專利名稱：銦和鎘的強(qiáng)酸性陽離子交換纖維分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于濕法分離銦鎘、特別是銦和鎘的強(qiáng)酸性陽離子交換纖維分離方法。
背景技術(shù)：
銦和鎘均屬于稀有元素，它們常以低含量硫化物的形式存在于閃鋅礦中，兩者在化學(xué)性 上有些相似之處，因而給它們的分離帶來一定困難。而存在于銦中的鎘，不但會(huì)影響銦產(chǎn)品 的質(zhì)量，處理不當(dāng)還會(huì)污染環(huán)境。現(xiàn)各冶煉廠綜合回收得到的銦產(chǎn)品， 一般還要經(jīng)過電解精 煉提純。對(duì)于氧化電位與銦相差較大的雜質(zhì)元素，采用控制電位的方法分離效果較好，但對(duì) 于與銦的氧化電位相近的鎘元素，分離效果就差。也有人利用金屬飽和蒸汽壓的不同，采取 在一定真空度下使銦熔化脫除粗銦中的鎘、達(dá)到粗銦提純的目的，但是這種方法不僅對(duì)設(shè)備 要求高，能耗大，而且當(dāng)鎘含量較低時(shí)的分離效果不理想。銦和鎘都是附加值很高的重金屬 元素，尤其是高純度銦。所以，分離提純銦，合理回收鎘是本技術(shù)的要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子交換纖維柱法分離和提 純粗銦中的銦、同時(shí)回收得到高純度鎘的方法。 本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題 工藝步驟為
1、 料液制備
取適量含0.5mol/L硫酸或1.Omol/L鹽酸或硝酸的銦鎘混合液，使溶液中銦的濃度為 8-12mg/L。
2、 離子交換纖維柱分離條件控制 ①聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子交換纖維預(yù)處理
用去離子水將未使用過的聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子交換纖維洗滌干凈后，擠干，用3~5 倍纖維體積的去離子水浸泡24小時(shí)，擠干，用2mol/L的鹽酸攪拌浸泡20分鐘，用去離子 水洗滌至中性，擠干，再用2md /L氫氧化鈉溶液攪拌浸泡20分鐘，用去離子水洗滌至中 性，擠干。上述酸堿洗滌過程反復(fù)三次。用無水乙醇浸泡7-9小時(shí)，用去離子水洗滌干凈，
擠干，4(TC干燥，待用。 ②纖維柱的準(zhǔn)備
取潔凈并帶活塞和砂芯隔片的玻璃層析柱，注入一定量的去離子水。稱取預(yù)定量經(jīng)預(yù) 處理的聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子交換纖維①，用相當(dāng)于3 5倍纖維體積的lmol/L氫氧化鈉浸 泡攪拌20分鐘，抽濾，用去離子水清洗至中性后，濕法裝柱，裝好的纖維層上覆蓋一層玻 璃棉或脫脂棉，用玻璃棒將裝填的纖維壓至高度不再變化，并保持液面高于纖維柱上層覆蓋 的玻璃棉或脫脂棉層lmm。用與料液相同的pH4.5的酸液淋洗并平衡纖維柱后備用。
(D料液上柱
室溫下(25~35'C)，取料液于容器中，用lmol/L氫氧化鈉溶液調(diào)其pH=1.5，然后將 溶液以1.2 0.6 mL/min流速通過纖維柱②，待液面下降到離覆蓋的玻璃棉約lmm時(shí)，用 pH=1.5的稀硝酸溶液淋洗纖維柱。
④銦鎘的分離和洗脫
室溫下(25~35°C)，待③中pH-1.5的稀硝酸淋洗液液面接近纖維柱上層的玻璃棉時(shí)， 用預(yù)定體積的1.2mol/L硝酸，以1.2 0.6mL/min流速洗脫并收集鎘，待鎘流出完全后，改用 0.5mol/L硫酸鈉溶液，以同樣的流速洗脫并收集銦。
纖維柱的再生方法用3mol/L氯化鈉以1.2~0.6mL/min的流速通過洗脫銦鎘后的纖維 柱，然后用去離子水洗滌至流出液中不含Cr，再用pH4 2的酸液淋洗并平衡纖維柱。
本方法采用強(qiáng)酸性陽離子交換纖維柱分離酸性銦鎘混合液中的銦和鎘。本發(fā)明提出的 分離方法，工藝簡(jiǎn)單、易掌握、能耗低、對(duì)環(huán)境污染小、銦和鎘的分離達(dá)到100%，分離后 的收率可分別達(dá)到96%和99%以上，用過的強(qiáng)酸性陽離子交換纖維經(jīng)過再生后，可再次重復(fù) 使用。
具體實(shí)施例方式
本方法使用的料液，是廣西華錫集團(tuán)電解鋅生產(chǎn)工藝中的鋅焙砂低酸浸出液，并經(jīng)過 一定的分離富集處理，已經(jīng)除去鋅、鐵、銅、錳、鈣和鎂等共存元素的含銦和鎘富集溶液。 實(shí)施例1
