一种从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法

摘要

本发明涉及一种从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法，属于湿法冶金技术领域。将低浓度ZnSO4溶液作为水相、萃取剂与稀释剂共同作为油相，将水相与油相按照体积比1:5～1:1同步泵入直径为25～600μm的微流体通道内进行萃取反应，反应完毕后流出的混合液体静置分相，此时Zn2+进入到负载有机相中，即实现低浓度ZnSO4溶液中锌的萃取分离。本发明采用连续流的增强混合型通道结构的微流体进行锌的萃取，反应时间缩短至毫秒级范围，单级锌萃取效率得到明显提高，减少了萃取级数。

权利要求

1.一种从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法，其特征在于具体步骤包括：将低浓度ZnSO4溶液作为水相、萃取剂与稀释剂共同作为油相，将水相与油相按照体积比1:5～1:1同步泵入直径为25～600μm的微流体通道内进行萃取反应，反应完毕后流出的混合液体

2+

静置分相，此时Zn 进入到油相中，水相与油相分离即实现低浓度ZnSO4溶液中锌的萃取分

2+

离，所述低浓度ZnSO4溶液中的Zn 质量浓度为5～25g/L，萃取剂为2-乙基己基磷酸，稀释剂为260#溶剂油。

2.根据权利要求1所述的从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法，其特征在于：所述油相中萃取剂的体积分数控制在5～40%。

3.根据权利要求1所述的从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法，其特征在于：所述水相与油相在微流体通道内的反应时间为100～600ms。

4.根据权利要求1所述的从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法，其特征在于：所述静置分相的时间为0.5～20min。

5.根据权利要求1所述的从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法，其特征在于：所述萃取反应完毕后的混合液体进行振荡反应1～5min。

6.根据权利要求1所述的从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法，其特征在于：所述萃取反应根据萃取率选择进行多次逆流萃取，即一次萃取反应完毕水相和油相分离后再以相

2+

同的萃取方法反复萃取多次，直到低浓度ZnSO4溶液中的Zn 达到99.9%以上的萃取率。

说明书

一种从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法，属于湿法冶金技术领域。

背景技术

[0002] 锌具有广泛用途，并且表现出良好的市场需求和市场价格，我国锌冶金发展迅速。但由于锌冶金资源有限，为保持锌冶金持续健康发展，必须开发利用各种锌原料。在我国蕴藏丰富的低品位氧化锌矿资源，目前从低品位氧化锌矿提取锌并产业化的工艺有直接酸浸法。此工艺有一个重要的问题-产出渣量大，此渣一般含有4~6%的可溶锌（主要是渣带走的浸出液中的硫酸锌）。这不仅降低了锌的回收率，也会对环境造成污染。

[0003] 目前，对这类低浓度硫酸锌溶液回收利用的研究较多，主要是采取萃取分离的方式从水溶液中将Zn分离出来。常规主要用P204作为萃取剂进行锌萃取，萃取系统主要设备为混合澄清槽。使用电动搅拌的方式使水、油相混合接触。该工艺存在不足之处：（1）单级萃取效率低，萃取级数较多（2）萃取剂耗量大（3）易出现乳化现象（4）生产能耗大（5）占地面积大，存在火灾隐患。

[0004] 进入21世纪，冶金过程向着更为绿色、安全、高效的方向发展。微流体内流体的存在状态不同于传统的反应器，其内部分散尺度在数微米到数百微米之间，由于系统尺度的微细化使得各种流体的传热、传质性能与常规系统相比有较大程度的提高，即可实现冶金过程强化这一目标。

发明内容

[0005] 本发明提供一种从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法，解决现有技术中工艺复杂、生产能耗大等问题。

[0006] 本发明的技术方案是：将低浓度ZnSO4溶液作为水相、萃取剂与稀释剂共同作为油相，将水相与油相按照体积比1:5～1:1同步泵入直径为25～600μm的微流体通道内进2+
行萃取反应，反应完毕后流出的混合液体静置分相，此时Zn 进入到负载有机相中（油相），即实现低浓度ZnSO4溶液中锌的萃取分离。

