Способ сорбционного извлечения и очистки таллия от примесей
Патент 2251583
Авторы
- Коноплина Л.Я. (RU)
- Монастырев Ю.А. (RU)
- Мочалов А.П. (RU)
- Поляков Л.А. (RU)
- Ребрин О.И. (RU)
- Рычков В.Н. (RU)
- Смирнов А.Л. (RU)
- Татаринов А.Н. (RU)
Правообладатели
Классы МПК
Способ сорбционного извлечения и очистки таллия от примесей
Изобретение относится к гидрометаллургии таллия и может быть использовано для извлечения и очистки от ионов цветных металлов изотопно-обогащенного таллия с использованием процессов сорбции. Технический результат заключается в повышении производительности процесса при переработке азотнокислых таллийсодержащих растворов. Способ включает сорбцию таллия из азотнокислых растворов, перед сорбцией исходные азотнокислые растворы обрабатывают органическим восстановителем, например спиртом или раствором формальдегида до величины рН 1,5-2,5, вводят комплексон II или III в количестве 1,2-1,5 моль комплексона на 1 моль суммы примесей и корректируют раствор до рН 4,0-5,0 аммиаком. Десорбцию таллия ведут 2-4 М раствором сульфата аммония либо после предварительной очистки катионита от примесей промывкой водой и раствором комплексона II или III, либо с последующей доочисткой полученных после десорбции элюатов на анионите эпоксиполиаминного типа, например АН-31. При этом происходит сокращение числа операций и расхода реагентов, исключение выброса вредных веществ в атмосферу, увеличение производительности труда. 2 з.п. ф-лы, 11 табл.
Реферат
Предлагаемое изобретение относится к гидрометаллургии таллия и может быть использовано для извлечения и очистки от ионов цветных металлов изотопно-обогащенного таллия с использованием процессов сорбции.
Известен способ совместного сорбционного извлечения таллия, индия, цинка, кадмия путем сорбции их на сульфокислотном катионите КУ-2 при рН≈4 с последующей десорбцией таллия кислотными растворами. [“Ионообменная технология в гидрометаллургии” Алма-Ата, “Наука”, 1970, с.15-23]. Указанный способ взят в качестве прототипа, как наиболее близкий к заявляемому способу и отличающийся высокой эффективностью извлечения таллия из сложных по своему составу растворов. Существенным недостатком способа-прототипа является отсутствие селективной сорбции таллия из растворов, что предполагает наличие дальнейших операций по извлечению таллия из элюатов. Кроме того, при высокой концентрации ионов металлов примесей, таких как, например медь, железо(III), сорбция таллия на сульфокатионите практически отсутствует из-за преимущественной сорбции ионов двух- и трехвалентных металлов (конкурентная сорбция примесей). Отмеченное, как и для способа-аналога, приводит либо к потерям дорогостоящего изотопа, либо к переработке элюатов, полученных при десорбции таллия и сопутствующих металлов, по способу, описанному в аналоге, что ведет к усложнению технологии извлечения металла и его потерям.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков известного способа, обеспечение условий повышения производительности процесса при переработке азотнокислых таллийсодержащих растворов путем сорбционного извлечения изотопообогащенного таллия, обеспечивающий очистку таллия от примесей на стадии сорбции и получение элюатов, пригодных для производства из них либо высокочистого металлического таллия электролизом непосредственно из элюатов либо его соединений.
Технический результат достигается способом сорбционного извлечения таллия на сульфокислотном катионите, включающим сорбцию таллия из растворов сложного состава и десорбцию таллия, при этом сорбцию таллия ведут из азотнокислых растворов, перед сорбцией исходные азотнокислые растворы обрабатывают органическим восстановителем, например спиртом или раствором формальдегида до величины рН 1,5-2,5, вводят комплексон II или III в количестве 1,2-1,5 моль комплексона на 1 моль суммы примесей и корректируют раствор до рН 4,0-5,0 аммиаком, десорбцию таллия ведут 2-4 М раствором сульфата аммония либо после предварительной очистки катионита от примесей промывкой водой и раствором комплексона II или III, либо с последующей доочисткой полученных после десорбции элюатов на анионите эпоксиполиаминного типа, например АН-31, органический восстановитель берут с 3,5-4 кратным избытком от стехиометрии по отношению к содержанию азотной кислоты в исходном растворе, а промывку катионита после сорбции таллия ведут 0,02 М раствором комплексона II или III с величиной рН раствора 4,0-5,0.
