 萃余液 F e 量 / g · 1 一 ’ 有机相 F e 量 / g · l 一 ’ 5 . 34 1 0 . 7 0 1 3 . 6 2 1 5 . 7 7 1 . 9 4 4 . 0 1 5 . 5 5 6 . 8 8 3 . 4 0 6 . 6 9 8 . 07 8 . 8 9 2 0 . 1 1 1 0 . 04 1 0 . 0 7 2 4 . 8 9 3 0 . 1 2 . 2 2 1 7 . 1 2 . 6 7 1 2 . 3 6 3 6 . 1 4 6 7 2 3 . 4 8 69 1 2 . 6 6 、éù ,` 、声. 苦 0 内 | `一 盛,卫 萃取 平衡等温 线法测 得 H D E H p 萃 F e ( m ) 的数 据列于表 2 和 图 1 中 . 萃 取条 件 : 30 % H D E H P 一 70 % 磺 化煤 油 ; 相 比 = l : l = 3 0 nlI : 3 0 nlI ;振 荡 2 0 而n ;【H +] 0 . 7 8 mo l/ 温度 巧 . 7 ℃ . 从 表 2 和 图 1 中可知 , 曲线 中的水 平 部 分 表 示 H D E H P 萃 取 F e( il )时 , 有机相 中含 eF ( 1 ) 的量 已达 到饱 和 , 其 值 为 : Mr 。 ( o ) 一 6 . 8 x 10 一 ’ mo l . 有 机 相 中 H D E H p 与 【eF ’ 勺 的 摩 尔 比 为 2 . 7 2 x 10 一 ’ / 6 . 5 x 10 一 ’ = 4 / 1 . 即用萃取 平衡 等温 线法 求得 的萃合 物组成 仍 然是 eF (O H )归A Z ) 2 . / 一 } 厂 . 下 . 一 _ Z _ / . 了 - 10 1 5 水 相 中 F e 量 /( g · 碧ù啊 。ó于罕书仲 图 1 萃取平衡等温线 ( H D lE l P 萃取 eF ( 1 ) 工 艺 条件和表 2 相同 .2 2 T B P在 H C I 体 系 中萃取 eF ( 1 ) 时 , 萃合物组 成的测定 饱和法 测定 T B P 萃 取 eF ( l ) 时的数 据列 于表 3 中 . 萃取 条 件 为: 料 液 一 F e 含 量为 10 . 61 9/ 1 , H + 浓度 为 4 . 129 noI l/ l ; 有 机 相 中 珊:P 磺 化 煤 油 : 液态石腊 二 :6 1:0 . 5 ; 相 比为 30 m :l 30 而 ;

·82 北京科技大学学报 1996年No.1 20min,澄清时间5min,级数3级. TBP萃取Fe:有机相为TBP:磺化煤油：液态石腊=6：1：O.5;相比R=2:l;振荡时间10min; 澄清时间5min;级数3级， TBP负载Fe的反萃：反萃液去离子水；相比R=l:l;级数3级；振荡时间I0min;澄 清时间5min. 料液} 反萃液 HDEHP 返回 12 16 硫酸稀土溶液（供萃取分组） 去离子水【 TBP 返回 11 12 返回使用 FeSO)溶液（综合利用或弃去） 图5萃取法分离稀土浸出液Fe与稀土工艺流程 串级结果：疏酸稀土溶液中Fe97.85%. 通过上述结果可以看到：该工艺基本是一个封闭体系，消耗的是去离子水将来试验可用 自来水代替去离子水，而得到的硫酸稀土溶液中稀土元素回收率可达99.4%；除铁后溶液含 F℃量<0.01Ig1,且得到的硫酸铁溶液可以综合利用或弃去·.因此该工艺避免了MgO沉淀铁时， 使稀土发生共沉而产生的损失，也避免了稀土分组后二次萃取除铁·整个工艺流程比较合理· 3结论 (I)通过实验初步推断HDEHP在硫酸体系工艺条件下萃取Fe(Ⅲ)时，其萃合物组成可 能是：Fe(OH)(HA)2;TBP在HCI体系中萃取Fe(Ⅲ)时，其萃合物是：FeC,·3TBP. (2)HDEHP萃取法除铁后，硫酸稀土溶液中稀土回收率可达到99.4%，铁残余量<0.011g/1. (3)通过从TBP负载Fe(Ⅲ)的盐酸反萃液中萃取铁，可使4mol/1HC+0.85mol/1NaCl 反萃余液返回使用，基本形成闭路系统，使工艺流程更加合理， 参考文献 】北京钢铁学院稀有金属教研组.包头矿浓硫酸水浸液伯胺萃取除钍后铁与稀土的萃取分离.稀土与铌， 1979(2):23~31 2陈家鳙，于淑秋等，湿法冶金中铁的分离与利用，北京：冶金工业出版社，1991.192一207 3黄春辉，刘余九等.无机化学丛书（第7卷）.北京：科学出版社，1992.376~381

