Сорбционное извлечение ионов цинка из кислых хлоридных растворов

Сорбционное извлечение ионов цинка из кислых хлоридных растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Сорбционное извлечение ионов цинка из кислых хлоридных растворов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известен способ сорбционного извлечения цинка из кислых хлоридных растворов, содержащих хлориды щелочных и щелочноземельных металлов, в форме хлоридных анионных комплексов, включающий контактирование раствора с анионитом в Cl-форме [В.Риман. «Ионообменная хроматография в аналитической химии». М.: Мир, 1973, с.359-360].

Недостатком способа является то, что неизвестно использование анионо-обменной смолы марки АМП и АМ-2б для сорбции ионов цинка в форме хлоридных анионных комплексов из солянокислых растворов, содержащих хлорид аммония.

Наиболее близкими техническими решениями являются способы:

1. Использование смолы марки АМ-2б для разделения цианистых комплексов цветных и благородных металлов при сорбции из рудных пульп сложного солевого состава (http:www.firmadis.opt.m/shop/ (отсылка на каталог: сведения по аниониту АМ-2б (ОСТ 95.291-86 класс А)).

2. Использование смолы марки АМП для предварительной очистки сернокислых никелевых электролитов от цинка при содержании цинка в электролите 10-30 мг/дм³ (http:www.firmadis.opt.ru/shop/ (отсылка на каталог: сведения по аниониту АМП (ОСТ 95.291-86 и ОСТ 95.967-82)).

3. Использование смолы марки АМП для очистки сернокислых никелевых электролитов от цинка при содержании цинка в электролите 0,025 г/дм³ (патент RU 2121874, 1998 г.).

Недостатком способов является то, что неизвестно извлечение ионов цинка в форме хлоридных анионных комплексов из солянокислых растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония. Отсутствуют также данные об извлечении ионов цинка смолами АМП и АМ-2б в присутствии ионов аммония из нагретых растворов.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для сорбции ионов цинка на анионитах марок АМ-2б и АМП из кислых хлоридных растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективная сорбция ионов цинка на анионитах марки АМП или АМ-2б.

Этот технический результат достигается тем, что сорбционное извлечение цинка в форме хлоридных анионных комплексов цинка из кислых хлоридных растворов включает контактирование раствора с анионообменной смолой в Cl-форме марки АМП или АМ-2б с цинксодержащим раствором хлорида аммония в присутствии хлористоводородной кислоты при 70-80°С; контактированию подвергают цинксодержащий раствор, с концентрацией хлорида аммония 200 г/дм³ и концентрацией хлористоводородной кислоты 40 г/дм³.

Сущность способа заключается в том, что ионы Zn²⁺ в солянокислых растворах образуют устойчивые анионные комплексы типа [ZnCl₃]^-, [ZnCl₄]^2-, [ZnCl₆]^4- и др., которые могут быть извлечены из раствора на анионитах.

Известно, что хлоридная гидрометаллургия находит применение в процессах выщелачивания полиметаллических концентратов. Использование соляной кислоты вследствии повышенной ее способности к комплексообразованию интересно в схемах, включающих сорбционно-экстракционную технологию разделения металлов.

Примеры конкретного выполнения способа

Рассмотрены возможности использования анионитов марок АМП и АМ-2б для извлечения хлоридных анионных комплексов цинка из солянокислых растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония.

Пористый анионит АМ-2б смешанной основности со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и ДВБ смесью диметил- и триметиламинов. Крупность гранул 0,63-1,60 мм; удельный объем набухшей смолы 2,7-3,2 см³/г; удельная поверхность 50-100 м²/г; общий объем пор 0,80-0,87 см³/г, механическая прочность 98-99%; ПОЕ 3,3-3,7 мг-экв/г. Обменные группы:

Гелевый высокоосновный анионит АМП со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и 3,5-4,0% ДВБ пиридином. Крупность гранул 0,63-1,60 мм; удельный объем набухшей смолы 2,7-2,9 см³/г; механическая прочность 98-99%; ПОЕ 3,3-3,7 мг-экв/г. Обменные группы:

Предварительно сорбенты в течение суток выдерживали в дистиллированной воде или в 0,1 н. растворах HCl.