Необходимо отметить, что все указанные условия подготовки растворов к сорбции обеспечивают высокую степень извлечения таллия при соблюдении большой сорбционной нагрузки ионита по извлекаемому металлу и достижения высокой пепсин чистоты соединений таллия в элюате и конечном продукте. В частности, сульфокатионит может обеспечить высокую сорбируемость таллия из его чистых нитратных растворов. Однако сорбция таллия из растворов с концентрацией азотной кислоты свыше 0,5 М сорбция таллия практически не происходит. При нейтрализации азотной кислоты щелочным реагентом появляются ионы щелочных металлов или аммония, которые оказывают конкурирующее влияние на сорбцию таллия, что в конечном итоге приводит к резкому снижению сорбционной емкости по таллию сульфокислотного катионита. Поэтому на первой стадии используется в качестве нейтрализующего реагента восстановитель спирт или формалин, которые разрушают азотную кислоту без введения дополнительных катионов. Дополнительная нейтрализация растворов до величины рН 4,0-5,0 определяется следующими причинами.
Уменьшение или увеличение рН таллийсодержащих растворов ниже 4,0 или выше 5,0 недопустимо. При величине рН растворов ниже 4,0 происходит резкое снижение растворимости комплексона II или III и разрушение несорбируемых катионитом комплексных соединений примесей. Увеличение значения рН раствора сверх указанного предела приводит к образованию аммиачных положительно заряженных комплексов, например меди, которые хорошо сорбируются катионитом. Таким образом, сорбция таллия из растворов с величиной рН меньше 4,0 и выше 5,0 приводит к сорбции наряду с таллием ионов примесей и к получению элюатов, загрязненных компонентами, примесями и не дает положительного эффекта.
Использование аммиака как нейтрализующего агента обусловлено тем фактом, что ионы аммония оказывают наименьшее конкурирующее действие таллию при их совместной сорбции до концентрации NH4NO3 0,5 М.
Уменьшение соотношения комплексон II или III к сумме примесей от стехиометрии меньше 1,2 приводит к неполному связыванию примесей в несорбируемый катионитом комплексный ион, следовательно, к сорбции последних катионитом и уменьшению степени очистки таллия от этих примесей. Небольшой избыток комплексона II или III необходим для обеспечения полноты связывания примесей в несорбируемые соединения. Увеличение соотношения комплексон II или III к сумме примесей сверх указанного соотношения не целесообразно, т.к. не дает дальнейшего увеличения положительного эффекта и ведет к перерасходу комплексона II или III.
При содержании в растворе большого количества примесей по отношению к таллию наблюдается незначительный их переход из фазы раствора в катионит. Поэтому для полной очистки таллия от примесей катионит после сорбционного извлечения таллия необходимо промыть раствором комплексона II или III. Высокая концентрация комплексона приводит к десорбции вместе с примесями таллия и его потерям с промывными растворами. Низкая концентрация комплексона обеспечивает полную десорбцию примесей при сохранении таллия в фазе катионита. Величина рН промывного раствора в пределах 4,0-5,0 обеспечивает полное связывание ионов примесей комплексонами и их десорбцию из катионита. Последующая промывка катионита водой необходима для удаления комплексона с маточным раствором из фазы катионита.
В случае необходимости получения таллия высокой чистоты или при содержании примесей, например меди, никеля, цинка и др., сверх допустимого значения полученные элюаты сульфата аммония фильтруют через слой анионита эпоксиполиаминного типа, например анионит АН-31. При этом примеси сорбируются анионитом, а таллий проходит в фильтрат. Эту операцию можно проводить, исключая промывку катионита КУ-2 комплексоном II или III или совмещая эти процессы, используя очистку на анионите элюатов, полученных после десорбции таллия сульфатом аммония из катионита КУ-23, промытого раствором комплексона II или III.
Таким образом, анализ предложенного технического решения показывает, что между отличительными признаками заявляемого способа и достигаемым при этом результатом существует новая причинно-следственная связь: наличие данных признаков в признаках заявленного способа обеспечивает получение положительного эффекта, а отсутствие этих признаков не дает получить эффект, поставленный целью изобретения.
