氨性溶液中铜、镍、锌金属离子的萃取行为及微观机理研究

《氨性溶液中铜、镍、锌金属离子的萃取行为及微观机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号UDC』博士学位论文氨性溶液中铜、镍、锌金属离子的萃取行为及微观机理研究Studyontheextractionbehaviorandmicroscopicmechanismofcopper(II)，nickel(II)andzinc(II)ionsinammoniacalsolution作者姓名：学科专业：学院(系、所)：指导教师：论文答辩日期j型!一ff'猡胡久刚冶金物理化学化学化工学院陈启元教授答辩委员会主席中南大学二零一二年十月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了

2、论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社

3、会公众提供信息服务。作者签名：出如导师签名芦幽期：丝年旦月趁日博士学位论文摘要立足于解决国内紧缺战略有色金属矿产资源高效利用的难题，开发适合低品位矿、尾矿等非传统矿物的技术和工艺流程是我国有色冶金工业发展的重要方向。在众多的冶炼技术中，“氨浸一萃取一电积"工艺是处理低品位复杂氧化矿物最具前景的技术之一，萃取工序是该技术中最关键的步骤。因此，清楚掌握萃取过程的机理对改进萃取剂配方、设计萃取工艺流程具有重要意义。本文以铜、镍、锌金属为研究对象，以实验室合成的1．苯基．4．乙基．1，3．辛二酮(HA)为萃取剂，从萃取平衡和溶液结构两个方面，系统研

4、究了氨。硫酸铵溶液中铜、镍、锌金属离子的萃取行为，分析了水和氨在萃取有机相中的分配规律，结合紫外一可见光谱(UV．Vis)、红外光谱(FT．IR)和X_射线近边吸收光谱(XANES)和扩展X．射线精细结构光谱(E)泔S)等方法研究了水相及有机相中的物种及其微观结构对萃取过程的影响，阐明了氨性溶液中铜、镍、锌金属离子的微观萃取机理，为低品位复杂氧化矿物氨配合冶金体系的建立提供了可靠的理论依据。具体研究内容及结论如下：(1)系统研究了氨性溶液中铜离子的萃取行为和微观机理。发现1．苯基．4．乙基．1，3一辛二酮在氨性体系可高效萃取铜离子，水相中铜

5、氨配位离子的生成会抑制铜萃取反应，当pH>8．5时铜萃取率显著下降；萃取有机相中水分子不与铜萃合物配位，而少量氨分子可随铜萃合物萃取进入有机相；p．二酮与铜离子主要形成平面四边形构型的CuA2萃合物，其结构不受水相pH的影响；随着pH升高，氨性溶液中铜离子的结构从变形八面体构型逐渐转变为扭曲的平面四边形构型，从而抑制了铜离子的萃取，导致高pH下铜萃取率急剧下降。(2)系统研究了氨性溶液中镍离子的萃取行为和微观机理。发现氨性溶液pH对镍离子的萃取具有明显影响，镍萃取率在pH<8．5时随pH升高而增大，但在8．5

6、pH>9．5时开始显著升高；水分子和氨分子可与镍萃合物配位进入有机相，生成的水合及氨配位镍萃合物降低了萃合物在非极性溶剂中的溶解度，从而抑制了镍离子的萃取；当水相pH>9．5时有机相析出绿色的萃合物晶体，有效降低了非有机相中镍萃合物的浓度，从而促进了镍离子的萃取反应，但该萃取行为不利于工业实际应用；有机相中镍萃合物博士学位论文摘要组成为NiA2·H20·NH3，萃合物在有机相中的结构与萃取法制备的镍萃合物结构相同，均为八面体构型。在镍氨溶液中，随着pH的增大，氨分子逐级取代镍离子中的水分子，形成各种稳定的镍氨物种，虽然其配位结构均为八面体构

7、型，但镍氨物种的稳定性逐渐增大，尤其是Ni(NH3)52+和Ni(NH3)62+的生成显著抑制了萃取反应的进行。(3)系统研究了氨性溶液中锌离子的萃取行为和微观萃取机理。结果表明，氨性体系锌离子的萃取平衡对水相pH非常敏感，尤其是在pH>7．35时锌萃取率急剧降低，在pH>9时基本没有萃锌能力；水分子和氨分子可直接与锌萃合物配位，形成水合及氨配位的锌萃合物，增大水相pH可促进氨配位锌萃合物的生成；有机相中锌离子主要为四面体构型的ZnA2萃合物，水分子和氨分子与部分ZnA2生成五配位ZnA2·H20和ZnA2·NH3；水相中氨分子逐级取代水合

8、锌离子的水分子，形成各种稳定的锌氨配位离子，抑制了锌离子的萃取反应；当第三个氨分子与锌离子配位后，使锌离子从八面体构型转变为更稳定四面体构型，导致高pH下锌萃取率急剧降低。(4)