СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ СВИНЦА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1999 года по МПК C22B3/26 C22B13/00 

Способ экстракции свинца из водных растворов относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использован в цветной и черной металлургии, при переработке шламов и отходов металлургических производств, а также для очистки шахтных и рудничных вод, промышленных сточных вод.

Известно, что в металлургии свинца доминирующее положение занимает технологическая схема [В.Я.Зайцев, Е.В.Маргулис. Металлургия свинца и цинка. - М.: "Металлургия". 1985 г.], включающая в себя агломерационный обжиг свинцовых концентратов с последующей шахтной восстановительной плавкой и рафинированием чернового свинца.

Основные недостатки традиционной схемы следующие. Обогатители выдают для переработки очень богатые по свинцу концентраты. Вместо того, чтобы проводить в ходе металлургической переработки дальнейшее обогащение промпродуктов, металлурги сначала основательно разубоживают эти материалы, вводя в них не содержащие свинец флюсы. В рассмотренной схеме не используется тепло сгорания сульфидов, наоборот, при шахтной плавке расходуется большое количество дорогостоящего кокса. В связи с усилением требований к охране окружающей среды степень использования серы на этапе агломерации - шахтная плавка нельзя считать удовлетворительной.

Наиболее близким техническим решением является гидрометаллургический метод [Р.Рипан, И.Четяну. Неорганическая химия, т. 1. Химия металлов. - М.: "Мир", 1971] : свинец извлекают из водного раствора осаждением на более активном металле (Fe или Zn) или электролитическим методом, или с помощью ионообменных смол.

Недостатками способа являются многостадийность процесса, введение в раствор примесей, которые необходимо в дальнейшем извлекать из раствора, использование дорогостоящих материалов.

Задачей изобретения является создание эффективного, недорогого и селективного способа извлечения свинца из водных растворов с использованием менее летучего и легкодоступного экстрагента.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени извлечения свинца из водных растворов, с возможностью его селективного извлечения с одинаковой экономичностью и безопасностью процесса.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения, включающем введение реагента, контакт реагента и раствора, в качестве реагента вводят смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина, которая экстрагирует свинец из водного раствора в интервале 4≤pH≤8 при непрерывном регулировании оптимальной величины pH в течение не более часа.

Для экстракции можно использовать техническую смазку марки СП-3 (ГОСТ 5702-75), в своем составе содержащую инертный разбавитель, при следующем соотношении компонентов, % мас.: олеиновая кислота 10 - 12%, триэтаноламин 4,5 - 6,0, машинное масло (инертный разбавитель) - остальное. Использование для экстракции отработанной технической смазки удешевляет процесс.

Сущность способа поясняется таблицей, в которой представлены результаты экстракции ионов свинца (II) из водных растворов его солей.

В таблице указаны величины pH растворов исходных и в процессе экстракции, концентрации ионов свинца в исходном растворе и рафинате, коэффициент распределения К, рассчитываемый как отношение концентраций ионов свинца в экстракте без учета инертного разбавителя и рафината, время разделения фаз и время экстракции.

Пример конкретного выполнения способа.

Экстракцию осуществляли из водного раствора нитрата свинца (II) с концентрацией исходного раствора 500 мг/дм³ Pb. Для приготовления исходного раствора использовали соль Pb(NO₃)₂ марки х.ч. В качестве экстрагента использовали техническую смазку СП-3. Экстрагент добавляли к водному раствору соли свинца в количестве, обеспечивающем образование водно-масляной эмульсии с содержанием 5% мас. смазки СП-3.

Экстракцию осуществляли при различных значениях pH растворов. В процессе экстракции величина pH раствора изменялась, поэтому осуществляли регулирование величины pH до заданного исходного значения кислотой HNO₃ или щелочью NaOH. Регулирование постоянной величины pH в процессе экстракции осуществляли в пределах часа, по прошествии этого времени в дальнейшем кислотно-основные характеристики раствора менялись незначительно. Величину pH раствора контролировали pH-метром. Через сутки и более после завершения экстракции и разделения фаз масляную фазу отделяли от водной, после чего последнюю пропускали через фильтр средней плотности. В отфильтрованной водной фазе определяли концентрацию ионов свинца объемным молибдатным методом. По разности между концентрациями иона свинца в исходном растворе и в отфильтрованной водной фазе определяли концентрацию свинца в органической масляной фазе.

Экстракция исследовалась при комнатной температуре.

Из данных таблицы следует, что экстракция ионов свинца (II) из азотнокислого раствора исследована в интервале 1≤pH≤10. Лучшие показатели экстракции (K = 6457) получены при pH 7 - 8. Минимальная концентрация Pb (II) в растворе (C = 8 мг/дм³) получена при pH 7 - 8. При pH ≥9 на 20-е сутки из отфильтрованного водного раствора выпадает порошкообразный осадок белого цвета. При pH≤5 разделение фаз произошло через 25 суток.

Экспериментально установлено, что присутствие в растворе ионов меди (II), никеля (II) и серебра (I) практически не изменяет показателей экстракции ионов свинца (II), в то же время различия в результатах экстрагирования указанных ионов и свинца из водных растворов их солей позволили определить условия селективного извлечения и разделения данных металлов при их совместном присутствии.

Высокий коэффициент распределения K иона свинца при pH 4 - 8 указывает на возможность глубокого извлечения свинца из водных растворов при использовании данного экстрагента.

Смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина, техническая смазка марки СП-3, используемые в качестве экстрагента, по сравнению с обычно применяемыми экстрагентами легко доступны и недороги.

Машинное масло, содержащееся в составе смазки и используемое при экстракции в качестве инертного разбавителя, менее летуче и, следовательно, менее пожароопасно по сравнению с обычно применяемыми.

Предлагаемый экстракционный способ извлечения ионов свинца (II) может быть применен при обработке технологических растворов, стоков промышленных предприятий, шахтных и рудничных вод, растворов кучного и подземного выщелачивания, для очистки растворов солей серебра от примесей свинца при переработке шламов металлургических производств, а также вторичных отходов.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом повышает извлечение свинца при одновременной экономичности и безопасности процесса.

Способ относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использован в цветной и черной металлургии. В способе экстракции свинца из водных растворов в качестве экстрагента используют смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина, которая экстрагирует свинец из водного раствора в интервале 4 ≤ рН ≤ 8 при непрерывном регулировании оптимальной величины рН в течение не более часа. Для экстракции можно использовать техническую смазку марки СП-3 (ГОСТ 5702-75), в своем составе содержащую инертный разбавитель при следующем соотношении компонентов, мac. %: олеиновая кислота 10-12; триэтаноламин 4,5-6,0, машинное масло (инертный разбавитель) - остальное. Создан эффективный, недорогой и селективный способ извлечения свинца из водных растворов с использованием менее летучего и легкодоступного экстрагента. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ экстракции ионов свинца из водных растворов, включающий введение экстрагента, контакт экстрагента и раствора, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина и экстракцию осуществляют в интервале 4 ≤ рН ≤ 8 при непрерывном регулировании оптимальной величины рН в течение не более часа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина, дополнительно содержащую инертный разбавитель (машинное масло), представляющую собой техническую смазку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Олеиновая кислота - 10 - 12
Триэтаноламин - 4,5 - 6,0
Инертный разбавитель (машинное масло) - Остальное