В патентной и научно-технической литературе отсутствуют сведения о сорбционном выделении таллия из растворов в присутствии примесей, например меди, цинка, железа, свинца и др., сорбцией с использованием комплексона II или III с предварительной нейтрализацией растворов органическими восстановителями, например спиртом или формалином, и данных по очистке таллия от примесей на анионите эпоксиполиаминного типа.
Следовательно, предложенное техническое решение характеризуется новизной и обладает существенными отличиями. Сопоставление эффективности предложенного и ранее известного способа (прототипа) приведено в примерах.
В связи с тем что при выщелачивании таллия азотной кислотой в растворах образуются соединения металла со степенью окисления +1 во всех примерах приводятся данные по сорбционному извлечению Т1 (I).
Пример 1. В табл.1 приведены результаты сорбции таллия (I) из раствора с содержанием таллия 4 г/л при различном значении рН. Сорбция проводилась в динамическом режиме при скорости фильтрации растворов 1 мл/мин·см2 через катионит КУ-23 с загрузкой по сорбенту 10 г. Условия и результаты сорбции приведены в табл.1.
| Таблица 1 | |||
| Сорбция таллия на катионите КУ-23 в зависимости от величины рН озотно-кислого раствора | |||
| № п/п | Величина рН азотнокислого раствора | Динамическая обменная емкость по таллию, мг/г | Полная динамическая обменная емкость по таллию, мг/г |
| 1 | 0,4 | 0,00 | 0,00 |
| 2 | 1,0 | 0,0 | 2,24 |
| 3 | 1,5 | 1,62 | 4,86 |
| 4 | 2,0 | 2,02 | 8,96 |
| 5 | 3,0 | 7,12 | 22,00 |
| 6 | 3,5 | 18,70 | 34,02 |
| 7 | 4,0 | 26,00 | 64,17 |
| 8 | 4,5 | 32,25 | 76,19 |
| 9 | 5,0 | 41,15 | 93,30 |
| 10 | 5,5 | 65,05 | 102,11 |
| 11 | 6,0 | 66,13 | 103,73 |
| 12 | 6,5 | 61,12 | 94,30 |
Как следует из представленных данных, с увеличением величины рН раствора возрастает емкость сульфокатионита по таллию (I) и достигает своего максимального значения в области рН 6. Таким образом, сорбция таллия даже из индивидуальных растворов должна проводится из растворов с величиной рН больше 4,0.
Пример 2. В данном примере показано влияние катионов нейтрализующих агентов на сорбцию таллия. При нейтрализации азотной кислоты щелочными реагентами образуются соли соответствующих металлов или аммония, поэтому для имитирования нейтрализованного раствора в растворе азотнокислого таллия растворяли азотнокислые соли калия, натрия, аммония и кальция в количестве 0,5 г-экв/л. Сорбцию таллия вели из растворов с величиной рН 4,5 с концентрацией T1 (I) - 2,4 г/л в статических условиях при соотношении массы ионита к объему раствора, равном 1:50. Время контакта раствора со смолой - 24 часа. Результаты по сорбции таллия представлены в табл.2.
| Таблица 2 | |||
| Сорбируемость таллия на сульфокатионите КУ-23 из нитратных растворов, содержащих ионы калия, натрия аммония и кальция | |||
| № п/п | Соль, введенная в раствор Т1 (I) | Емкость ионита по таллию, мг/г | Степень извлечения таллия, % |
| 1 | КNО3 | 26,4 | 22,0 |
| 2 | NaNO3 | 38,2 | 31,8 |
| 3 | NH4NO3 | 54,7 | 45,2 |
| 4 | СаNО3 | 16,0 | 13,4 |
| 5 | Без добавок | 72,3 | 60,3 |
Полученные данные свидетельствуют о конкурирующем влиянии всех катионов на сорбцию таллия, но в меньшей степени подавляет сорбцию таллия ион аммония, поэтому для нейтрализации азотнокислых растворов перед сорбцией таллия следует применять в качестве щелочного реагента раствор аммиака.
Пример 3. В исходный раствор таллия с концентрацией металла 4,0 г/л и величиной рН 4,5 вводили различное количество нитрата аммония. Из приготовленных растворов вели сорбцию таллия на катионите КУ-23 в динамическом режиме по условиям, описанным в примере 1. Результаты опытов представлены в табл. 3. Из полученных данных видно, что увеличение концентрации нитрата аммония приводит к значительному подавлению сорбции таллия.
