СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ Российский патент 2000 года по МПК C22B3/24 

Изобретение относится к гидрометаллургии, к сорбционному выделению металлов из растворов.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки сточных вод (см. а. с. N 724459, C 02 C 5/02, 1977), заключающийся в том, что через катионный хемосорбент ВИОН КС пропускают металлсодержащий раствор с pH 2,0-7,0, а после осаждения металла на сорбенте его извлекают.

Недостатками прототипа являются невозможность выделения металлов, находящихся в растворе в анионной форме и низкая эффективность способа при работе с растворами, содержащими взвешенные тонкодисперсные минеральные частицы.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в том, что способ позволяет одновременно извлекать металлы, находящиеся в растворе как в анионной, так и в катионной форме, а также работать с растворами, содержащими взвешенные тонкодисперсные минеральные частицы.

Указанный технический результат достигается за счет того, что через катионный сорбент пропускают раствор, содержащий ионы металла, а после осаждения катионов на сорбенте, сорбент убирают из раствора и извлекают из него металл. От прототипа изобретение отличается тем, что перед сорбцией исходный раствор приводят в состояние ламинарной струи и заключают с двух сторон ламинарными струями чистой воды, на общий поток накладывают электростатическое поле, силовые линии которого направлены перпендикулярно плоскостям раздела струй. Затем освобожденную от ионов струю раствора выводят из потока, а катионный сорбент размещают со стороны струи с катионами и дополнительно со стороны струи с анионами размещают анионный сорбент. При этом сорбенты обоих видов размещают либо с внешней стороны струи воды, либо между струями воды, либо в обоих указанных местах одновременно. Наилучший результат достигают, когда поток имеет восходящее направление.

В результате воздействия электростатического поля на ионы, последние выходят из первичной струи раствора в разные струи воды: анионы - в струю, протекающую со стороны анода, катионы - в струю, протекающую со стороны катода. Таким образом, выделению ионов металла подвергаются чистые струи воды, не заиливающие сорбент. При этом ионы (и анионы, и катионы) в струях воды оказываются расклассифицированы по ширине струй по массам атомов, так как электростатическое поле действует на равновалентные ионы с одинаковой силой, но под действием этих сил ионы перемещаются поперек потока с разным ускорением - чем больше масса иона, тем меньше ускорение. Это приводит к тому, что "легкие" ионы (титан, хром, железо, медь и т.д.) быстрее перемещаются к краям потока, "тяжелые" ионы (вольфрам, платина, золото, ртуть, свинец и др. ) медленно перемещаются поперек движения потока и оказываются у противоположного края струй, а "средние" по массе ионы (серебро, олово и др.) - в средней части струй. Это позволяет, разместив сорбент с внешней стороны струй воды, выделить преимущественно "легкие" металлы, а разместив сорбент между струями воды, выделить преимущественно "тяжелые" металлы. Металлы же "средние" по массе будут выделяться на обоих указанных местах, но позже - на конечных участках сорбента.

В качестве примера конкретного выполнения можно взять установку для селективного выделения благородных металлов, в которой из исходного раствора, содержащего ионы золота, серебра и "легких" металлов, формируют струю шириной 2 и высотой 10 см. Эту струю заключают между двумя струями воды шириной 4 и высотой 10 см. На этот трехструйный поток накладывают электростатическое поле напряжением 12 В. В качестве анионного сорбента взят ВИОН АН-1, а в качестве катионного сорбента взят ВИОН КН-1. Сорбент размещают между струями воды и выделяют на нем на начальных участках золото, на конечных - серебро, а "легкие" металлы не успевают осесть на сорбенте и током воды уносятся дальше.

Способ выделения ионов металлов из растворов может быть использован для выделения металлов, находящихся в растворах как в анионной, так и в катионной форме. Исходный поток раствора формируют в ламинарную струю и заключают эту струю между двумя ламинарными струями чистой воды. Трехструйный поток подвергают действию электростатического поля, в результате чего ионы покидают раствор и перемещаются в струи воды, причем анионы уходят в сторону анода, а катионы - в сторону катода, затем струю раствора убирают из потока, а ионы выделяют на сорбенте, одновременно извлекаются металлы, находящиеся в растворе как в анионной, так и в катионной форме, обеспечивается переработка растворов, содержащих взвешенные тонкодисперсные минеральные частицы. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ выделения ионов металлов из растворов, включающий пропускание раствора, содержащего ионы металла, через катионный сорбент, осаждение катионов на сорбенте, удаление сорбента из раствора и извлечение из него металла, отличающийся тем, что перед сорбцией исходный раствор приводят в состояние ламинарной струи и заключают с двух сторон ламинарными струями чистой воды, на общий поток накладывают электростатическое поле, силовые линии которого направлены перпендикулярно плоскостям раздела струй, затем освобожденную от ионов струю раствора выводят из потока, катионный сорбент размещают со стороны струи с катионами и дополнительно со стороны струи с анионами размещают анионный сорбент, при этом сорбенты обоих видов размещают либо с внешней стороны струй воды, либо между струями воды на места, где была струя раствора, либо в обоих указанных местах одновременно. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток имеет восходящее направление.