钨冶金强碱性阴离子交换过程的某些问题的理论分析_李洪桂VIP专享VIP免费

文章编号：1009－0622(2010)05－0035-05钨冶金强碱性阴离子交换过程的某些问题的理论分析李洪桂，赵中伟（中南大学冶金科学与工程学院，湖南长沙410083）摘要：对前人关于钨冶金强碱性阴离子交换过程中WO42-与有关阴离子分离因数的研究成果进行了归纳，在此基础上对当前人们普遍关注的某些问题如有关阴离子对树脂的相对亲和力、竞争离子对交换容量的影响、吸附过程中杂质除去的极限、实现高浓度离子交换的条件等从理论上进行了分析，提出了几点看法。关键词：钨冶金；离子交换；分离因数中图分类号：TF804.3文献标识码：A第25卷第5期2010年10月Vol．25，No．5Oct．2010ChinaTungstenIndustry收稿日期：2010－06－04作者简介：李洪桂（1934-），男，湖南耒阳人，教授，博士生导师，主要从事有色金属冶金教学与研究工作。钨冶金中强碱性阴离子交换法净化-转型为我国自行研发的具有世界领先水平的技术；20世纪最后的20年中，在我国广大钨业工作者的共同努力下，其各项指标日新月异，技术得到迅速的发展，但本世纪以来，发展速度逐步变缓，究其原因，很大程度上是由于对有关理论问题研究不够，对其内在规律性认识不清。因此，为了使该项技术能进一步高速发展，关键措施之一是加强有关基础研究。为此，我们试图对前人已发表的有关WO42-与某些阴离子分离因数的研究成果进行归纳，并在此基础上对人们广为关注的几个工艺问题进行理论分析。1WO42-及某些其他阴离子对强碱性阴离子交换树脂的相对亲和力离子交换过程中分离不同离子的可能性及其最大分离效果决定于它们对树脂的相对亲和力（选择因素），人们采用分离因数β来表征这种相对亲和力的大小，例如对Na2WO4溶液的强碱性阴离子交换过程而言βWO42-/An-=[WO42-]/[WO42-][An-]/[An-]式中：[WO42-]、[An-]分别为交换平衡后WO42-、An-在树脂相的浓度；[WO42-]、[An-]分别为交换平衡后WO42-、An-在水相的浓度。显然当βWO42-/An-＞1，则An-对树脂的亲和力小于WO42-，它将比WO42-难以被吸附，在吸附过程中将优先进入交后液。当βWO42-/An-<1，则An-对树脂的亲和力大于WO42-，它将优先进入树脂相。目前关于βWO42-/An-的测定报道甚少，同时不同作者测定的数据有时有较大的差异，但总的规律大体相同，且与大量生产实践的情况基本相符，我们简单介绍这些数据，并利用它对粗Na2WO4溶液的离子交换过程进行分析。根据我国学者[1-4]的测定，钨冶金中常用的某些强碱性阴离子交换树脂上WO42-与杂质的分离因数如表1所示，某些树脂上WO42-与CO32-及MoO42-的分离因数如表2所示。表中许多β值不是常数，其主要原因之一在于它不是根据溶液平衡活度计算，而是根据溶液平衡浓度计算的。此外，可作为参考的是，牟德渊等[5]在用201×7树脂净化（NH4）2MoO4溶液时，测定了MoSO42-、SO42-、砷酸根离子、磷酸根离子和硅酸根离子在树脂相和溶液相的分配比D，发现分别为7.2，3.41，0.77，0.58和0.11。2Na2WO4溶液强碱性阴离子交换过程某些问题的理论分析应用表1和表2的β值，我们可从理论上解决第25卷表2某些离子交换树脂的βWO42-/CO42-值和βWO42-/MoO42-值强碱性阴离子交换法净化Na2WO4溶液并转型过程中的一系列问题，主要有以下几点。2.1有关阴离子对树脂相对亲和力的顺序根据表中β值的大小，参照我国大量工业实践所证明的事实，即Na2WO4溶液中杂质P、Si比As更容易除去，Sn的除去率超过P，同时参照有关专著[6-7]报道的强碱性阴离子交换树脂对各种阴离子的选择性因数的一般规律，可知，在Na2WO4溶液离子交换时，有关离子对强碱性阴树脂的相对亲和力顺序为：MoO42-≈WO42-≈Cl-＞SO42-＞AsO43-＞PO43-＞SiO32-＞SnO32-＞OH-≈CO32-≈F-。与之大体一致的是陈庭章等研究强碱性阴离子交换树脂YE32的吸附性能时，得出影响WO42-吸附的离子顺序为WO42-＞SO42-＞Cl-＞CO32-＞OH-，杂质在YE32上亲和力的顺序为SiO32-＜PO43-＜AsO43-＜MoO42-。至于βWO42-/MoO42-的数值，张才明等测定的数据为0.69，与表2所示的值相近。但是有的文献认为MoO42-对强碱性阴离子交换树脂的亲和力略小于WO42-，即βWO42-/MoO42-应大于1，但没有提出具体数据作依据。还可供参考的是张贵清研究钨...