离子交换树脂-铼金属回收应用分析

离子交换树脂-铼金属回收应用分析

离子交换树脂在铼（Re）回收领域具有重要应用价值，尤其适用于从复杂体系（如钼精矿焙烧烟气洗涤液、废催化剂、矿山浸出液等）中高效富集和提纯痕量铼。以下从原理、工艺步骤、优势比较等方面进行系统分析。

 

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一、应用原理

离子交换树脂是一种具有可交换功能基团的高分子材料。在铼回收中，主要利用其对高铼酸根离子（ReO??）的选择性吸附能力。ReO??在水溶液中以阴离子形式存在，因此通常采用强碱性阴离子交换树脂（如季铵型树脂）进行吸附。

其基本反应如下：

 

其中 R? 表示树脂骨架上的固定阳离子。由于 ReO?? 具有较大的离子半径和较低的水合能，相较于常见阴离子（如 Cl?、SO???、NO??），更容易被树脂选择性吸附。

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二、主要工艺步骤

典型的离子交换法回收铼工艺包括以下步骤：

00001. 1. 预处理：对含铼溶液（如烟气洗涤液）进行过滤、pH 调节（通常控制在 1–3），去除悬浮物及干扰离子。

00002. 2. 吸附：溶液通过装填阴离子交换树脂的柱床，ReO?? 被选择性吸附，其他共存离子穿透。

00003. 3. 淋洗/解吸：使用高浓度盐溶液（如 NH?Cl、NaCl）或碱性溶液（如 NaOH）将 ReO?? 从树脂上洗脱，得到富铼洗脱液。

00004. 4. 树脂再生：用酸或盐溶液恢复树脂的初始形态，实现循环使用。

00005. 5. 铼的沉淀与精炼：洗脱液经浓缩后，加入 NH?? 沉淀为高铼酸铵（NH?ReO?），再经煅烧得 Re?O? 或金属铼。

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三、与其他回收技术的比较

维度	离子交换法	溶剂萃取法	吸附法（如活性炭、MOFs）
选择性	高（尤其对 ReO??）	中至高（依赖萃取剂设计）	可变（部分新型材料具高选择性）
回收效率	>95%（实验室及工业案例）	85–95%	70–90%（受材料稳定性限制）
操作复杂性	中等（连续柱操作成熟）	高（需多级混合-澄清）	低至中（但再生困难）
成本效益	初始投资低，运行成本可控	设备与试剂成本高	新型吸附剂成本高，寿命短
环境影响	无有机溶剂，废水易处理	使用大量有机溶剂，VOCs风险	材料合成可能涉及有毒试剂
适用浓度范围	极低浓度（ppm级）有效	通常需较高浓度	对低浓度效果不稳定

四、独特优势分析

00001. 1. 高选择性与适应低浓度体系
Re 在原料中常以 ppm 级存在（如钼焙烧烟气液中 Re ≈ 10–100 mg/L）。离子交换树脂对 ReO?? 的选择性系数远高于 Cl?、SO??? 等，可在高盐背景下有效富集铼。例如，INDION  PM895 树脂在 [Re]/[Mo] = 1:10? 条件下仍能高效吸附 Re。

00002. 2. 工艺成熟、易于放大
离子交换柱技术在湿法冶金中广泛应用，流程简单，自动化程度高。中国金堆城钼业、智利 Codelco 等企业已将该技术用于工业级铼回收。

00003. 3. 绿色可持续
相比溶剂萃取，无需使用煤油、TBP 等有机稀释剂，避免二次污染。树脂可重复使用数百周期，降低固废产生。

      4. 成本优势显著

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结论

离子交换树脂法凭借其高选择性、操作简便、环境友好及良好经济性，已成为当前工业回收铼的主流技术之一，尤其适用于低浓度、高盐复杂体系。