[發明專利]一種萃取分離In和Fe、Zn的微流體萃取方法

無效

• 申請號: 201310034791.5
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103060559A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 巨少華;魏亞乾;彭金輝;張利波;代林琴;張利華;郭戰永
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22B3/26
• 分類號: C22B3/26;C22B3/02;C22B58/00
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技術領域

本發明涉及一種利用微反應器系統對有價金屬進行萃取的方法，屬于微流體技術領域。

背景技術

濕法冶金的萃取分離過程可以直接從溶液中將多種金屬離子進行分離提純，避免了沉淀、結晶或還原等分離過程產生廢渣、以及溶液到渣再到溶液的繁多工序，是冶金溶液體系分離凈化的關鍵手段。但傳統萃取過程仍然存在一些需要解決的關鍵問題：

a、萃取劑耗量大

由于萃取、反萃時間相對較長，往往需要多級甚至十多級萃取，為了適應萃取傳質要求，萃取劑用量大。另外，萃取劑與空氣接觸面積大，受環境溫度的影響大，揮發嚴重，高能攪拌過程的剪切力可能會破壞萃取劑分子結構和引起溫升等問題。

b、共萃嚴重，萃取效率低

在強混合條件下，主金屬離子和雜質金屬離子的共萃嚴重，萃取的選擇性差，導致萃取之后還需多級洗滌和反萃。如用P204萃取分離Ni、Co過程中由于存在萃Co時Fe、Zn、Mn和Cu的共萃，而使整個萃取級數達到18級以上，再如用P204萃取分離In過程中由于出現Fe、Zn、Sb、Bi和Cl等的共萃問題，使得整個萃取級數達到14級以上。這大大增加了投資成本，降低了萃取效率。

c、易出現乳化現象

關于銦萃取過程中產生乳化的機理，目前國內外都進行了深入的研究，并提出了很多預防措施。但到目前為止，乳化現象并不能很好的避免。究其原因，是由于對于存在有顆粒、某種金屬離子或是包含表面活性劑的復雜溶液體系，由于常規萃取的高能混合使得萃取過程進行的很充分和迅速，但在相分離過程中，由于穩定性粒子（如顆粒膠體）吸附在乳化液顆粒的液-液界面上成為穩定的保護層，使得兩相液滴聚結速率變得非常緩慢甚至完全停止，而從界面上移開一個顆粒所需的能量是很大的。這也就是破乳困難和需要輸入大量能量的根本原因。

d、火災隱患大

由于萃取過程時間較長，需要建成體積較大的攪拌槽和澄清池，整個萃取過程要占據很大的地方。而且有機相大面積暴露在空氣中，使得火災隱患較大。近年來，我國大型冶煉廠就發生了多起萃取車間失火事故，一些小型的冶煉廠的萃取工序也頻發火災事故。

因此，常規萃取的這些局限性亟待解決，而密閉、高效的萃取設備的開發是解決這一問題的關鍵所在。

利用微反應器系統的高效、低耗、安全等特點來改造傳統冶金產業的低效高耗單元過程如萃取、換熱和混合等，有可能開發出新的節能工藝過程，從而推動冶金行業的產業升級。

由于微反應器的有效通道或腔室的物理尺寸縮小到微米甚至納米級別，使得流體物理量如溫度、壓力、濃度和密度等的梯度急劇增加，導致傳熱傳質推動力的大大增加，可使傳熱系數提高一個數量級而傳質反應時間降低一個數量級。由此帶來的優勢還表現在：由于反應速度的提高，反應設備以及反應體系可大大縮減，使得反應過程的安全性大大提高，用地投資大大節約，材料消耗大大減少；對于原料、反應過程或產物存在毒性的反應，可通過采用分區域小型的分布式生產方式，從而避免有毒有害原料產品運輸的風險；其處理能力可以通過增加功能單元的數目(Numbering-up)來提高，而不需要逐級放大反應設備。目前先進的微制造技術正在促進微反應器的快速發展，這一領域中的焦點都大量集中在不相溶的液-液兩相萃取分離的擴散傳質的研究。

在微流體領域，溶劑萃取是非常高效的，因為它具有能提供很高的比表面積和短的擴散距離的特征。有利于降低擴散的路徑長度及增加兩相界面的傳質速率，從而提高化學反應速率。此外，層流控制下的相傳質可以避免乳化發生。通過“數量疊加”Numbering-up（例如并行處理）技術為微流體工藝過程產量的增加提供了一種新的可能。這也使得批量操作（混合/反應/分離）能夠連續進行。因此，在微量化學體系下，可以同時達到簡化工藝流程防止乳化產生和縮短反應時間的目標。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服傳統溶劑萃取銦的萃取效率低、溶液易乳化、銦與鐵、鋅等雜質分離困難，對環境污染嚴重，危險性高等缺點，提供一種萃取分離In和Fe、Zn的微流體萃取方法，是一種高效、安全、無污染、分離率高的新方法。

本發明通過下列技術方案實現：一種萃取分離In和Fe、Zn的微流體萃取方法，經過下列各步驟：

（1）將含銦、鐵、鋅的硫酸體系溶液作為水相、經溶劑油稀釋的P204萃取劑作為有機相分別通入兩臺流量泵內，流量泵的出口端連接微反應器入口；