Сорбцию ионов цинка осуществляли при 70-80°С из раствора, содержащего, г/дм³: 200 NH₄Cl и 40 HCl.

Объем раствора 100 см³, масса сухого сорбента 1 г.

В таблице и на фиг.1 и 2 даны результаты сорбции, где указаны используемая соль цинка, марка анионита, концентрация иона цинка исходная и после наступления сорбционного равновесия, г/дм³, время сорбции, СОЕ, мг/г - обменная емкость в равновесном состоянии, Е, % мас., - извлечение, % мас., от исходной концентрации ионов цинка при достижении сорбционного равновесия.

На фиг.1 по данным таблицы представлены изотермы сорбции в виде зависимостей СОЕ, мг/г, от равновесной концентрации сорбируемых ионов цинка.

На фиг.2 по данным таблицы представлена зависимость извлечения, %, от исходной концентрации сорбируемых ионов цинка.

На фиг.1 и 2 обозначены результаты сорбции:

1 - на анионите АМ-2б с использованием соли ZnSO₄,

2 - на анионите АМП с использованием соли ZnSO₄,

3 - на анионите АМ-2б с использованием соли ZnCl₂,

4 - на анионите АМП с использованием соли ZnCl₂.

Из данных таблицы и фиг.1 и 2 следует, что получены высокие показатели сорбции ионов цинка на анионитах марок АМП и АМ-2б из солянокислых растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония. Максимальные показатели сорбции получены в следующих условиях:

Сорбент	Соль	Исходная концентрация Zn2+, г/дм3	СОЕ, мг/г	Е, % мас.
АМ-2б	ZnSO4	14,62	88	6,0
АМП	ZnSO4	15,00	151	10,0
АМ-2б	ZnCl2	15,00	190	13,5
АМП	ZnCl2	17,22	303	17,6

По сравнению с прототипом показаны возможности эффективной сорбции ионов цинка на анионитах марок АМП и АМ-2б из кислых хлоридных растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония.

Результаты сорбции ионов цинка в зависимости от аниона соли, марки сорбента, исходной концентрации соли. Время достижения сорбционного равновесия 15-30 мин
№ п/п	Соль	Марка сорбента	Концентрация Zn2+, г/дм3	СОЕ, мг/г	Е, % мас.
Исходная	Равновесная
1	ZnSO4	AM-2б	4,91	4,35	56	11,5
2	ZnSO4	AM-2б	5,15	4,50	65	12,6
3	ZnSO4	AM-2б	8,97	8,25	72	8,0
4	ZnSO4	AM-2б	14,62	13,74	88	6,0
5	ZnSO4	АМП	5,11	4,26	85	16,6
6	ZnSO4	АМП	9,35	8,15	120	13,0
7	ZnSO4	АМП	13,35	12,15	140	10,5
8	ZnSO4	АМП	15,00	13,49	151	10,0
9	ZnCl2	AM-2б	4,82	3,85	97	20,0
10	ZnCl2	AM-2б	9,70	8,25	145	15,0
11	ZnCl2	AM-2б	13,35	8,69	165	16,0
12	ZnCl2	AM-2б	15,00	12,15	190	13,5
13	ZnCl2	АМП	4,88	3,66	122	25,0
14	ZnCl2	АМП	9,52	7,47	205	21,5
15	ZnCl2	АМП	10,40	8,15	225	21,6
16	ZnClΔ	АМП	17,22	14,19	303	17,6

1. Способ сорбционного извлечения цинка в форме хлоридных анионных комплексов цинка из кислых хлоридных растворов, включающий контактирование раствора с анионообменной смолой в Cl-форме, отличающийся тем, что контактированию подвергают смолу марки АМП или АМ-2б с цинксодержащим раствором хлорида аммония в присутствии хлористоводородной кислоты при 70-80°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контактированию подвергают цинксодержащий раствор с концентрацией хлорида аммония 200 г/дм³ и концентрацией хлористоводородной кислоты 40 г/дм³.