北 京 科 技 大 学 学 报 1塑趁i年 N b . 1 20 而 n , 澄清 时 间 5而n ; 级 数 3 级 . 珊P 萃取 eF : 有 机相 为T B P 二磺 化煤油 : 液 态石 腊 = :6 1 : .0 5 ; 相 比 R = :2 1 ; 振荡时间 10 ~ ; 澄清时 间 5 ~ ; 级 数 3 级 . T B P 负载 F c 的反 萃 : 反 萃 液 去 离 子 水 ; 相 比 R 二 :1 1; 级 数 3 级 ; 振 荡 时 间 10 ~ ; 澄 清 时间 5而 n . 料液 反 萃液 H D E H P 返 回 硫 酸稀 土 溶液 (供萃取 分组 ) 去离 子 水 T B P 图 5 返 回 10 1 1 1 1 12 返 回 使用 F 。 ` 0 .) 溶液 (综 合利用 或弃 去 ) 萃 取法 分离稀 土浸 出液 eF 与稀 土工 艺流 程 串级结果 : 硫 酸稀土溶液 中 eF 97 .8 5% . 通过 上述 结果 可 以看 到 : 该工 艺基 本是 一个 封 闭体 系 , 消耗 的是 去离 子水将 来 试验可 用 自来 水代 替去 离子水 , 而得到 的硫 酸稀 土溶 液 中稀 土元 素 回 收 率 可 达 9 .4 % ; 除铁后 溶 液 含 eF 量 < .0 0 1 1 9八 , 且得 到 的硫酸 铁溶液可以综合利用或弃去 . 因此该工艺避免了 M夕沉淀铁时 , 使稀 土发 生共沉而产生的损失 , 也避免 了稀 土分 组后 二次 萃取 除铁 . 整个 工艺 流程 比较合理 . 3 结 论 ( l) 通过实验初步推断 H D E H P 在硫酸体系工 艺条 件下 萃 取 eF ( l ) 时 , 其萃合 物 组 成 可 能是 : F e 《p H ) 归A Z关; BT P 在 H C I 体系 中萃 取 eF ( nI ) 时 , 其萃合 物是 : F以〕 3 · 3 T B p . (2) I I D E H p 萃取法 除铁 后 , 硫 酸 稀土溶 液中稀土回收率可过蓬归.9 4 % , 铁残余量 < 0 .0 1 19/ 1 . (3 ) 通过从 犯P 负 载 eF ( m ) 的盐酸反萃液中萃取铁 , 可使 4 咖l / 1 H a + .0 85 noI l/ Na C I 反 萃余液 返 回 使用 , 基 本形成 闭路系 统 , 使 工 艺流程更 加合 理 . 参 考 文 献 1 北京钢铁学院稀有金属教研组 . 包头矿浓硫 酸水浸液伯胺 萃取除牡后铁与稀土的萃取分离 . 稀土 与 钥 , 1979 (2) : 23 一 3 1 2 陈家铺 , 于 淑 秋等 . 湿法冶金中铁的 分离与利 用 . 北京 : 冶金 工业出 版社 , 1卯1 . 192 一 20 7 3 黄春辉 , 刘 余九 等 . 无 机化学 丛 书 (第 7 卷 ) . 北京 : 科学 出 版 社 , 1卯2 . 376 一 381

Vol.18 No.] 张新等：用萃取法分离包头稀土矿硫酸浸出液中铁 .81. 了抑制萃络合剂的作用，可能是F3+形成一种较稳定的络阴离子易存在于水相之中， NaC浓度不能太高，若高于l.7mol/1时，容易析出NaCl晶体，造成萃取过程不易操作， 25TBP在HCI溶液中萃取工艺条件的确定 为了从HDEHP反萃余液中回收4mo/1HCI和0.85mol/1NaC1,使其返回使用，采用由 TBP:磺化煤油：液态石腊=6：：0.5组成的有机相萃取Fe(Ⅲ). 平衡时间和不同相比对萃取率影响的实验如图4所示.当相比2：1时萃取率可达到97.07%. 关于TBP萃F(Ⅲ)后的负载有机相的反萃，根据TBP萃取的反应式知，分配比和 TBP]3、[CP成正比，因此采用低酸或去离子水进行反萃时其结果列于表5中，由表5可 知，用去离子水反萃效果最好，相比R=1:】时反萃率可达92.4%.经过实验降低相比R=1:3 时反萃率也仅仅是94.22%，另外加大水相体积，易延长澄清时间，对工艺过程不利， 100 100 2 98 80 2% 盖 4 60 92 40L 1:11.51 2:12.5:1 01.02.03.0 相比R NaCl]/(mol·I-i) 图3不同NaC浓度对反萃率的影响 图4不同相比(TBP有机相)对萃取率的影响 1-4ml/1HC;2-3.5mol/1HC5RH1其它条件相同 铁含量10.25g/L;44mc/1HCl;振荡10min 2.6串级实验 在上述实验的基础上，我们用人工配制的料液 表5不同酸度反萃液对反萃率的影响 分别进行了HDEHP3级萃铁和3级反萃以及TBP3反萃液反萃余液中F©g1反萃率/% 级萃取和3级反萃实验，取得了良好的效果，最后去离子水 9.12 92.40 用包头稀土三厂原始浸出液，进行了12级萃取分离1.1mol1HC8.12 82.78 铁与稀土的串级实验，其工艺如图5所示.每段的05md1H0415 42.05 工艺条件为， HDEHP萃取Fe段：有机相30%HDEHP-70%磺化煤油；料液Fe+3.57g上 RE,O,19.47g/1;H+0.395mol/1H2S04;相比R=2:l;级数3级；振荡时间20min;澄清时 间5min. HDEHP负载Fe的反萃段：反萃液4mol/MHC+0.85 mol NaC1;相比R=1:2;振荡时间

