Способ извлечения металлов из кислых растворов экстракцией

Способ извлечения металлов из кислых растворов экстракцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ ЭКСТРАКЦИЕЙ карбоновыми изокислотами с числом углеродных атомов более двадцати с регулированием кислотности раствора гидроокисью металла, отличаюпцийс я там, что, с целью удешевления процесса и возможности обеспечения извлечения металлов из бедных растворов в качестве экстрагента используют растворы кубовых остатков производства синтетических жирных кислот. 2. Способ по По 1, отличающий с я тем, что используют преимущественно 5-20%-ные растворы кубовых остатков в несмешивающемся с водой растворителе, Зо бпособ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения змульгирования экстрагента, повышения степени извлечения металлов с б - и создания необходимой кислотности раствора используют гидроокись каль (Л ция.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (g1)g С 22 В 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 3262807/22-02 (22) 20.03.81

1 (46) 15.08.90. Бюл. Р 30 (71) Мариупольский металлургический институт (72) А.В. Радушев, Л.Н. Радушева, Б.Д. Халезов, Г.А. Павличенко, Р М, Андреева, Н.Н. Ищенко, Э.И. Рыжова и Е.И. Суржа (53) 669.053.4(088.8) (56) Патент Великобритании У 1215574, кл. 7D, опублик. 1976.

Авторское свидетельство СССР

Р 392126, кл. С 22 В 3/00, 1973. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ ЭКСТРАКЦИЕЙ . карбоновыми изокислотами с числом углеродных атомов более двадцати с регулированием кислотности раствора гидИзобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, в частности к способам экстракционного извлечения меди, цинка, никеля и других металлов из кислых растворов, а также к методам их разделения экстракцией.

Известен способ экстракции металлов из кислых растворов синтетическими карбоновыми кислотами.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату яйляется способ извлечения металлов из кислых растворов экстракцией карбоновыми изокислотами с числом углеродных атомов более двадцати с регулированием кислотности раствора гидроокисью металла.

2 роокисью металла, о т л и ч а ю ш,и йс я тем, что, с целью удешевления процесса и возможности обеспечения извлечения металлов из бедных растворов в качестве экстрагента используют растворы кубовых остатков производства синтетических жирных кислот.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю " шийся тем, что используют преимущественно 5-20Х-ные растворы кубовых остатков в несмешивающемся с водой растворителе, 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения эмульгирования экстрагента, повышения степени извлечения металлов . и создания необходимой кислотности 9 раствора используют гидроокись кальС::

Недостатками этого способа являет- фф ся то, что масштабы производства выше- (;ф указанных кислот невелики, а также то, р что способ используется для богатых растворов с содержанием ) 2,5 г/л металлов.

Целью изобретения является удешев- ление процесса и возможность обеспечения извлечения металлов из бедных в растворов.

Поставленная цель достигается тем, Ь что в способе извлечения металлов из кислых растворов экстракцией карбоновыми изокислотами с числом углеродных атомов более двадцати с регулированием кислотности раствора гидроокисью

963282 металла, в качес-,â;å экстрагента используют растворы кубовых остатков (КО) производства синтетических жирных кислот а также тем что преимущестУ 9 венно используют 5-207-ные растворы кубовых остатков с несмешивающемся с водой растворителе, и с целью предотвращения эмульгирования экстрагента, повышения степени извлечения металлов и создания необходимой кислотности раствора используют гидроокись кальция„

В состав КО входят окси- и изокислоты, дикарбоновые кислоты с числом углеродных атомов более 20 в количестве

70-857 и неомыляемые — парафиновые углеводороды„. Стоимость К0 составляет

60 руб за 1 т, масштабы производства— десятки тысяч тонн в год. Часть кубовых остатков сжигают в качестве мазут=,0 ного топлива, так как производство

К0 превышает спрос на них.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что кислый водный раствор металла перемешивают с экстра-25 гентом — раствором КО в несмешивающимся с водой растворителе, например керосине, органический слой отделяют., и металл реэкстрагируют в водную фазу разбавленным раствором минеральной

3 кислоты,, Зкстракция протекает по катионообменному механизму, который в общем виде можно представить уравне— нием п

Ме „+ п (RC00H) %(RC00) Ме), „+пН

Наличие в КО карбоновых кислот с большой молекулярной массой приводит к образованию труднорастворимых в воде металлических мыл и высоким коэффицид0 ентом распределения их между водной и органической фазам . В результате возможна экстракция металлов из очень бедных растворов, например сточных вод, содержание металлов в которых

45 составляет 30-140 мг/л.

