Способ очистки раствора соли металлапатннтйо-т?хш^?01^^!б'

Способ очистки раствора соли металлапатннтйо-т?хш^?01^^!б'

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 352957

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р 4 т ф

Зависимое от авт, свидетельства М—

М. Кл. С 22Ь 15/14

С 22Ь 33/00

Заявлено 01.Х.1970 (Ле 1480753/22-1) с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 29.IX.1972. Бюллетень М 29

Дата опубликования описания 10.Х.1972

Номитет пс делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 669.3.054.76,4.068 (088.8) Авторы изобретения

А. Я. Пронин, К. В. Чмутов, В. Я. Филимонов и Е. С. Красюк

Ордена Трудового Красного Знамени Институт физической химии AH СССР

Заявитель

СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРА СОЛИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится. к области цветной металлургии, в частности к способам очистки кислых растворов солей металлов от примесей.

Известен способ очистки раствора соли металла от примеси, включающий непрерывную и одновременную подачу очищаемого раствора и элюирующего раствора кислоты сверху в кольцевой слой сорбента, помещенного в вертикальную вращающуюся колонну, и разделение потока, выходящего снизу колонны, на очищенный раствор и кислый раствор примеси. Однако этот способ не обеспечивает очистки кислого раствора сульфата меди, в частности медного электролита от мышьяка.

Цель изобретения заключается в создании непрерывного одностадиального способа хроматографической очистки кислого раствора сульфата меди от мышьяка с помощью вращающейся колонны, заполненной кольцевым слоем сорбента. Зто достигается тем, что очищаемый раствор сульфата меди, содержащий мышьяк в пятивалентной форме, и элюирующий раствор с концентрацией минеральной кислоты 2 — 6 г-экв/л подают в кольцевой слой анионита, поддерживая отношение их расходов не ниже 0,1, при этом суммарный расход указанных растворов устанавливают таким, чтобы отношение времени пребывания смеси растворов в колонне к периоду ее обращения было не выше 1,0, предпочтительно в пределах

0,1 — 0,6, а из выходящего снизу колонны потока выделяют кислый раствор мышьяка. Для повышения эффективности очистки и умень5 шенпя количества применяемого аниопитаиспользуют аниониты гелевой структуры, а для уменьшения расхода минеральной кислоты и получения мышьяка в виде концентрированного продукта в качестве минеральной кислоты

10 используют серную кислоту, а соответствующий раствор мышьяка обрабатывают сероводородом, отделяют осадок сульфпда мышьяка и регенерированную кислоту возвращают на очистку.

Удалить мышьяк из кислого раствора сульфата меди во вращающейся колонне с кольцевым слоем сорбента можно только в том случае, когда будет применен анионообменный

20 сорбент, а мышьяк в очищаемом растворе будет находиться только в пятивалентной форме.

Перевод мышьяка из трех- в пятивалентную форму можно осуществить перед очисткой, например, путем продувания воздуха через

25 раствор илп каким-либо другим известным способом. Если же очистке подвергают электролит медерафинировочных заводов, то необходимость такой операции отпадает, поскольку в промышленных электролизерах окисле30 ние мышьяка до пятпвялентного состояния

352957

35

65 осуществляется электролиза.

В качестве элюирующего раствора можно использовать растворы различных кислот, в том числе серной кислоты, причем было установлено, что разделение меди и мышьяка обеспечивается применением элюирующсй кислоты с концентрацией в пределах 0,1 — 10,0 г-экв/,г, на при пониженной кислотности вдвое возрастает расход элюирующей кислоты, а при повышенной — вдвое уменьшается коэффициент очистки сульфата меди от мышьяка. Оптимальная концентрация элюирующей кислоты находится в пределах 2 — 6 г-экв, г.

Процесс можно проводить при температуре до 80 — 90 С, но, исходя из термической устойчивости анионообменных смол, предпочтительнее работать при температуре, близкой к комнатной.

Экспериментальные данные показали, что аниониты гелевой структуры обеспечиваютполучение более высоких коэффициентов очистки и меньшее разбавление медного раствора элюирующим раствором кислоты, нежели аниониты макропорнстые.