V o l . N 1 6 8 . 】 张新等 用 萃取法分 离包头稀 土 矿硫 酸浸 出液 中铁 : . 1 8 . 了 抑 制 萃 络 合 剂 的 作 用 , 可 能 是 eF ’ + 形 成 一 种 较 稳 定 的 络 阴 离 子 易 存 在 于 水 相 之 中 . Na Q 浓度 不 能太高 , 若 高于 1 . 7 mo l/ l 时 , 容 易析出 aN C I 晶体 , 造 成 萃取过 程不 易操作 . 2 5 T B P 在 H C I 溶 液 中萃取工 艺 条件的 确定 为 了从 H D E H P 反萃余液 中 回 收 4 noI l/ H CI 和 .0 85 noI l/ aN a , 使 其返 回使 用 , 采 用 由 T B P : 磺化煤油 : 液态石腊 = :6 1 : .0 5 组成 的 有机相 萃取 eF ( 1 ) . 平 衡 时 间和 不 同相 比 对萃取 率影 响的 实验 如 图4所 示 . 当相 比2 : 1时萃取率 可达到 97 .0 7% . 关 于 工P 萃 eF ( 1 ) 后 的负 载 有 机 相 的 反 萃 , 根 据 T B p 萃 取 的 反 应 式 知 , 分 配 比 和 r l 卫 P] ’ 、 【O 一 r 成 正 比 , 因此 采用低 酸或 去 离 子 水 进 行 反 萃 时 其 结 果列 于表 5 中 . 由表 5 可 知 , 用 去离 子水反 萃效果 最好 , 相 比 R = :l 时反 萃 率 可 达 92 .4 % . 经 过 实 验 降低 相 比 R 二 l :3 时反 萃率也仅 仅是 94 . 2 % , 另外 加大 水相 体积 , 易 延长 澄清 时 间 , 对工 艺过 程不利 . 或 叫 I早 厂} / - , 粉哥以岁、 0 1 . 0 2 . 0 3 . 0 NI a C I ] / (四l · I 一 ’ 相 比 R 图 3 不 同脚心 l浓度对反萃率的影响 图 4 不 同相 比 吓B P 有机相 ) 对萃取率的影晌 卜4 m日 11 H O ; 2一 5 11` Z. H ( !殆R愈 1其它条件相 同 铁含 , 10 . 乃 g /;l 俐 m d / l旧 C l l ; 振荡 10 1刘的 .2 6 串级实验 在 上述 实验 的基 础上 , 我们 用人工 配 制 的料 液 表 5 不同酸度 反萃液对 反萃率 的影 响 分别 进 行 了 DH E PH 3 级萃铁和 3 级 反萃 以 及 BT P 3 反奉蔽 反奉茶蔽币「面舀干 i 反奉率) 叹 级萃取 和 3 级反 萃实验 , 取得 了 良好 的效 果 . 最后 去离子 水 .91 2 见40 - 用包 头稀 土三 厂原 始浸 出液 , 进 行 了 12 级 萃取 分离 1 朋1,/ H a .81 2 82 78 铁与稀 土 的 串级 实 验 , 其 工 艺如 图 5 所 示 . 每段 的 9互叫卫Hg 生些 些2 1旦全 工艺 条件 为 , H D E Hp 萃 取 eF 段 : 有 机 相 30 % Hl ) E H卫 一 70 % 磺 化 煤 油 ; 料 液 eF 十 .3 57 9 / ;l R E ZO 3 19 . 4 7 g / l ; H + 0 . 3 9 5 nor l / 1 H Z SO ; ; 相 比 R = 2 : l ; 级数 3 级 : 振荡时间 ZO nu ; 澄清 时 间 s n 卫 n . H D E H P 负载 F e 的反 萃 段 : 反 萃 液 4 mo l八 H Q + .0 85 noI l Na a ; 相 比 R = l : ;2 振 荡 时 间

·82 北京科技大学学报 1996年No.1 20min,澄清时间5min,级数3级. TBP萃取Fe:有机相为TBP:磺化煤油：液态石腊=6：1：O.5;相比R=2:l;振荡时间10min; 澄清时间5min;级数3级， TBP负载Fe的反萃：反萃液去离子水；相比R=l:l;级数3级；振荡时间I0min;澄 清时间5min. 料液} 反萃液 HDEHP 返回 12 16 硫酸稀土溶液（供萃取分组） 去离子水【 TBP 返回 11 12 返回使用 FeSO)溶液（综合利用或弃去） 图5萃取法分离稀土浸出液Fe与稀土工艺流程 串级结果：疏酸稀土溶液中Fe97.85%. 通过上述结果可以看到：该工艺基本是一个封闭体系，消耗的是去离子水将来试验可用 自来水代替去离子水，而得到的硫酸稀土溶液中稀土元素回收率可达99.4%；除铁后溶液含 F℃量<0.01Ig1,且得到的硫酸铁溶液可以综合利用或弃去·.