Для расчета емкости КО необходимо определить для них кислотное число.

Например, для KO с плотностью

0,92 г/смз и кислотным числом, равным

69 мг КОН на 1 грамм КО емкость рав50 на 1,23 r-экв Ne на 1 кг или

1, 13 г-экв/л (в случае меди около

35 г/л). Однако 1007.-ные КО применять для экстракции трудно из-за значительной температуры плавления их, равной 55

+45-52 С,, При использовании раствора

КО в керосине удовлетвори-ельное разделение фаз наблюдается при содержании в органической фазе 6-8 г/л металла и менее, в зависимости от экстрагируемого металла и рН раствора. Это соответствует емкости экстрагента, содержащего 150-200 г/л кубовых остатков. Соотношение фаз U :U, преимущественно в пределах от 1:10 до

1:60, берут таким, чтобы количество карбоновых кислот соответствовало стехиометрическому (см. уравнение 1).

При большом избытке КО ухудшается селективность извлечения, при недостатке образуется флотируемый на границе раздела осадок, ухудшающий разделение фаз„ При экстракции из очень разбавленных растворов для улучшения селективности содержание КО можно уменьшить, например до 50 г/л.

Результаты экстракции металлов

167.-ным раствором КО в керосине отличаются при добавлении NaOH или Са(ОН) для создания необходимой кислотности (табл. 1), Са (ОН) g имеет определенные преимущества по сравнению с ИаОН: значительно дешевл"., не дает эмульсий с КО, степени извлечения при его применении выше на 1-47,„ При использовании NaOH эмульгирование КО начинается при рН )

) 6,3 — 6,5.

На фиг„. 1 представлены кривые зависимости экстракции (Г) от рН раствора при добавлении Са(ОН).,:1-Fe +, 3-А1з+ 4-Znг+ 5 Niг 6-CuèB табл. 1 под этими же номерами даны содержания соотношения металлов в исходном водном растворе и соотношение фаз,. Продолжительность экстракции 2 мин (11 б — 3 мин). Из табл. и фиг. 1 следует, что при концентрациях одного порядка металлы располагаются в следующий катионообменный г з-i С г л1з Zn2i Ni2+

По кривым экстракцйи (фиг. 1) рассчитаны ориентировочные значения коэффициентов разделения (/3), которые оказались равными: (Fe-Cu) 40, (Cu-Zn)

60, (Cu-Ni) 300, (Fe-Zn) 900. Наличие катионообменного ряда и рассчитанные величины коэффициентов разделения подтверждают возможность применения

КО для разделения металлов экстракцией.

На фиг. 2 представлены кривые зависимости степени экстракции (Е) от рН раствора при добавлении NaOH„ Соотношение фаз равно 1:12,5 (t " 5 — 1:40)

Продолжительность экстракции 2 мин

963

5 (Ф 5 — 3 мин)„ Концентрации металлов в водной фазе перед экстракцией, г/л:

Рез+ 0,25 (K - 1), Си 0,41 (Р 2), Zn + 0,43 (Н - 3), Ni + 0,20 (N - 4). Cu

0,10 (В 5). Из сравнения с фиг. 1 видно, что при использовании NaOH максимальные степени извлечения получают при более высоких значениях

РН, чем с Са(ОН)2, Способ можно применять для извлечения из кислых растворов любого металла, способного к катионообменной экстракции при создании определенной величины РН в растворе. В виду доступности и дешевизны KO способ можно применять. для очистки от металлов сточных вод, для концентрирования меди, цинка и других металлов из раство ров каучуков кучного вьпцелачивания, из рудных вод и т.д., а также для разделения металлов, основанном на применении катионообменного ряда и на различии в условиях экстракции и реэкстракции.