[0007] 所述低浓度ZnSO4溶液中的Zn2+质量浓度为5～25g/L。

[0008] 所述萃取剂为2-乙基己基磷酸（P204）。

[0009] 所述稀释剂为260#溶剂油。

[0010] 所述油相中萃取剂的体积分数控制在5～40%。

[0011] 所述水相与油相在微流体通道内的反应时间为100～600ms。

[0012] 所述静置分相的时间为0.5～20min。

[0013] 所述萃取反应完毕后的混合液体进行振荡反应1～5min。

[0014] 所述萃取反应根据萃取率选择进行多次逆流萃取，即一次萃取反应完毕水相和油2+
相分离后再以相同的萃取方法反复萃取多次，直到低浓度ZnSO4溶液中的Zn 达到99.9%以上的萃取率。

[0015] 本发明由于微流体内工艺流体的通道尺寸非常小，相对于常规反应器而言其比表面积大，因此微流体具有极高的混合效率，极强的换热能力和极窄的停留时间分布。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] （1）本发明采用连续流的增强混合型通道结构的微流体进行锌的萃取，反应时间缩短至毫秒级范围，单级锌萃取效率得到明显提高，减少了萃取级数；

[0018] （2）水相与油相能快速的进行静置分层 ，未见乳化现象产生；

[0019] （3）可通过“数量叠加”的方式将产能扩大，不存在放大效应，省去了常规反应中的中试生产过程，直接可由小试结果步入到工业化生产；

[0020] （4）萃取分离工艺过程都是在密闭的微结构反应器内进行，避免了与空气的直接接触，降低了萃取剂的耗量及消除了火灾隐患；

[0021] （5）微流体的外观尺寸精细，不受到场地的影响，操作和维修简单方便；

[0022] （6）利用微流体技术进行锌的萃取工艺研究，是常规萃取工艺的一个突破，也是解决上述问题的一种途径。微流体技术中的主要反应设备是微反应器，它具备一些独特的优势：通道尺寸微型化，极大的比表面积和优良的传质传热特性，连续反应；不需要中试直接放大；生产灵活且安全性高。利用微流体技术进行锌萃取具有选择性强，萃取率高，分相性能好等特点。

具体实施方式

[0023] 下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

[0024] 实施方式一：本实施方式的从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法为：将Zn2+质量浓度为15g/L的ZnSO4溶液作为水相、2-乙基己基磷酸与260#溶剂油共同作为油相（油相2-乙基己基磷酸的体积分数控制在20%），将水相与油相按照体积比1:1同步泵入直径为
300μm的微流体通道内进行萃取反应，反应时间为540ms，反应完毕后流出的混合液体振荡反应1min，然后静置分相5min，单级萃取率达92.04%，通过3级逆流萃取可使萃余液中锌
2+
残留量为0.1%，即99.9%的锌被萃取到有机相中。此时Zn 进入到负载有机相中（油相），即实现低浓度ZnSO4溶液中锌的萃取分离。

[0025] 实施方式二：本实施方式的从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法为：将Zn2+质量浓度为5g/L的ZnSO4溶液作为水相、2-乙基己基磷酸与260#溶剂油共同作为油相（油相2-乙基己基磷酸的体积分数控制在5%），将水相与油相按照体积比1:3同步泵入直径为
25μm的微流体通道内进行萃取反应，反应时间为600ms，反应完毕后流出的混合液体振荡
2+
反应5min，然后静置分相0.5min，单级萃取分离所得Zn 的萃取率为81.44%。需要通过5
2+
级逆流萃取可使萃余液中锌残留量为0.1%，即99.9%的锌被萃取到有机相中。此时Zn 进入到负载有机相中（油相），即实现低浓度ZnSO4溶液中锌的萃取分离。

[0026] 实施方式三：本实施方式的从低浓度硫酸锌溶液中萃取锌的方法为：将Zn2+质量浓度为25g/L的ZnSO4溶液作为水相、2-乙基己基磷酸与260#溶剂油共同作为油相（油相2-乙基己基磷酸的体积分数控制在40%），将水相与油相按照体积比1:5同步泵入直径为600μm的微流体通道内进行萃取反应，反应时间为100ms，反应完毕后流出的混合液体2+
振荡反应4min，然后静置分相20min，此时Zn 进入到负载有机相中（油相），即实现低浓度ZnSO4溶液中锌的萃取分离。