Способ реэкстракции металлов из органической фазы
Иллюстрации
Реферат
Союз Советскмх
Социапмс тически х
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<, 1,742476 (6 l ) Дополкктелькое к asT. свкд-sy (5! )М. Кл.
С 22 В300
В 01 D 11/04 (22) Заявлено 09.11.77 (2! ) 2542398/22 02 с присоединением заявки.%
Гооударстввииый комитет (28) Приоритет по делам изобретений и открытий
Опубликовано 25.06.80- Бюллетень J% 23
Дата опубликования описания 25.06.80 (5З) ДК 621357. .12 (088.8) (72) Автор изобретения
Н. H. Асланов (7I) Заявитель (54) СПОСОБ РЕЭКСТРАКЦИИ МЕТАЛЛОВ
ИЗ ОРГАНИЧЕСКОЙ ФАЗЫ
Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к технологии жидкостной резкстракции металлов, и может быть использовано для переработки металлсодержащих органических экстрактов с целью извлечения из них и разделения металлов — членов ряда рН гидролиза, 5 а также для регенерации экстрагента.
Известен способ реэкстракции металлов из органической фазы, включающий обработку органической фазы постоянным электрическим
1О током в электролите — водном растворе неорганического соединения (минеральной кислоты) (11.
Недостатком этого способа является агрессивность, токсичность и относительная его дороговизна, связанная с необходимостью использования
15 токсичных, агрессивных реагентов — минеральных кислот, их транспортировки, хранения, приготовления растворов необходимой концентрации.
Цель изобретения — исключение агрессивности и токсичности процесса.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве электролита используют раствор соли щелочного или щелочноземельного металла и процесс ведут с разделением анодного и катод2 ного пространств диафрагмой, причем систему органическая фаза — электролит помещают в анодное пространство.
Способ осуществляется следующим образом.
Металлсодержащий органический экстракт заливают- в анодную зону диафрагменного электролизера, содержащую электролит из щелочной или щелочноземельной соли (сульфаты, нитраты, хлориды натрия, калия, магния и т. д., имеющие широкое естественное распространение).
3а счет разности в плотностях органическая фаза располагается над анолитом (электролитом анодной зоны), рециркулирующим в анодной зоне через органический слой с помощью насоса. При правильно выбранном режиме рециркуляции органическая фаза не увлекается вместе с анолитом, а неизменно располагается над ним.
Катодом служит любой электропроводящий материал. Анод выбирают нерастворимым (например графитовым, угольным и др.) или растворимым (из того или иного металла).
В отношении состава электролитов и типа применяемой диафрагмы способ имеет следующие особенности. Поскольку резкстракция осущест.
76 4
3 7424 вляется в анодной зоне, электролизер должен быть обязательно диафрагменным. В качестве диафрагмы может служить как анионитная, так и катионитная мембрана. При использовании анионитной мембраны в качестве католитя (электролита катодной зоны) применяют раствор (предпочтительно насыщенный) щелочной или щелочноземельной соли; при этом состав и концентрация анолита значения не имеет (возможно использование более слабого раствора той же соли, что и в католите). При использовании катионитной мембраны в качестве анолита применяют раствор (предпочтительно насыщенный) щелочной соли; при этом состав и концентрация католита значения .не имеет (возможно использование более слабого раствора той же соли, что и в анолите).
При наложении на систему постоянного электрического тока в анолите накапливаются избыточные Н ионы (величина рН при этом снижается до 1,5-2,5), которые при рециркуляции анолита через оптический слой вызывают Резкстракцию металла. Последний, соединяясь с противоионом — аиионом.кислотного состава соответствующей соли (например SO< ), образует растворимую в воде соль реэкстрагируемого металла. При этом реэкстрагируемый металл переходит в водную фазу в виде раствора соли минеральной кислоты. Органическая фаза при этом заряжается в Н форму. Поскольку образование реагента, вызывающего реэкстракцию металла, и реэкстракция металла протекают одновременно, так как они совмещены во времени и в аппарате, то накопление в реэкстракте избьггочной (свободной) кислотности про35 тив стехиометрии на содержащиеся в растворе катионы исключено: сколько реэкстрагента образуется, столько и расходуется на реэкстракцию.
