СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВИСМУТА И СВИНЦА ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ Российский патент 1995 года по МПК C22B5/00 

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано, в зависимости от выбранного объекта, для селективного восстановления свинца из висмутсодержащих продуктов или обезвисмучивания высококонцентрированных свинецсодержащих растворов.

Известны гидрометаллургические способы восстановления металлов: электролиз водных растворов, цементация, автоклавные процессы осаждения металлов из растворов водородом, оксидом углерода и другими газами. Основными недостатками являются использование взрывоопасных и токсичных газов-восстановителей, необходимость создания больших давлений, сложность обеспечения безопасности прои- зводства. Известны также способы осаждения металлов из растворов с использованием органических восстановителей, причем процесс реализуется в неводной или водной среде. Одним из существенных недостатков этих процессов является применение в качестве исходных соединений растворимых солей металлов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения тяжелых металлов, например, висмута и свинца, из водно-щелочных растворов их солей, включающий γ-облучение растворов в присутствии органического восстановителя этанола, принятый в качестве прототипа. Как отмечают авторы, γ-облучение способствует восстановлению тяжелых металлов.

Недостатками указанного способа являются получение механической смеси металлических порошков висмута и свинца из бедных растворов (концентрация металлов по прототипу 0,01М, т.е. порядка 2 г/л), низкая производительность процесса, а также использование для интенсификации процесса γ-облучения, оказывающего вредное воздействие на биосферу.

Целью настоящего изобретения является селективное восстановление свинца из водорастворимых и нерастворимых фаз в присутствии висмута, повышение производительности процесса и устранение вредного с экологической точки зрения воздействия γ-облучения.

Поставленная цель достигается путем использования в качестве восстановителя пятиатомного алифатического органического спирта-ксилита C₅H₁₂O₅ и проведения процесса восстановления в водно-щелочной среде при температурном воздействии 165-185^о С в две стадии: совместное полное восстановление висмута и частичное свинца из растворов с концентрацией гидроксида натрия 1,0-1,5 Н; селективное восстановление свинца из сильнощелочных растворов с концентрацией NaOH 5Н. Указанные признаки обуславливают соответствие заявляемого объекта критерию "новизна".

Существенным отличием предлагаемого способа является использование в качестве восстановителя органического спирта С₅H₁₂О₅ c выявленной характерной зависимостью Red-Ox потенциала от температуры и рН среды, позволяющее реализовать возможность селективного восстановления металлов из водорастворимых и нераство- римых фаз.

Положительный эффект при осуществлении изобретения определяется получением металлического свинца высокого качества, значительным повышением производительности процесса, а также улучшением условий труда.

Примеры конкретного выполнения по предлагаемому способу.

1. Исходные водонерастворимые соединения металлов: триоксид висмута Bi₂O₃ (чда), оксид свинца PbO (чда).

Концентрация восстановителя зависит от концентрации металлов и рассчитывается в каждом конкретном случае с учетом расхода реагента на образование растворимых комплексов и восстановление металлов.

I стадия. Непосредственно в автоклаве 50 мл щелочного раствора (рН 14) прибавляли 2,5 г ксилита и по 1 г (в пересчете на металл, т.е. условно 20 г/л) исходных соединений Bi₂O₃ и PbO и обрабатывали при температуре 175^о С в течение 2 ч. Осадок смеси восстановленных металлов отфильтровывали, промывали водой и спиртом. Выход металлического висмута составляет 0,999 г (99,9%), свинца 0,250 г (25,0%).

II стадия. Свинецсодержащий фильтрат укрепляли щелочью до концентрации NaOH 200 г/л и обрабатывали в автоклаве при температуре 175^о С в течение 2 ч. Полученный осадок металлического свинца отфильтровывали и промывали. Выход металличес- кого свинца 99,8% (74,9% от исходного), чистота металла 99,7%
2. Исходные водорастворимые соединения металлов: нитрат висмута BiNO₃ (rga), нитрат свинца Pb(NO₃)₂ (чда). Условия проведения процесса аналогичны. Уровень полученных результатов сохраняется.

Обоснование выбранных значений параметров процесса (опыт 1) наглядно из результатов, сведенных в таблице.

I стадия. При температуре процесса менее 165^о С и концентрации щелочного раствора менее 1,0Н снижается выход металлического висмута (опыты 6, 8) и исключается возможность получения высококачественного свинца на II стадии. Повышение температуры более 185^о С и использование растворов с концентрацией щелочи более 1,5Н. усиливает нежелательное соосаждение металлического свинца (опыты 7, 9).

II стадия. Снижение температуры менее 165^о С и концентрации щелочи менее 4Н. уменьшает выход высококачественного металлического свинца (опыты 2, 4). Повышение данных параметров не влияет на показатели процесса и экономически не целесообразно (опыты 3,5).

Пример конкретного выполнения, приближенного к прототипу, с использованием в качестве восстановителя этанола.

К 50 мл водного раствора с содержанием ионов висмута (III) и свинца (II) 0,01 м (2,0 г/л) добавили щелочь для создания рН 14 и этанол в мольном соотношении к концентрации ионов металлов 10:1. В результате дальнейшей автоклавной обработки смеси при температуре 175^о С в течение 2 ч выделение металлических фаз висмута и свинца не обнаружено.

Использование предлагаемого способа по сравнению с существующим обеспечивает следующие преимущества: селективное восстановление свинца из водорастворимых и нерастворимых фаз в присутствии висмута; повышение производительности процесса за счет использования высококонцентрированных по металлам исходных материалов; улучшение экологических условий труда за счет устранения вредного воздействия γ-облучения.

Использование: гидрометаллургия тяжелых цветных металлов; может быть использовано для селективного восстановления свинца из висмутсодержащих продуктов или обезвисмучивания высококонцентрированных свинецсодержащих растворов. Восстановление металлов свинца и висмута при их совместном присутствии из водорастворимых и нерастворимых фаз осуществляют при использовании в качестве восстановителя пятиатомного алифатического спирта в водно-щелочной среде, причем процесс ведут при 165 - 185°С в две стадии, на первой стадии восстановление ведут из 1 - 1,5 н. растворов гидроксида натрия, а на второй из 4 - 5 н. растворов гидроксида натрия. 1 табл.

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВИСМУТА И СВИНЦА ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ, включающий восстановление металлов органическим спиртом в водно-щелочной среде, отличающийся тем, что, с целью селективного восстановления свинца из водорастворимых и нерастворимых фаз, повышения производительности процесса и улучшения условий труда, в качестве восстановителя используют пятиатомный алифатический спирт, причем процесс ведут при 165 185^oС в две стадии, на первой стадии восстановление ведут из 1 1,5 н. растворов гидроксида натрия, а на второй из 4 5 н. растворов гидроксида натрия.