Следовательно, из азотнокислых растворов с высокой концентрацией кислоты после нейтрализации раствором аммиака таллий будет сорбироваться в незначительных количествах, поэтому для нейтрализации основной части HNO3 необходимо применять реагент, исключающий введение катионов, в частности органические восстановители, например спирт или формальдегид, а для доведения значения рН до требуемой величины аммиак.
Пример 4. В примере показана возможность использования в качестве восстановителя этиловый спирт или раствор формальдегида (формалин) для разрушения азотной кислоты, следовательно, снижения кислотности раствора. В исходный раствор с концентрацией азотной кислоты 2 М добавляли различное количество восстановителя. В восстановленном растворе замеряли величину рН. Данные представлены в табл.4
| Таблица 4 | |||
| Данные по восстановлению азотной кислоты спиртом и формалином | |||
| № п/п | Реагент восстановитель | Соотношение восстановитель: азотная кислота от стехиометрии | Величина рН раствора после восстановления НNО3 |
| 1 | Этиловый спирт | 1,0 | 0,1 |
| 2 | 2,0 | 0,8 | |
| 3 | 3,0 | 1,5 | |
| 4 | 4,0 | 2,5 | |
| 5 | Формалин | 1,0 | 0,2 |
| 6 | 2,0 | 0,7 | |
| 7 | 3,0 | 1,3 | |
| 8 | 4,0 | 1,8 |
Из этих результатов следует, что изученные восстановители эффективно восстанавливают азотную кислоту, что приводит к снижению кислотности раствора и к сокращению расхода аммиака на последующую нейтрализацию азотнокислого раствора таллия. Принципиально можно практически полностью восстановить азотную кислоту, но это уже не целесообразно из-за высокого перерасхода реагента, поэтому достаточно вводить восстановитель в 3,5-4 кратном избытке от стехиометрии по отношению к азотной кислоте.
Пример 5. Производственные растворы содержат ионы примесей, основным из которых является медь (II). Причем концентрация меди достигает 10-12 г/л при концентрации таллия около 3-4 г/л. Поэтому в этом примере показаны условия, при которых медь перестает сорбироваться сульфокатионитами из растворов, близких к нейтральным.
Раствор нитрата меди нейтрализовали аммиаком до значения рН 5,5-6,0, после чего вводили комплексон II или комплексон III в количествах 0,8, 1,0, 1,2 и 1,5 от стехиометрического соотношения. При растворении комплексонов величина рН растворов снижалась до 3-3,5, поэтому растворы корректировались аммиаком до заданной величины рН 4-5. После корректировки проводили сорбцию меди на катионите путем фильтрации раствора через слой сорбента со скоростью 1 мл/мин см2. После сорбции смолу промывали водой и после этого обрабатывали 4 М раствором сульфата аммония и определяли содержание меди в элюатах. По содержанию меди в элюатах определена сорбируемость меди на катионите, которая приведена в табл.5.
| Таблица 5 | ||||||||
| Сорбируемость меди (мг/г) на катионите КУ-23 из растворов с различным содержанием комплексонов и величиной рН | ||||||||
| Величина рН растворов | Количество введенного комплексона II от стехиометрии | Количество введенного комплексона III от стехиометрии | ||||||
| 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,5 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,5 | |
| 3,5 | 15,4 | 11,3 | 7,1 | 6,3 | 15,2 | 11,6 | 7,0 | 6,0 |
| 4,0 | 13,2 | 1,2 | 0,4 | 0,0 | 13,6 | 1,1 | 0,3 | 0,0 |
| 4,5 | 6,1 | 2,4 | 0,1 | 0,0 | 5,8 | 2,0 | 0,0 | 0,0 |
| 5,0 | 8,3 | 3,1 | 1,0 | 0,7 | 8,1 | 3,3 | 0,8 | 0,6 |
| 6,0 | 10,2 | 4,5 | 3,6 | 3,0 | 10,8 | 4,2 | 3,3 | 2,9 |
| 6,5 | 14,7 | 12,3 | 7,4 | 5,1 | 15,0 | 12,1 | 7,0 | 5,5 |
Таким образом, полученные данные показывают, что в области рН 4-5 и при избытке комплексона в пределах 1,2-1,5 медь катионитом практически не сорбируется. Чтобы определить влияние комплексона II или III на сорбцию таллия были проведены аналогичные эксперименты с таллием в области рН 4-5 и установлено, что комплексоны практически не изменяют величину сорбируемости таллия катионитом (табл. 6).