Получаемые растворы называются кислыми нейтрализованными (ие содержащими свободной
4О кислоты), величина рН таких растворов 2-3, но все авионы эквивалентно связаны с катионами металлов, Количество и концентрация ионов водорода, 45 образующихся в анодной зоне (а следовательно, и количество реэкстрагированного металла, т.е. степень реэкстракции металла), в соотг.етствии с законом Фарадея определяется количеством пропущенного через электролит электрического то50 ка. Величина электродной (Э л) или объемной (Эоб) плотности тока пРи этом значениЯ не имеет, ее можно изменять в широких пределах (a общем случае эл mm об > О,А/м ). При ,панном электролите и данной силе тока степень реэкстракции металла из органической
55 фазы определяется только продолжительностью электрообработки. Минимально необходимая плотность тока определяется визуально по началу разряда газов на электродах: водорода на катоде и кислорода на аноде.
Скорость, степень и интенсивность реэкстракции регулируют изменением электродной или объемной плотности тока, временем электрообработки, соотношением объемов анолит:металлсодержащий органический экстракт. Первый фактор дает возможность растянуть или сжать во времени процесс реэкстракции и таким образом обеспечить необходимую степень селекции металлов из органической фазы и скорость реэкстракции. Второй фактор позволяет осуществить процесс реэкстракции в непрерывном режиме, легко поддающемся автоматизации и обеспечить заданную степень реэкстракции. Третий фактор призван обеспечить необходимую степень обогащения реэкстракта целевым (реэкстрагируемым) металлом.
В результате электрохимической обработки металлсодержащего органического экстракта получают регенерированную органическую фазу, а в качестве реэкстракта — водный раствор минеральной соли реэкстрагируемого металла.
При обработке коллективных экстрактов, содержащих группу металлов, реэкстракцию ведут стадиально. Сначала получают реэкстракт наименее кислого из металлов, содержащихся в. органической фазе, затем второй реэкстракт с более кислым металлом и т.д. до полнбй регенерации экстрагента,;
Газообразные продукты способа реэкстракции не токсичны, на катоде — водород, на аноде— кислород.
Нижеследующие примеры охватывают пра стически весь ряд рН гидролиза, на левом фланге которого йаходится 3-валентное железо, на правом — магний. Медь занимает промежуточное положение.
Пример 1. Бескислотная реэкстракция меди из органического экстракта, содержащего медное мыло.
В анодную зону диафрагмеиного электролизера (мембрана катионитная МК-40), заполненную электролитом из сульфата натрия, вводят
100 мл медного мыла синтетических жирных кислот промышленной фракции С7 — Сч с содержанием меди в органической фазе около 36 г/л.
Анод — графитовый, катод — из нержавеющей стали. Анолит — насьпценный при 19 С раствор сульфата натрия с плотностью 1147 г/дм .
Объем анолита — 475 мл. Католит — раствор той же щелочной соли с концентрацией сульфата натрия 100 г/л. Объем католита — 250 мл.
Электрообработку медного экстракта ведут при силе тока ЗА (катодиая ппотность тока
232 А/м, анодная — 294 А/м ) и напряжении
5В в течение 4 ч.
В результате медь реэкстрагируется в водную фазу, а органическая фаза оказывается регенери5 742476 6 рованиой для повторного использования (плот- полннтельно обрабатывают раствором серной ность органической фазы после реэкстракцни рав кислоты до рН водного раствора 065 и в папуна исходной плотности) . С целью контроля ченном контрольном реэкстракте определяют содерстепени электролитнческой реэкстракцнн меди, жанне меди. Баланс меди по продуктам электроорганическую фазу после электрообработки до- литической реэкстракции приведен в табл.1.
Таблица 1
Извлечение,%
ыход, Содержание меди г/л r
Продукт
Исходный медный экстракт 100,0 36,425 3,6425 100,00
Электролитический медный резкстракт 475,0 7,66 3,6385 99,89
Регенерированная органическая фаза
100,0
Контрольный медный ре экстракт
100,0 0,04 0,004 0,11
Как видно из приведенных данных, степень реэкстракции меди составляет 99,89% с одновременным получением резкстракта без избыточной кислотвости (pH около 2,5).
Исходный магниевый экстракт
100,0 6,46 0,646 100,00
Электролитический магниевый реэкстракт
425,0 1,52 0,646 100,00
Регенерированная органическая фаза
100,0
Контрольный магниевый реэкстракт
200,0 Не обна- — 0,00 ружен
Пример 2. Бескислотная реэкстракция ьюгния иэ органического экстрактаi содержащего 3 магнезиальное мыло.
