СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ИОНОВ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1995 года по МПК B01J20/30 

Изобретение относится к получению сорбентов ионов металлов и может быть использовано для получения высокоселективного сорбента щелочных, щелочно- земельных, цветных и тяжелых металлов на основе железомарганцевых конкреций (ЖМК).

Известен способ получения сорбента на основе магнезиально-железистого шлака с использованием в качестве связующего силиката натрия, предложенного для извлечения цветных металлов из растворов [1] Этот сорбент характеризуется обменной емкостью, составляющей 5-6 мас. по указанным металлам и скоростью сорбции, при которой 30% емкости реализуется за 1 ч, а 90% за 7 ч.

Недостатками этого сорбента являются сложность его получения, необходимость использования дорогого силиката натрия и его неудовлетворительные сорбционные свойства.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сорбента из железомарганцевых конкреций путем их измельчения до крупности 3 мм [3] Этот сорбент характеризуется сорбционной емкостью, равной 1,6-1,8 мг-экв/г, достигаемой при сорбции цветных и тяжелых металлов, скоростью сорбции, при которой 50% емкости реализуется за 1,0 мин, а 80-90% за 1 ч, и селективностью к сорбируемым металлам, особенно к цветным и тяжелым, равной 2,5-300/.

Недостатком этого сорбента является недостаточно высокая емкость и относительно невысокая селективность к сорбируемым металлам.

Цель изобретения повышение сорбционной емкости и селективности к сорбируемым ионам металлов.

Способ получения сорбента ионов металлов на основе железомарганцевых конкреций состоит из следующих технологических операций.

Исходные ЖМК в устройствах для дробления измельчают до крупности 3 мм, затем дополнительно измельчают полученный в предыдущей операции материал при скорости вращения рабочих органов устройства 16 ˙ 10³-25 ˙ 10³ мин^-1 и времени их работы 3-17 с, получая сорбент ионов металлов, обладающий улучшенными сорбционными характеристиками по сравнению с известным сорбентом.

Полученный сорбент ионов металлов на основе железомарганцевых конкреций характеризуется сорбционной емкаостью по щелочным и щелочно-земельным металлам 2,0-2,2 мг-экв/г, по цветным металлам 1,90-2,72 мг-экв/г и селективностью к сорбируемым ионам металлов 4,3-436/.

Химический состав измельченных при указанных параметрах железомарганцевых конкреций не отличается от состава исходных ЖМК, приведенного в табл.1. Количество сорбированного металла для полученных образцов сорбента приведено в табл.2.

П р и м е р 1. Дробленные железомарганцевые конкреции (образец 1) обрабатывают при скорости вращения рабочих органов устройства 16 ˙ 10³мин^-1 в течение 3 с.

Полученный сорбент контактирует с 1 М раствором щелочных, щелочно-земельных, цветных и тяжелых металлов при отношении Ж:Т 100 и интенсивном перемешивании до установления сорбционного равновесия.

Сорбент контактирует с другим раствором, получающимся при вскрытии конкреций кислотным методом в течение 15 мин при Ж:Т 100 с целью сорбции ионов цветных металлов. Рассчитанные коэффициенты распределения металлов приведены в табл.3.

Сорбент контактирует в течение 15 мин с растворами различного состава, получающимися при вскрытии конкреций различными методами, с целью извлечения ионов цветных металлов из них. Степень извлечения ионов металлов в зависимости от состава и рН раствора приведены в табл.4. (соотношение фаз Ж:Т 5).

П р и м е р 2. Дробленые железомарганцевые конкреции (образец 2) обрабатывают при скорости вращения рабочих органов устройства 20 ˙ 10³мин^-1 в течении 12 с.

Полученный сорбент контактируется с 1 М растворами щелочных, щелочно-земельных, цветных и тяжелых металлов при отношении Ж:Т 100 при интенсивном перемешивании до установления равновесия.

Сорбент ионов металлов контактирует с другим раствором, получающимся при вскрытии конкреций в течение 15 мин и отношении Ж:Т 100 с целью сорбции ионов цветных металлов. Рассчитанные коэффициенты распределения металлов приведены в табл.3.

Сорбент контактирует с 1 М растворами солей цветных и тяжелых металлов при отношении Ж:Т 100 и интенсивном перемешивании. Количество сорбированного металла в зависимости от времени сорбции приведено в табл.3.

П р и м е р 3. Дробленные железомарганцевые конкреции (образец 1) обрабатывают при скорости вращения рабочих органов устройства 25 ˙ 10³мин^-1 в течение 17 с.

П р и м е р 4. Дробленные железомарганцевые конкреции (образец 2) обрабатывают при скорости вращения рабочих органов устройства 14 ˙ 10³мин^-1 в течение 1 с.

Таким образом, как следует из табл.2, максимальная обменная емкость предлагаемого сорбента (примеры 1-3) для Na, Rb, Ba и Со возросла в 2,0-2,2 раза и составляет для щелочных металлов и Со 2,4 мг-экв/г, для Ni, Cu и Pb увеличилось на 35-45% и составляет (мг-экв/г) 1,90 (Ni), 2,58 (Cu) и 2,72 (Pb), в то время как по прототипу 1,2 мг-экв/г для щелочных и 1,6-1,8 мг-экв/г для цветных и тяжелых.

Кроме того, как следует из табл.3 и 4, селективность полученного сорбента к цветным металлам значительно выше, чем известного сорбента. При этом из данных табл.5 следует, что скорость сорбции на полученном сорбенте и известном аналогична.

Из табл.2 следует также, что сорбент, полученный по примеру 4, обладает более низкой, а сорбент по примеру 3 более высокой емкостью по сравнению с сорбентами, полученными по примерам 1 и 2.

Изобретение относится к получению сорбентов ионов металлов и может быть использовано для получения высокоселективного сорбента щелочных, щелочно-земельных, цветных и тяжелых металлов на основе железомарганцевых конкреций. Железомарганцевые конкреции измельчения до крупности 3 мм с последующим дроблением полученного продукта при скорости вращения рабочих органов устройства 16·10³ - 25·10³ мин^-1 и времени их работы 3 17 сек. В результате произведенных технологических операций максимальная обменная емкость сорбента для Na, Rb, Ba и Co возросла в 2,0 2,2 раза и составляет для щелочных металлов и Co 2,4 мг-экв/г; для Cu и Pb увеличилась на 35 45% и составляет, мг-экв/г: 1,90 (Ni); 2,56 (Cu) и 2,72 (Pb). 5 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ИОНОВ МЕТАЛЛОВ на основе железомарганцевых конкреций путем измельчения их до крупности 3 мм в устройствах для дробления, отличающийся тем, что железомарганцевые конкреции дополнительно измельчают при частоте вращения рабочих органов устройства (16 25) · 10³ мин^-1 и времени их работы 3 17 с.