Лпиониты гелевой структуры по эффективности очистки располагаются в ряд; AH — 25)

) Л — 17 ) ЛН вЂ” 41)АН 44 ) ЛН вЂ” 27)

)А — 22 ) AII — 45 ) Л — 20Э)ЛН вЂ” 18)

) AI- — 31. автоматически в процессе

Таким образом, наиболее эффективным оказался слабоосновной анионит полимеризационного типа ЛН вЂ” 25, содержащий в качестве ионогенных функциональных групп третичные аминогруппы пиридинового ядра. Слабоосновные аниониты, не содержащие пиридиновых ядер, полимеризационного (ЛН вЂ” 18) или поликонденсационного (АН вЂ” 31) типов, как оказалось, наименее эффективны.

Обнаружено, что при использовании анионита AH — 25 коэффициенты очистки раствора медного электролита от мышьяка (V) на вращающейся колонне мало изменяются в широком интервале исходных концентраций мышьяка. Для 97% выхода меди при содержании мышьяка (V) 2 и 18 г/л и прочих равных условиях коэффициенты очистки соответственно равны 20 и 12.

Важнейшим параметром, обеспечивающим работоспособность нового способа, является отношение расхода очищаемого раствора сульфата меди к расходу элюирующего расгвора кислоты, подаваемых сверху в кольцевой слой апионита, Оказалось, что эффективное удаление мышьяка происходит в том случае, когда величину этого отношения поддерживают не ниже 0,1. В противном случае имеет место резкое уменьшение коэффициента очистки и увеличение коэффициента разбавления очищаемого раствора сульфата меди элюирующим раствором кислоты. Наилучшие результаты при прочих равных условиях достигаются в том случае, когда величину отношения расхода очищаемого раствора к расходу элюирующего раствора кислоты поддерживают в пределах 0,17 — 0,56.

Другим важнейшим параметром, поддерэкание которого в определенных пределах создает возможность эффективной очистки от мышьяка, является отношение времени пребывания смеси очищаемого раствора сульфата меди и элюирующего раствора кислоты в колонне, т. е. времени, необходимого для прохождения обоими растворами вместе пути от входа до выхода из кольцевой колонны, к периоду обращения колонны, т. е. ко времени одного полного оборота кольцевого слоя сорбснта. Величину этого отношения при некоторой постоянной высоте кольцевого слоя сорбента регулируют путем изменения суммарного расхода указанных растворов, который устанавливают таким, чтобы величина этого отношения, приведенного к колонне высотой 1 м, была не больше 1,0. Наибольшая же эффективность очистки достигается в том случае, когда это отношение находится в пределах 0,1 — 0,6.

Пример . Использовали колонну, кольцевой слой сорбента в которой имел следующ ;е размеры: высота 400 лья, наружный диаметр

76 лглг и внутренний диаметр 69 лг.я. 11ериод обращения колонны составил 4,5 «ис. В качестве сорбента применяли аннонит марки

ЛН вЂ” 25)(8 с зернснием 0,12-- 0,25 л л. Элюнрующий раствор серной кислоты имел концентрацию 3 г-экв/л, его расход составил

230 сяэ/час. Очищали синтетический сульфатный раствор, содерэкащий г/л: 40,0 меди; 20,0 никеля; 150 серной кислоты и 2,0 нятнваленэного мышьяка. Расход этого раствора составил 50 сл /час; его подавали по трубке с насадкой, погруженной на несколько миллиметров в слой сорбента и закрепленной неподвижно.

Поток раствора, выходящего неперыв |о и равномерно по окружности снизу колонны, собирали в неподвиэкные приемники фракций, осуществляя таким образом разделение выходящего потока на очищенный раствор и кислый раствор мышьяка. Последний выходил из колонны отдельным потоком, частично klàêëàдывающимся на поток сернокислого раствора сульфатов меди и никеля, не разделяющихся между собой. Поэтому, изменяя ширину потока кислого раствора мышьяка, выделяемого в соответствующий приемник, можно варьировать степенью извлечения мышьяка в этот раствор и меди — в очищенный раствор, а следовательно, и коэффициентами очистки и разбавления исходного раствора.

В вышеуказанных условиях при извлечении меди в очищенный раствор 97% концентрация в нем мышьяка снизилась до 0,1 г/л, а при извлечении меди 99% — до 0,28 г/л. Коэффициенты очистки К,,, соответственно составили

20,0и 7,2 при коэффициенте разбавления Кр,,„очищаемого раствора элюирующим раствором кислоты около 1,3, т, е. при уменьшении концентрации меди в очищенном растворе в 1,3 раза.