| Таблица 6 | ||||||||
| Сорбируемость таллия (мг/г) на катионите КУ-23 из растворов с различным содержанием комплексонов и величиной рН | ||||||||
| Величина рН растворов | Количество введенного комплексона II от стехиометрии | Количество введенного комплексона III от стехиометрии | ||||||
| 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,5 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,5 | |
| 4,0 | 65,3 | 64,9 | 65,6 | 65,1 | 64,8 | 64,8 | 65,1 | 64,7 |
| 4,5 | 77,1 | 77,0 | 76,9 | 76,6 | 77,3 | 76,8 | 77,0 | 77,1 |
| 5,0 | 94,2 | 93,8 | 94,2 | 94,2 | 93,9 | 93,9 | 94,0 | 94,2 |
Пример 6. Для сопоставления предлагаемого и известного способов был приготовлен азотнокислый раствор таллия с концентрацией компонентов, г/л: Т1 (I) - 4,2; Cu (II) - 10,5; НNО3 - 156. Раствор разделили на две части по 1 л. Первую половину раствора обработали спиртом в количестве 4 л, далее раствор упарили до 900 мл, чтобы сохранить исходную концентрацию ионов металлов донейтрализовали аммиаком до величины рН 4,5 добавили комплексон III (2-х водный) в количестве 71 г. После введения комплексона III провели корректировку величины рН аммиаком до значения 4,5 каждый из полученные растворов пропустили через сорбционные колонки, загруженные по 400 мл катионита КУ-23. В фильтрате определили содержание меди и таллия. После сорбции колонки промыли водой до отсутствия ионов меди в промывных водах, после чего десорбировали ионы металлов из смолы 4 М раствором сульфата аммония.
Пример 7. Если с таллием просорбируется даже незначительное количество примесей, основной из которых является медь, то это ухудшит качество конечной продукции. В экспериментах было определено, что при совместной сорбции таллия и меди в присутствии комплексонов в полученных элюатах наряду с таллием присутствует медь и ее концентрация достигает от 3 до 10 мг/л. В данном примере приводятся результаты по дополнительной очистки элюатов на анионите АН-31. Исходный раствор состава Т1 (I) - 9600 мг/л, Cu (II) - 50 мг/л, (NH4)2SO4 - 400 г/л, рН 4,2 фильтровали через слой анионита АН-31. После сорбционной очистки анионит промыли водой до отсутствия таллия в промывных водах. Промывные воды объединили с основным раствором и в результате были получены растворы с концентрацией по металлу: Т1 (I) - 7300 мг/л, Cu - 0,06 мг/л. Из данного примера следует, что дополнительная очистка на анионите эпоксиполиаминного типа обеспечивает получение таллиевых растворов высокой чистоты.
Пример 8. В исходный нитратный раствор, содержащий таллий (I) - 4,2 г/л и меди - 12 г/л ввели комплексон III с избытком от стехиометрического соотношения по меди 1,5, нейтрализовали до рН 4,5 и профильтровали через слой катионита КУ-23. После этого смолу промыли 5 объемами дистиллированной воды на 1 объем смолы. После промывки смолу проанализировали на медь, содержание которой составило 4 мг/г катионита. После этого катионит разделили на 3 равных части, поместили в отдельные колонки и каждую из них промыли растворами комплексона (III) с концентрацией 0,01, 0,02 и 0,03 М и величиной рН этих растворов 4,5. Промывные воды проанализировали на содержание таллия и меди. Таллий в растворах обнаружен не был, а концентрация меди в фильтратах в отдельных фракциях достигала 200 мг/л. Затем провели десорбцию таллия и определили в элюатах концентрацию металлов. Результаты приведены в табл. 7. Как следует из полученных результатов при сорбции таллия на сульфокатионите КУ-23 без введения комплексона III степень извлечения таллия очень низка (24%) по сравнению с предлагаемым способом (около 100%).