因此该工艺避免了MgO沉淀铁时， 使稀土发生共沉而产生的损失，也避免了稀土分组后二次萃取除铁·整个工艺流程比较合理· 3结论 (I)通过实验初步推断HDEHP在硫酸体系工艺条件下萃取Fe(Ⅲ)时，其萃合物组成可 能是：Fe(OH)(HA)2;TBP在HCI体系中萃取Fe(Ⅲ)时，其萃合物是：FeC,·3TBP. (2)HDEHP萃取法除铁后，硫酸稀土溶液中稀土回收率可达到99.4%，铁残余量<0.011g/1. (3)通过从TBP负载Fe(Ⅲ)的盐酸反萃液中萃取铁，可使4mol/1HC+0.85mol/1NaCl 反萃余液返回使用，基本形成闭路系统，使工艺流程更加合理， 参考文献 】北京钢铁学院稀有金属教研组.包头矿浓硫酸水浸液伯胺萃取除钍后铁与稀土的萃取分离.稀土与铌， 1979(2):23~31 2陈家鳙，于淑秋等，湿法冶金中铁的分离与利用，北京：冶金工业出版社，1991.192一207 3黄春辉，刘余九等.无机化学丛书（第7卷）.北京：科学出版社，1992.376~381

北 京 科 技 大 学 学 报 1塑趁i年 N b . 1 20 而 n , 澄清 时 间 5而n ; 级 数 3 级 . 珊P 萃取 eF : 有 机相 为T B P 二磺 化煤油 : 液 态石 腊 = :6 1 : .0 5 ; 相 比 R = :2 1 ; 振荡时间 10 ~ ; 澄清时 间 5 ~ ; 级 数 3 级 . T B P 负载 F c 的反 萃 : 反 萃 液 去 离 子 水 ; 相 比 R 二 :1 1; 级 数 3 级 ; 振 荡 时 间 10 ~ ; 澄 清 时间 5而 n . 料液 反 萃液 H D E H P 返 回 硫 酸稀 土 溶液 (供萃取 分组 ) 去离 子 水 T B P 图 5 返 回 10 1 1 1 1 12 返 回 使用 F 。 ` 0 .) 溶液 (综 合利用 或弃 去 ) 萃 取法 分离稀 土浸 出液 eF 与稀 土工 艺流 程 串级结果 : 硫 酸稀土溶液 中 eF 97 .8 5% . 通过 上述 结果 可 以看 到 : 该工 艺基 本是 一个 封 闭体 系 , 消耗 的是 去离 子水将 来 试验可 用 自来 水代 替去 离子水 , 而得到 的硫 酸稀 土溶 液 中稀 土元 素 回 收 率 可 达 9 .4 % ; 除铁后 溶 液 含 eF 量 < .0 0 1 1 9八 , 且得 到 的硫酸 铁溶液可以综合利用或弃去 . 因此该工艺避免了 M夕沉淀铁时 , 使稀 土发 生共沉而产生的损失 , 也避免 了稀 土分 组后 二次 萃取 除铁 . 整个 工艺 流程 比较合理 . 3 结 论 ( l) 通过实验初步推断 H D E H P 在硫酸体系工 艺条 件下 萃 取 eF ( l ) 时 , 其萃合 物 组 成 可 能是 : F e 《p H ) 归A Z关; BT P 在 H C I 体系 中萃 取 eF ( nI ) 时 , 其萃合 物是 : F以〕 3 · 3 T B p . (2) I I D E H p 萃取法 除铁 后 , 硫 酸 稀土溶 液中稀土回收率可过蓬归.9 4 % , 铁残余量 < 0 .0 1 19/ 1 . (3 ) 通过从 犯P 负 载 eF ( m ) 的盐酸反萃液中萃取铁 , 可使 4 咖l / 1 H a + .0 85 noI l/ Na C I 反 萃余液 返 回 使用 , 基 本形成 闭路系 统 , 使 工 艺流程更 加合 理 . 参 考 文 献 1 北京钢铁学院稀有金属教研组 . 包头矿浓硫 酸水浸液伯胺 萃取除牡后铁与稀土的萃取分离 . 稀土 与 钥 , 1979 (2) : 23 一 3 1 2 陈家铺 , 于 淑 秋等 . 湿法冶金中铁的 分离与利 用 . 北京 : 冶金 工业出 版社 , 1卯1 . 192 一 20 7 3 黄春辉 , 刘 余九 等 . 无 机化学 丛 书 (第 7 卷 ) . 北京 : 科学 出 版 社 , 1卯2 . 376 一 381

Vol.18 No.1 张新等：用萃取法分离包头稀土矿硫酸浸出液中的铁 83 4郁强，膝滕等.界面化学反应控制的萃取动力学研究（①）.有色金属（冶炼），1981（⑤：29~36 Separating Fe(II)from Rare-Earth Sulphate Leaching Selection Originated in Baotou Rare-Earth Mine with Solvent Extration Method Zhang Xin Zhao Baodong?Sun Gensheng Lin Jing?Jiang Jing? !Department of Physical Chemistry,USTB.Beijing 100083,PRC 2)Department Chemistry,Branch Campus of Beijing University.Beijing,100083 PRC ABSTRACT The technological process of separating Fe(III)from rare-earth