铁是一种重要的金属元素,常伴生于镍矿、锌矿、稀土矿等矿石中,因此,很多矿石的浸出液中都含有一定浓度铁,在提取有价金属时需先除铁.湿法冶金实践中,矿石浸出液中铁的脱除方法主要有溶剂萃取法和水解沉淀法.溶剂萃取法可在较低温度下进行,且可得到纯度较高的铁产品,应用较为普遍.常用的萃取剂有酸性萃取剂P５０７、P２０４等和碱性萃取剂N２３５等.P５０７、P２０４萃取铁时,反萃取时所需酸度较高;而N２３５萃取铁时,反萃取酸度很低:因此,以N２３５萃取铁,生产成本相对较低.

N２３５是一种叔胺(三烷基胺)化合物,化学式为R３N(R代表CnH２n＋１(n＝８,１０)).盐酸溶液中,Fe３＋可以生成配阴离子FeCl－４而被N２３５萃取.因此,N２３５主要适用于从盐酸溶液中萃取分离Fe３＋.研究用N２３５萃取Fe３＋过程中第三相的形成和影响因素,以及第三相的结构和组成.

１试验部分

１．１试验原料

N２３５(≥９７％)、磺化煤油,均为分析纯,洛阳市奥达化工有限公司.氯化铁、盐酸,均为分析纯;水为去离子水.料液:称取一定质量FeCl３??６H２O加水溶解,用盐酸调节溶液pH.有机相:３３％N２３５＋６７％煤油(体积比)混合.

１．２试验设备

SHAＧB型恒温振荡器,PHSＧ３E型酸度计,SpectrumTwo衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪,MAＧ１B型卡尔费休水分测定仪.

１．３试验方法

将有机相与水相按一定体积比(Vo/Va)置于分液漏斗中,于振荡器中混合振荡１０min,静置、分相后记录分相时间;分相完成后分出下层水相及第三相,测定下层水相pH、Fe３＋浓度及第三相体积,计算Fe３＋萃取率和第三相体积分数;测定有机相及第三相水分,对有机相及第三相进行红外光谱分析.Fe３＋萃取率(E)计算公式为E＝morgmaq＋morg×１００％.式中:maq—水相中铁质量,g;morg—有机相中铁质量,g.第三相体积分数(φ)计算公式为φ＝VthirdVorg×１００％.(２)式中:Vthird表示第三相体积,mL;Vorg表示有机相总体积,mL.

１．４分析方法

当溶液中Fe３＋浓度较高时,采用重铬酸钾滴定法测定;当溶液中Fe３＋浓度较低时,采用磺基水杨酸分光光度法测定[４].有机相中的水分采用卡尔费休水分测定仪测定.有机相的组成及结构采用PerkinElmer公司的SpectrumTwo衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪测定,用KBr压片,扫谱范围４００~４０００cm－１.

２试验结果与讨论

２．１相比对萃取的影响

水相FeCl３质量浓度０．４g/L,pH一定,相比Vo/Va对N２３５萃取Fe３＋的影响试验结果见表１.由表１看出:当料液pH＝０时,随Vo/Va增大,Fe３＋萃取率逐渐降低;Vo/Va＝１/１时,Fe３＋萃取率达９８．５％,而Vo/Va＝５/１时,Fe３＋萃取率降至７．３％.这说明:N２３５优先萃取料液中的盐酸,之后才萃取Fe３＋;随相比增大,水相中盐酸减少,水相pH升高,当水相pH升至超过Fe３＋的水解pH时,Fe３＋水解生成黄色产物,致使Fe３＋萃取率下降;同时下层水相变成黄色浑浊液.料液pH＝２时,随Vo/Va增大,下层水相pH升高得更快,因而下层水相由浅色浑浊变为深色浑浊,此时N２３５对Fe３＋的萃取率很低,Fe３＋萃取率最高仅为５％.料液pH＝０时,随Vo/Va增大,萃取后下层水相由无色透明变为黄色浑浊;萃取后溶液分为三层,中间层为第三相,上层有机相无色透明.随Vo/Va增大,Fe３＋萃取率下降,第三相体积相应减小:由此推测,N２３５萃取Fe３＋后的萃合物主要集中在第三相.