料液制備取10mL含0.5mol/L硫酸的銦鎘混合液，稀釋溶液，使其中的銦濃度為10mg /L，待用。
聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子交換纖維預(yù)處理稱取100g未使用過的聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子 交換纖維，用去離子水將洗滌干凈后，擠干，用5倍纖維體積的去離子水浸泡24小時(shí)，擠
干，用3倍纖維體積的2mol/L的鹽酸攪拌浸泡20分鐘，用去離子水洗滌至中性，擠干， 再用3倍纖維體積的2md /L氫氧化鈉溶液攪拌浸泡20分鐘，用去離子水洗滌至中性，擠 干。上述酸堿洗滌過程反復(fù)三次。用3倍纖維體積的無水乙醇浸泡7小時(shí)，用去離子水洗滌 干凈，擠干，4(TC干燥，待用。
纖維柱的準(zhǔn)備取潔凈并帶活塞和砂芯隔片的玻璃層析柱，注入一定量的去離子水。 稱取10.0g經(jīng)預(yù)處理的聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子交換纖維，用相當(dāng)于3倍纖維體積的lmol/L氫 氧化鈉浸泡攪拌20分鐘，抽濾，用去離子水清洗至中性后，濕法裝柱，裝好的纖維層上覆 蓋一層玻璃棉或脫脂棉，用玻璃棒將裝填的纖維壓至高度不再變化，并保持液面高于纖維柱 上層覆蓋的玻璃棉或脫脂棉層lmm，用pH=1.5的硫酸液淋洗并平衡纖維柱后備用。
料液上柱用lmol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)制備的料液pH=1.5, 35'C下，將溶液以1.2 mL/min流速通過纖維柱，待液面下降到離覆蓋的玻璃棉約lmm時(shí)，用pH=1.5的稀硝酸溶 液淋洗纖維柱。
銦鎘的分離和洗脫上述溫度下，待上述pH-1.5的稀硝酸淋洗液液面接近纖維柱上層 的玻璃棉時(shí)，用1.2mol/L硝酸洗脫劑，以1.2mL/min流速進(jìn)行洗脫，收集30 50mL段流出 的鎘，然后改用0.5moI/L硫酸鈉溶液，以1.2mL/min的流速洗脫銦，收集此后25 40mL流 出液中的銦。銦鎘的分離達(dá)到100%，銦的回收率達(dá)到97.5%，鎘的回收率達(dá)到100%。 實(shí)施例2
料液制備除了溶液的酸介質(zhì)是1.0mol/L鹽酸外，其他同實(shí)施例l。
再生纖維柱用80mL3mol/L氯化鈉以0.6mL/min的流速通過實(shí)施例1中使用過的交
換纖維柱。然后用去離子水洗滌至流出液中不含Cr，再用pH1.5的稀鹽酸溶液淋洗并平衡
纖維柱，備用。
料液上柱用lmol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)料液pH4.5, 3(TC下，將溶液以1.0 mL/min 流速通過纖維柱，待液面下降到離覆蓋的玻璃棉約lmm時(shí)，用pH=1.5的稀硝酸溶液淋洗纖 維柱。
銦鎘的分離和洗脫3(TC下，待上述pH-1.5的稀硝酸淋洗液液面接近纖維柱上層的玻 璃棉時(shí)，用1.2mol/L硝酸洗脫劑，以0.8mL/min流速進(jìn)行洗脫，收集30~50mL段流出的鎘， 然后改用0.5mol/L硫酸鈉溶液，以1.2mL/min的流速洗脫銦，收集此后25~ 40mL流出液中 的銦。銦鎘的分離達(dá)到100%，銦的回收率達(dá)到96.6%,鎘的回收率達(dá)到99.5%。
實(shí)施例3
料液制備取8.0mL含lmoI/L鹽酸的銦鎘混合液，調(diào)節(jié)溶液體積，使其中的銦濃度約 在12mg/L，待用。
再生纖維柱用80mL3mol/L氯化鈉以0.6mL/min的流速通過實(shí)施例1中使用過的交 換纖維柱。然后用去離子水洗滌至流出液中不含Cr,再用pH4.5的稀鹽酸液淋洗并平衡纖 維柱，備用。
料液上柱用lmol/L氫氧化鈉溶液調(diào)料液pH-1.5， 25'C下，將溶液以0.8mL/min流速 通過纖維柱，待液面下降到離覆蓋的玻璃棉約lmm時(shí)，用pH=1.5的稀硝酸溶液淋洗纖維柱。
銦鎘的分離和洗脫25t:下，待上述pH4.5的稀硝酸淋洗液液面接近纖維上層的玻璃 棉時(shí)，用1.2mol/L硝酸洗脫劑，以0.6mL/min流速進(jìn)行洗脫，收集30~50mL段流出的鎘， 然后改用0.5mol/L硫酸鈉溶液，以1.2mL/min的流速洗脫銦，收集此后25~ 40mL流出液中 的銦。銦鎘的分離達(dá)到100%，銦的回收率達(dá)到98.0%，鎘的回收率達(dá)到100%。
