[发明专利]用于铁和铝的选择性分离的方法

说明书

本公开涉及一种从含有Fe(III)离子和非铁离子的含水原料中选择性萃取Fe(III)离子的方法。所述方法包括使原料与包含盐或铵盐离子液体的有机相在液‑液萃取条件下接触足够时间，以允许将至少一些Fe(III)离子从原料转移到有机相，以提供负载有Fe(III)离子的有机相和贫Fe(III)的原料，和将负载有Fe(III)离子的有机相与贫Fe(III)的原料分离。

优先权文件

本申请要求于2014年8月7日提交的题为“铁分离方法”的澳大利亚临时专利申请No.2014903073的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及从含有铁和其它金属如铝的原料中分离铁的方法。在具体形式中，本公开涉及用于从粗浸出液例如煤矸石浸出液中分离铁的方法。

背景技术

煤矸石是煤加工和选矿的主要副产物。它含有约18％至40％的氧化铝和40至65％的二氧化硅。由于铝土矿储量的减少和矿体的降解，高铝含量(≥30％)煤矸石已经成为主要铝源铝土矿的有希望的替代品。已经进行了许多尝试以从煤矸石中萃取铝和硅产物以及有价值的金属如镓和钛(Qian和Li 2015；Geng等人，2012；Zhao 2014)。例如，通过酸浸从煤矸石生产铝产物。然而，铁(III)是煤矸石中第三丰富的元素，占总量的2-10％，并且在浸出过程中将原料中的铁带入浸出溶液中，这沾污并污染了所得到的产物。因此，从煤矸石浸出溶液中除去铁是必要的，以便从这些溶液中获得商业上可接受的铝或具有高纯度的其它有价值的金属产物。

目前，通常通过沉淀从浸出溶液中除去铁(Chang等人，2010，Swarnkar等人，1996)。然而，该方法具有一些缺点，例如由于共沉淀导致的低选择性和难以从浸出液中除去的细小沉淀物的产生。此外，通常含有重金属离子的沉淀物在环境方面引起关注。此外，由于严格的环境法规，它们在受控池中的处置变得越来越昂贵。

溶剂萃取可以分离、纯化和浓缩金属离子，导致随后产生纯产物。其是允许两种或更多种组分由于它们在两个不混溶的液相中不相等的溶解度而分离的方法。它是金属离子分离的重要方法，也是具有重要意义的常用工业技术例如连续操作模式、设备简单以及高生产量(Tian，Li等人2010)。在溶剂萃取中，溶解的金属通过萃取剂从水溶液中选择性地与其它组分分离。传统上，溶剂萃取涉及与水不混溶的有机溶剂，其中许多是易燃的、挥发性的或有毒的。这引起对环境和工作场所的危害。

因此，需要提供可用于从含有其它非铁金属如铝的原料中选择性除去铁的方法。

发明内容

本公开来自对使用经济的离子液体(例如Cyphos IL 101和Aliquat 336)既作为萃取剂和又作为溶剂以在煤矸石浸出液中分离铁和铝的研究。

根据第一方面，提供了从含有Fe(III)离子和非铁离子的含水原料中选择性萃取Fe(III)离子的方法，所述方法包括使原料与包含盐或铵盐离子液体的有机相在液-液萃取条件下接触足够时间，以允许将至少一些Fe(III)离子从原料转移到有机相，以提供负载有Fe(III)离子的有机相和贫Fe(III)的原料，和将负载有Fe(III)离子的有机相与贫Fe(III)的原料分离。

根据第二方面，提供了盐或铵盐离子液体用于从含有Fe(III)离子和非铁离子的含水原料中选择性萃取Fe(III)离子的用途，包括使原料与包含盐或铵盐离子液体的有机相在液-液萃取条件下接触足够时间，以允许将至少一些Fe(III)离子从原料转移到有机相，以提供负载有Fe(III)离子的有机相和贫Fe(III)的原料，和将负载有Fe(III)离子的有机相与贫Fe(III)的原料分离。