新型Lewis酸碱复合萃取体系从湿法炼锌中直接萃取铟的基础研究

Indium is a global strategic position scattered metal, development of new extractants is an important issue for efficiently separation of indium from complex solutions. In this project, a new mixed Lewis acid and base extractants, which has different function groups, is used to selective extraction of indium from multi-element solutions. The new mixed Lewis acid and base extraction system contains different function groups involved into the extraction reaction, which can change the extraction equilibrium and provide a high selective extraction for indium. Thermodynamic constant and other thermodynamics parameter of the extraction will studied by the constant temperature extraction reactor and the corresponding extraction results, so as to explain the mechanism of selective extraction of indium and depression of other impurity metal ions extraction. By studying the main extracted species structures in the solution and organic phase, and the interface thermodynamic equilibrium and extraction kinetics, aimed to illustrate the interaction relationship and coordination mechanism between the new extractant system and the metal ions. By studying the association mechanism of different organic functional groups and the extraction behavior of the impurity elements in the extraction and stripping processes, reveals the essence of the new extractant system for selective extraction of indium. The project is intended to strengthen the foundation theories research for indium extraction and provides theoretical and technical support for the upgrading of industrial technology of indium extraction.

铟是具有全球战略地位的稀散金属，新型萃取剂的研发是高效分离回收铟的核心与关键。本项目针对Lewis酸碱复合萃取体系具有不同性质官能团的特点，通过调控官能团与金属离子的相互作用及萃取平衡，提高铟的选择性萃取与反萃性能，获取新型酸碱复合萃取体系，解决传统P204单一萃取体系存在选择性差、反萃困难和再生能力弱等弊端。利用恒温萃取装置及研究结果，确定萃取过程热力学平衡常数和反应推动力，阐明酸碱复合萃取体系选择性萃取铟及抑制杂质金属离子萃取的反应机理。研究萃取过程的主要物种结构，萃取过程界面热力学平衡和动力学传质机理，阐明新型复合萃取体系与金属离子间相互作用关系与配位机理。针对多金属复杂含铟溶液，研究新型复合萃取体系对低浓度铟选择性萃取分离的原理，以及杂质元素在萃取-反萃过程中的迁移规律与深层次化学原理，揭示该新型复合萃取体系的本质，完善铟萃取基础理论，为推动我国铟产业技术升级提供新的思路与理论指导

铟是战略稀散金属，新型萃取剂的研发是分离回收铟的核心与关键。本项目针对Lewis酸碱复合萃取体系具有不同性质官能团的特点，通过调控官能团与金属离子的相互作用及萃取平衡，提高铟的选择性萃取与反萃性能，获取新型酸碱复合萃取体系，解决了传统P204单一萃取体系存在选择性差、反萃困难和再生能力弱的弊端。研究发现TRPO/TOPO等Lewis碱性萃取剂与P204的络合作用是影响萃取与反萃的主要因素，中性膦类萃取剂不参与萃合物配位，研究阐明了酸碱复合萃取体系选择性萃取铟及抑制杂质金属离子萃取的反应机理，揭示了萃取过程界面热力学平衡和动力学传质机理。针对湿法炼锌浸出产出的复杂多金属含铟溶液特点，采用Lewis酸碱复合萃取体系研究了铟及主要杂质元素在萃取-反萃过程中的走向及迁移规律，实现了铟的高效选择性萃取以及硫酸反萃，避免了盐酸的使用和含氯废水的产出，相关研究结果对完善铟萃取基础理论，推动我国铟产业技术升级将提供新的思路与理论指导。.铟的萃取机理研究表明在Lewis酸碱复合萃取体系中，中性膦类萃取剂不参与萃合物配位，复合萃取体系的萃合物为In(P204)3，TRPO/TOPO与P204的络合作用是影响萃取与反萃的主要因素。.采用硫酸可以实现Lewis酸碱复合萃取有机相中铟、铁的反萃，与单一P204萃取铟的负载有机相反萃行为相比，复合萃取体系中铟、铁反萃更容易，且不需要使用盐酸反萃，没有含氯废水的产出。证实Lewis酸碱复合萃取体系对负载有机相反萃性能具有明显改善作用。.采用恒界面池法研究P204单一萃取剂及P204+TOPO组成的复合萃取体系萃取In3+和Fe3+的萃取动力学，结果表明单一及复合萃取体系的铟萃取速率均大于铁的萃取速率，可以利用铟铁萃取速率的差别，通过非平衡萃取实现铟铁的分离。P204与TOPO组成的复合萃取体系萃取铟受界面化学反应控制，萃取Fe3+的过程受界面化学反应控制。.以P204-TOPO组成的Lewis酸碱复合萃取体系从湿法炼锌多金属复杂含铟溶液中直接萃取铟，经过三级逆流萃取，铟的萃取率达到99.9%，而锌、铁、钙、砷等杂质元素的萃取率很低，分别为1.3%、0.8%、1.0%和＜0.1%，实现了铟与杂质离子的选择性分离。负载有机相采用硫酸反萃，铟反萃率大于99%，实现了有机相再生，避免了有机相老化，将有利于延长萃取剂的使用寿命、节约试剂消耗和降低生产成本。