В аппаратурных условиях и режимах электрообработки, идентичных примеру 1, реэкстракции подвергают 100 мл магнеэиального мыла mR же фракции Ст — Са с содержанием магния в органической фазе 6,46 г/л. Объем анолита — 425 мл, католита — 275 мл. Время реэкстракции—
2 ч 50 мин. Весь матний из органической фазы переходит в водный реэкстракт с рН около
2,0. Дополннтельная контрольная сернокислотная резкстракция органической фазы (после электролитической реэкстракции) не выявляет магний в контрольном реэкстракте с рН 1,!. Баланс магния по продуктам электролитической реэкстракции приведен в табл. 2.
Таблица 2
Исходный железныи экстракт
Электролитический железный
325,0 1,62 0,526 99,24 реэкстракт
ЗО
Регенерированная органическая фаза
100,0
Контрольный железный реэкстракт (рН 0,96) 200,0
0,02 0,004 0,76
Филиал ППП "Патент", г
7 7424
Пример 3. Бескислотная реэкстракция железа из органического экстракта, содержащего железное мыло.
В аппаратурных условиях и режимах электрообработки, идентичных примеру 1, реэкстрак. ции подвергают 100 мл железного мыла той же фракции С вЂ” Ср с содержанием железа в органической фазе 5 3 г/л. Объем анолита—
325 мл (насыщенный раствор сульфата натрия), католита — 340 мл (раствор сульфата натрия 1о
100 г/л) . Продолжительность реэкстракцин—
2 ч. Практически все железо переходит в водную фазу. Полнота электролитической реэкстракции с учетом контрольной сернокислотной реэкстракции составляет 99,24%, Баланс железа по продуктам электролитической реэкстракции приведен в табл. 3.
Таблица 3
100,0, 5,3 0,530 100,00
В приведенных примерах 1-3 показана принципиальная возможность бескислотной электролитической реэкстракции металлов с получением нейтрализованных (не содержащих свободной кислотности) кислых реэкстрактов. При необходимости одновременного концентрирования соот- 45 ношение объемов органической фазы и анолита при реэкстракции подбирается таким образом, чтобы обеспечить необходимую степень обогащения реэкстракта.
Пример 4; Селективная электролитичес-5О кая реэкстракция меди из коллективного медно-железного экстракта.
В анодную зону диафрагменного электролиэера (мембрана катионитовая МК-40), заполненную насыщенным раствором сульфата натрия (анолит), вводят 100 мл коллективного
ЦНИИПИ Заказ 3589/7
76 8 (полученного электрол итически) медно-желез ного мыла с содержанием меди — 34 г/л и железа — 5 г/л. Анод — графитовый, катод — иэ нержавеющей стали. Соотношение объемов анолита и медно-железного экстрата 1,14:1, Католит — раствор сульфата натрия с концентрацией
20 г/л. Электрообработку медно- железного экстрата ведут при силе тока ЗА, напряжении
8,4 В в течение 1 ч.
В результате медь полностью реэкстрагируется в водную фазу с рН 2,4. По данным химического анализа содержание железа в медном реэкстракте — 0,5 г/л при содержании меди около
30 г/л, что свидетельствует о высокой селективности разделения.
При использовании растворимого анода реэкстракция осуществляется за счет образования в объеме анолита растворимой соли более кислого металла по отношению к реэкстрагируемому. Например, при необходимости реэкстрагировать никель из органической фазы следует применить анод из более кислого металла, например, меди. При анодном оастворении меди в анолите иэ щелочной или щелочноземельной соли в объеме анодного п1юстранства образуется сульфат меди, который, в соответствии с расположением меди и никеля в ряду рН гидролиза, вызывает реэкстракцию никеля иэ органической фазы в водную в виде сульфата никеля. Органическая фаза при этом заряжается в медную форму.
Использование способа реэкстракции металлов из органической фазы обеспечивает исключение расхода минеральных кислот или других модификаторов рН среды реэкстракции (реэкстрагенты не подаются извне, а образуют в самом процессе реэкстракции), уменьшение за счет этого токсичности и агрессивности процесса и удешевление его.
Формула изобретения
Способ реэкстракции металлов из органической фазы, включающий обработку органической фазы постоянным электрическим током в электролите — водном растворе неорганического соединения, отличающийся тем, что, с целью исключения агрессивности и токсичности процесса, в качестве электролита используют раствор соли щелочного или щелочноземельного металла и процесс ведут с разделением анодного и катодного пространств диафрагмой, причем систему органическая фаза— электролит помещают в анодное пространство.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР по заявке
Р 2096429, кл. С 22 В 3/00, 1974.
Тираж 694 Подписнос
Ужгород, ул, Проектная,4