352957

Таблица

Извлечение меди в очищенный раствор, Концентрация серной кислоты в элюирующем растворе, г-зкв/л

99

7 оч 1разб. )азб °

1,7

1,5

1,5

1,5

5,5

7,5

8,0

3,9

2,0

1,6

1,7

1,7

1,0

3,0

6,0

8,0

8,1

12,2

11,2

5,8

1,9

1,5

1,5

1,5

2,2

5,9

4,9

2,5

2,3

1,8

1,9

1,9

1,5

3,6

2,9

1,7

Составитель Т. Викторович

Текред 3. Тараненко Корректор С. Сатагулова

Редактор Л. Струве

Заказ 3423/2 Изд. № 1379 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2

Пример 2. В тех же условиях. что и в примере 1, очистку проводили с помощью анионита AB — 17>;6 с зернением 0,12 — 0,25 лш. РеПример 3. В тех же условиях, что и в примере 1, проводили испытания нового способа применительно к сульфатному электролиту медерафинировочного завода, имеющему следующий состав г/л: 36,0 меди; 5,0 никеля;

106 серной кислоты; 0,46 мышьяка, а также около 0,002 хлор-иона, используя элюирующий раствор с концентрацией серной кислоты

3 г-экв/л и тот же анионит, что и в примере 2.

При повышении извлечения меди в очищенный раствор от 80 до 100б7б коэффициент очистки уменьшался от 16 до 1,4, а коэффициент разбавления увеличивался от 1,3 до 1,8 соответственно, что находится в согласии с данными примеров 1 и 2.

При извлечении меди в очищенный раствор

97% концентрация в нем мышьяка была снижена до 0,1 г/л, а в кислом растворе, выделенном из потока, выходящего снизу колонны, содержалось 0,2 г/л меди и 0,2 г/л мышьяка.

Серную кислоту, содержащуюся в кислом растворе мышьяка, можно регенерировать и вновь использовать при очистке в качестве элюирующего раствора. Для этого указанный кислый раствор, в котором концентрация мышьяка может достигать 0,2 — 5,0 г/л, насыщают сероводородом, а затем отделяют образовавшийся осадок сульфида мышьяка. Если в осзетленном растворе отрегенерированной серной кислоты остается избыточный сероводород, то его можно разрушить перекисью водорода, вводя ее в раствор в количестве до

200 иг/л. При этом сероводород окисляется с образованием серной кислоты, а избыточную перекись водорода несложно удалить простым фильтрованием раствора через слой активированного угля. Регенерированная таким путем серная кислота практически не содержит мышьяк, а также сурьму, ртуть, медь, свинец, селен, теллур, серебро и органические примезультаты испытаний, иллюстрирующие особенности нового способа и доказывающие его эффективность, приведены в таблице. си, и не загрязнена никакими посторонними

5 ионами.

Предмет изобретения

1. Способ очистки раствора соли металла от примеси, включающий непрерывную и одно10 временную подачу очищаемого раствора и элюирующего раствора кислоты сверху в кольцевой слой сорбента, помещенного в вертикальную вращающуюся колонну, и разделение потока, выходящего снизу колонны, на

15 очищенный раствор и кислый раствор примеси, от.шчающийся тем, что, с целью очистки кислы.; растворов сульфата меди от мышьяка, очищаемый раствор сульфата меди, содержащий мышьяк в пятивалентной форме, и элюи20 рующий раствор с концентрацией минеральной кислоты 2 — 6 г-экв/л подают в кольцевой слой анионита, поддерживая отношение пх расходов не 1шже 0,1, при этом суммарный расхОд указанных растворов устанавливают таким, чтобы отношение времени пребывания

-.ìññè растворов в колонне к периоду ее обращения было не выше 1,0, предпочтительно в пределах 0,1 — 0,6, а из выходящего снизу колонны потока выделяют кислый раствор мышь30 яка, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки и уменьшения количества применяемого анионита, используют аниониты гелевой структуры.

3. Способ по пп. 1 и 2, Отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода минеральной кислоты и получения мышьяка в виде концентрированного продукта, в качестве минеРальпой кислоты использз ют сеРнУю кислотУ

40 а соотвстствующий раствор мышьяка обрабатывают сероводородом, отделяют осадок сульфида мышьяка и регенерированную кислоту возвращают на очистку.