實(shí)施例4
料液制備取9.0 mL含1.0mol/L硝酸的銦鎘混合液，稀釋溶液，使其中的銦濃度為8mg /L，待用。
聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子交換纖維預(yù)處理同實(shí)施例l。
纖維柱的準(zhǔn)備除了最后用pH4.5的硝酸液淋洗并平衡纖維柱外，其他同實(shí)施例l。 料液上柱35。C下，取料液于容器中，用lmol/L氫氧化鈉溶液調(diào)其pH4.5，然后將 溶液以1.2 mL/min流速通過纖維柱，待液面下降到離覆蓋的玻璃棉約lmm時(shí)，用pH=1.5 的稀硝酸溶液淋洗纖維柱。
銦鎘的分離和洗脫35'C下，待上述pH4.5的稀硝酸淋洗液液面接近纖維上層的玻璃 棉時(shí)，用1.2mol/L硝酸洗脫劑，以1.2mL/min流速進(jìn)行洗脫，收集30~50mL段流出的鎘， 然后改用0.5mol/L硫酸鈉溶液，以1.2mL/min的流速洗脫銦，收集此后25 40mL流出液中 的銦。銦鎘的分離達(dá)到100%，銦的回收率達(dá)到97.8%，鎘的回收率達(dá)到100%。
權(quán)利要求
1.一種銦和鎘的強(qiáng)酸性陽離子交換纖維分離方法，其特征是工藝步驟為a、料液制備取適量含0. 5mol/L硫酸或1.0mol/L鹽酸或硝酸的銦鎘混合液，使溶液中銦的濃度為8-12mg/L。b、離子交換纖維柱分離條件控制①聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子交換纖維預(yù)處理用去離子水將未使用過的聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子交換纖維洗滌干凈后，擠干，用3～5倍纖維體積的去離子水浸泡24小時(shí)，擠干，用2mol/L的鹽酸攪拌浸泡20分鐘，用去離子水洗滌至中性，擠干，再用2mol/L氫氧化鈉溶液攪拌浸泡20分鐘，用去離子水洗滌至中性，擠干。上述酸堿洗滌過程反復(fù)三次。用無水乙醇浸泡7小時(shí)以上，用去離子水洗滌干凈，擠干，40℃干燥，待用。②纖維柱的準(zhǔn)備取潔凈并帶活塞和砂芯隔片的玻璃層析柱，注入一定量的去離子水。稱取預(yù)定量經(jīng)預(yù)處理的聚丙烯基強(qiáng)酸性陽離子交換纖維①，用相當(dāng)于3～5倍纖維體積的1mol/L氫氧化鈉浸泡攪拌20分鐘，抽濾，用去離子水清洗至中性后，濕法裝柱，裝好的纖維層上覆蓋一層玻璃棉或脫脂棉，用玻璃棒將裝填的纖維壓至高度不再變化，并保持液面高于纖維柱上層覆蓋的玻璃棉或脫脂棉層1mm。用與料液相同的pH＝1.5的酸液淋洗并平衡纖維柱后備用。③料液上柱室溫下(25～35℃)，取料液于容器中，用1mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)其pH＝1.5，然后將溶液以1.2～0.6mL/min流速通過纖維柱②，待液面下降到離覆蓋的玻璃棉約1mm時(shí)，用pH＝1.5的稀硝酸溶液淋洗纖維柱。④銦鎘的分離和洗脫室溫下(25～35℃)，待③中pH＝1.5的稀硝酸淋洗液液面接近纖維柱上層的玻璃棉時(shí)，用預(yù)定體積的1.2mol/L硝酸，以1.2～0.6mL/min流速洗脫并收集鎘，待鎘流出完全后，改用0.5mol/L硫酸鈉溶液，以同樣的流速洗脫并收集銦。
2.如權(quán)利要求1所述的銦和鎘的強(qiáng)酸性陽離子交換纖維分離方法，其特征是纖維柱的再生 方法是將經(jīng)過銦鎘分離和洗脫后的纖維柱，用3mol/L氯化鈉以1.2 0.6mL/min的流速通過；然 后用去離子水洗滌纖維柱至流出液中不含cr，再用pH=l~2的酸液淋洗并平衡纖維柱。
全文摘要
一種銦和鎘的強(qiáng)酸性陽離子交換纖維分離方法，料液為強(qiáng)酸性含銦鎘的混合液，采用強(qiáng)酸性陽離子交換纖維柱分離這種混合液中的銦和鎘。本發(fā)明的分離方法，工藝簡(jiǎn)單、易掌握、能耗低、對(duì)環(huán)境污染小、銦和鎘的分離達(dá)到100％，分離后的收率可分別達(dá)到96％和99％以上，用過的強(qiáng)酸性陽離子交換纖維經(jīng)過再生后，可再次重復(fù)使用。
文檔編號(hào)C02F1/42GK101367568SQ20081007379
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者潘雪珍, 王金玉, 韋小玲, 琦 龔 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)