sulphate leaching selection originated in Baotou rare-earth mine with solvent extraction method has been obtained.The rate of recovery of rare-earth is more then 99%.The content of Fe(IlI)is less than 0.11 g/l in the solution after being separated.The 10%loss of rare- earth which is resulted from coprecipitation of rare-earth with Fe(IlI)in the process of separatiag femc ion with sediment method is avoided.The composition of extracted complex determined as well. KEY WORDS extraction,sul phate leaching selection,rare-earth and Fe(III) 添浓冰派添添添添添添浓添不不添添添添添添添不 业业地地晚地夹地地跳驰地地晚地地跳光地地光夹纯%地地地地地地火夹地地业地地业染业 (上接17页) Mechanical Stability of Crystal Lattic of EAM Potential Cai Jun Chen Guoliang Fang Zhengzhi2) 1)State Key Laboratory for Advanced Metal Materials,USTB,Beijing 100083.PRC 2)Department of Material Physics ABSTRACT The reliability and suitability of EAM potentials can be identified by making a numerical calculation from the point of the view of mechanical stability of cubic crystals under uniaxial external force,the general theory of the mechanical stabili- ty is presented letter.Using the numerical method the theoretical strength,corre- sponding strain,atom cohesive energy,and elastic constants of the crystals can be also obtained. KEY WORDS EAM potetial,reliability and suitability of potential function, theoretical strength

、 b l . 18 N b . 1 张新等 用: 萃取法分 离包头稀 土 矿硫 酸浸 出液 中的 铁 3 8 郁强4 , 滕滕 等 . 界面化 学反应控制的 萃取动力学研究 ( D . 有 色金属 (冶炼 ) , 1 98 l( 匀 : 29 一 36 S e P a ar t ign F e ( 1 ) fr o m R a re 一 aE hrt S讥 P ha te L￡a ich gn S e l eC t i o n O r ig ian t e d i n B a o ot u R a re 一 aE r th M ine iw t h S o l v e n t E x atr t i o n M e t ho d Z h a gn iX n ’ ) hZ ao aB 献o 叼 2) uS n G哪扣戮 9 1) L in iJ n g 2) iaJ gn ij 叩2) ! ) 块p a rt IT 祀 n t o f P h终 i ca l C h e而 s t ry , U S T B , B e ij i n g l 0() 0 8 3 , P R C 2 ) D e P a rt me n t C h e而 s t r y , B r a n e h aC m P u s o f B e i j i n g U n i ve rs i t y . B e iji n g , 10 0 0 8 3 P R C A B S T R A C T T h e t e e h n o l o g i ca l P r o ces s o f s e P a r a t i n g F e ( 1 ) fr o m r a r e 一 