Кроме того, при использовании предлагаемого способа достигается высокая степень очистки таллия от меди, которая достигает величины 30000 раз, в то время как известный способ не только очищает таллий от меди, но и происходит обогащение элюатов по Cu (II). Этим примером показано существенное преимущество предлагаемого способа извлечения и очистки таллия от примесей по сравнению с известным.
| Таблица 7 | |||||||||||||||
| Сорбционное извлечение таллия в присутствии ионов меди на катионите КУ-23 из растворов с добавлением и без добавления комплексона III | |||||||||||||||
| Сорбция из растворов с добавлением комплексона III | Сорбция из растворов без добавления комплексона III (прототип) | ||||||||||||||
| Содержание ионов металлов в фильтрате, г | Содержание ионов металлов в промывной воде, г | Содержание ионов металлов в элюате, г | Степень извлечения таллия, % | Степень очистки таллия от меди | Содержание ионов металлов в фильтрате, г | Содержание ионов металлов в промывной воде, г | Содержание ионов металлов в элюате, г | Степень извлечения таллия, % | Степень очистки таллия от меди | ||||||
| Т1 (I) | Cu (II) | Т1 (I) | Cu (II) | Т1 (I) | Cu (II) | Т1 (I) | Cu (II) | Т1 (I) | Cu (II) | Т1 (I) | Cu (II) | ||||
| 0,007 | 10,15 | 0,0005 | 1,84 | 4,19 | 0,0004 | ~100 | 30000 | 2,86 | 4,65 | 0,34 | 1,14 | 1,01 | 6,22 | 24,05 | 0,46 |
Пример 9. В исходный нитратный раствор, содержащий таллий (1) - 4 г/л и меди - 12 г/л ввели комплексон III с избытком от стехиометрического соотношения по меди 1,5, нейтрализовали до рН 4,5 и профильтровали через слой катионита КУ-23. После этого катионит промыли 5 объемами дистиллированной воды. После промывки катионита проанализировали на медь, содержание которой составило 4 мг/г катионита. После этого катионит разделили на 3 равных части, поместили в отдельные колонки и каждую из них промыли растворами комплексона (III) с концентрацией 0,01, 0,02 и 0,03 М и величиной рН этих растворов 4,5. Промывные воды проанализировали на содержание таллия и меди. Таллий в растворах обнаружен не был, а концентрация меди в фильтратах в отдельных фракциях достигала 200 мг/л. Затем провели десорбцию таллия и определили в элюатах концентрацию металлов. Результаты приведены в табл. 8
| Таблица 8 | |||
| Влияние концентрации комплексона в промывных растворах на чистоту таллиевых элюатов | |||
| п/п | Содержание комплексона III в промывном растворе, М | Концентрация ионов металлов в элюатах, мг/л | |
| 1 | Cu | ||
| 1 | 0,01 | 4300 | 0,8 |
| 2 | 0,02 | 4310 | 0,05 |
| 3 | 0,03 | 4300 | 0,04 |
Из результатов эксперимента следует, что раствор комплексона III с концентрацией 0,02 М достаточно эффективно десорбирует медь из катионита, т.е. дополнительная промывка комплексоном может быть использована в качестве очистной операции в равной степени, как и фильтрация элюатов через анионит АН-31.
Пример 10. Азотнокислые растворы производства изотопов состава по основным компонентам, г/л: НNО3 - 130; Т1 (I) - 4,04; Cu - 11,7; Pb - 0,4; Sn - 0,05; Zn - 0,8; Ni - 0,9; Fe - 2,4, объемом 14 л обработали 800 мл этилового спирта. После обработки величина рН составила 2,2. Далее произвели корректировку величины рН 25%-ным раствором аммиака до 5,5. В полученный раствор ввели комплексон III с избытком 1,5 от стехиометрического соотношения по всем примесям и вновь довели рН до 4,5 аммиаком. После полного растворения комплексона III подготовленный раствор пропустили через слой катионита КУ-23 объемом 2 л (700 г). После окончания сорбции катионит промыли 8 л воды. После промывки провели десорбцию таллия 3 М раствором сульфата аммония. При десорбции элюаты отбирались фракциями по 5 л. Состав полученных элюатов представлен в табл. 9.