Из органической фазы металлы легко реэкстрагируются разбавленными кислотами, например 0,5-1М растворами

Н.804, HCI, особенно при подогревании до 50-60 С.

Пример 1. Извлечение меди из сточных вод (из искусственного раствора). В мерную колбу емк. 100 мл вносили стандартный раствор сульфата меди, 8 мл насыщ. раствора гидроокси кальция и воды до 61 мл. Концентрация меди в конечном объеме 41,3 мг/л. Добавляли 1 0 мл 167-ного раствора KO в. керосине и экстрагировали 3 ми ь

Значение рН раствора равно 5,5. После расслоения фаз отбирали пипеткой часть водного раствора и определяли медь экстракционно-фдтометрическим методом с 2,2 -дихинолином. Найдено, меди

6,3 мг/л. Степень извлечения — 84,5Х.

Пример 2. Концентрирование никеля. В мерную колбу емк. 100 мл вносили стандартный раствор сульфата никеля, 1,3 мл 0,4 í. NaOH и воды до

282

61 мл. Раствор содержит 205 мг/л нике-ля. Добавляли. 5,0 мл 16Х-ного раствйра KO в керосине и встряхивали 2 мин, Значение РН раствора равно 6,0. Найдено после экстракции в водной фазе

16 мг/л никеля трилонометрическим методом с индикатором ксиленоловым оранжевым при РН 4,7. Степень извлечения

10 92,2 "

Пример 3. Коэффициент разделения меди и железа. В мерные колбы емк.100 мл вносили растворы сульфатов меди и железа (+3), насьпценный раствор г щроокиси кальция (10-30 мл) и воды до 62 мл. Растворы содержали по, 0,24 г/л железа и по 0,20 г/л меди.

Проводили экстракцию 2 мин 5 0 мп

137-ного раствора KO в керосине. Пос20 ле расслоения фаз отбирали пипеткой около 25 мл водного раствора и.измеряли РН. В аликвоте 10,0.мл определяли железо трилонометрическим методом- с индикатором сульфосалициловой кис25 лотой при РН 3. Во второй аликвоте

10,0 мл определяли медь спектрофотометрическим методом в виде медно-аммиачного комплекса после отделения . оставшегося железа фильтрованием в

30 виде Fe(OH)>. Полу енные результаты представлены в табл. 2.

Полученный при РН 4,1 коэффициент разделения; p = 56 достаточно хорошо совпадает с вычисленным по кривым экстракции ф, 40), что свидетельствует о возможности разделения железа и меди с помощью экстракции кубовыми остатками.

Таким образом, кубовые остатки мо40 гут найти широкое применение для извлечения металлов из промьппленных растворов, из сточных вод и для разделения металлов экстракцией. При использовании Ca(OH) способ представ4 ляет пРактический интерес прежде всего для металлов, стоящих в катионообменном ряду, найденному для карбоновых кислот, до кальция (т.е. для ВР+, д з+ Ру+, Сгз", Cu2+, упгф. и ppy-

50 гих) 963282

Та блица 1

Степень извлечения 7, при добавл.; o 8 рН полуэкстракции при добавлеФФ п/и ние мении: талла, г/л

HaDH Са(ОН}

ИаОН Са(OH}<

3,2

4,1

4,4

4,9

4,8

3,3

4,3

1:12,5

99

96

5,2

5,5

1!61

1:40

5,0!

Таблица 2 рН раствора после

Коэффициенты распределения î(Коэффициент

1 ра зд еле- ния p =

-+ 1 с/ с„ экстракции

4,1

4,5

9,00

19,00

0,16

1,33

56

tt+

Ме Содержа1 F<3+ О, 25

2 Cu + О 41

3 А1 О, 18

4 Еп + О, 43

5 Ni" 020

6 Си2+ О 04

7 Cu + +О, 10 Fe I си

99

99

98

96

Корректор Т. Малец

Техред Л.Олийньн

Редактор С. Титова

Заказ 3083 Тираж 491 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101