e a rt h s u l P h a t e l e a e h i n g s e l e e t i o n o r i g i n a t e d i n B a o t o u r a re 一 e a rt h 而n e w it h s o l v e n t e x t r a c t i o n me t h o d h a s b e e n o b t a i n e d . T h e r a t e o f r e co v e ry o f r a r e 一 e a rt h 1 5 om re t h en 9 9 % . T h e co n t e n t o f F e ( 1 ) 1 5 les s t h a n 0 . 1 1 9 / 1 i n t h e s o l u t i o n a ft e r b e i n g s e P a r a t e d . T h e 10 % 1 0 5 5 o f r a r e 一 e a rt h w h i e h 1 5 re s u lt e d fr o m co P re c iP it a t i o n o f r a re 一 e a rt h w it h F e ( 1 ) i n t h e P r o ces s o f s e P a r a t i a g fe cm i o n w it h s e d im e n t me t h o d 1 5 a v o id e d . T h e co m P o s it i o n o f e x t r a c t e d co m P l e x d e t e蒯 n e d a s we ll . K E Y W O R D S e x t r a c t i o n , s u l P h a t e l e a c h i n g s e l e c t i o n , r a er 一 e a rt h a n d F e ( 1 ) ( 上接 17 页 ) M ec ha in ca l S at b il i yt o f C ysr at l aL ut c o f E A M P o t e n t i a l C a i uJ n l ) C h e n G u o li a n g ’ ) 凡 n 口 hZ e n g z h i Z ) l ) 5 t a t e K e y L a b o r a t o yr fo r A d v a n ce d M e t a l M a t e r ials , U S T B , eB ij ing l (刃朋 3 , P R C 2) D e P a r tm e n t o f M a t e r i a l P hys i e s A B S T R A C T T h e re li a b ilit y a n d s u it a b ilit y o f E A M P o t e n t i a l s ca n b e i d e n t iif e d b y naI k i n g a n u me r i e a l ca l e u l a t i o n fr o m t h e P o i n t o f t h e v i e w o f me e h a n i c a l s t a b ilit y o f e u b i c e 卿s t a l s u n d e r u n i a x i a l e x t e r n a l fo r e , t h e g e n e r a l t h e o r y o f t h e me e h a n i ca l s t a b ili - t y 1 5 P r e s e n t e d l e t t e r . U s i n g t h e n u me r i e a l m e t h o d t h e t h e o er t ica l s t r e n g t h , co r r e - s P o n d i n g s t r a i n , a t o m co h e s i v e e n e r g y , a n d e l a s t i e co n s t a n t s o f t h e e r y s t a l s ca n b e a l s o o b t a i n e d . K E Y WO R D S E A M P o t e t i a l , r e li a b il it y a n d s u i t a b ilit y o f P o t e n t i a l fu n c t i o n , t h e o r e t ica l s t r e n g t h