| Таблица 9 | ||||||||
| Состав элюатов после десорбции таллия из катионита КУ-23 З М раствором сульфата аммония | ||||||||
| № фракции | Объем | Содержание ионов металлов в элюате, мг/л | ||||||
| элюатов | фракции, л | Т1 | Cu | Zn | Fe | Pb | Sn | Ni |
| 1 | 5 | 1500 | 553 | 20 | <0,75 | <7,1 | <0,005 | 1,5 |
| 2 | 5 | 9100 | 5,4 | 0,7 | <0,75 | 0,58 | <0,005 | 2,4 |
| 3 | 5 | 470 | 0,43 | 0,72 | <0,75 | 0,036 | <0,005 | 3,7 |
Эти результаты показали, что первая ступень очистки таллия обеспечила весьма эффективную очистку Т1 (I) от основной массы примесей, однако в элюатах осталось достаточно большое количество меди, цинка и никеля, поэтому для доочистки элюатов их объединили и профильтровали через слой слабоосновного анионита АН-31 объемом 1 л. Объем первой фракции элюатов составил 12 л, второй фракции - 3 л. После завершения процесса катионит АН-31 промыли 9 л воды и промывные воды объединили со второй фракцией. Результаты анализа полученных растворов представлены в табл. 10.
| Таблица 10 | ||||||||
| Состав таллиевых растворов после дополнительной очистки на анионите АН-31 | ||||||||
| № фракции элюатов | Объем фракции, л | Содержание ионов металлов в элюате, мг/л | ||||||
| Т1 | Cu | Zn | Fe | Pb | Sn | Ni | ||
| 1 | 12 | 2100 | 0,07 | 0,52 | <0,75 | 0,093 | <0,005 | <0,05 |
| 2 | 3+9=12 | 2600 | 0,02 | 0,05 | <0,75 | 0,051 | <0,005 | <0,05 |
В результате этих экспериментов было показано, что данное техническое решение обеспечивает высокую степень очистки таллия от примесей, при прямом выходе более 99%.
Пример 11. Исходный раствор, подготовленный по методике, описанной в примере 10, профильтровали через катионит КУ-23. Далее смолу промыли 4 объемами воды на 1 объем катионита. После водной промывки смолу промыли 5 л 0,02 М раствором комплексона III. Далее смолу промыли 4 л воды и провели десорбцию таллия 3 М раствором сульфата аммония. Состав полученных элюатов приведен в табл. 11.
| Таблица 11 | ||||||||
| Состав элюатов после десорбции таллия из катионита КУ-23 З М раствором сульфата аммония с операцией очистки сорбента промывкой комплексоном III | ||||||||
| № фракцииэлюатов | Объем фракции, л | Содержание ионов металлов в элюате, мг/л | ||||||
| Т1 | Cu | Zn | Fe | Pb | Sn | Ni | ||
| 1 | 5 | 2560 | 2,3 | >0,05 | >2 | 0,04 | >0,05 | >0,05 |
| 2 | 5 | 4390 | 0,5 | >0,05 | >2 | 0,06 | >0,01 | >0,05 |
| 3 | 5 | 4390 | 0,3 | >0,05 | >2 | >0,05 | >0,01 | >0,05 |
Таким образом, показано, что промывка катионита комплексоном обеспечивает высокую степень очистки таллия от примесей, как и вторая ступень сорбцией на анионите АН-31.
Технико-экономическим результатом внедрения указанного изобретения является сокращение числа операций и расхода реагентов, исключение выброса вредных веществ в атмосферу, увеличение производительности труда. В технологии по предлагаемому способу возможно использование стандартного оборудования без дополнительного обучения персонала.
1. Способ сорбционного извлечения таллия на сульфокислотном катионите, включающий сорбцию таллия из растворов сложного состава и десорбцию таллия, отличающийся тем, что сорбцию таллия ведут из азотнокислых растворов, перед сорбцией исходные азотнокислые растворы обрабатывают органическим восстановителем, например спиртом или раствором формальдегида до величины рН 1,5-2,5, вводят комплексен II или III в количестве 1,2-1,5 моль комплексона на 1 моль суммы примесей и корректируют раствор до рН 4,0-5,0 аммиаком, десорбцию таллия ведут 2-4М раствором сульфата аммония, либо после предварительной очистки катионита от примесей промывкой водой и раствором комплексона II или III, либо с последующей доочисткой полученных после десорбции элюатов на анионите эпоксиполиаминного типа, например, АН-31.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что органический восстановитель берут с 3,5-4-кратным избытком от стехиометрии по отношению к содержанию азотной кислоты в исходном растворе.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку катионита после сорбции таллия ведут 0,02 М раствором комплексона II или III с величиной рН раствора 4,0-5,0.