СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕДИ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2002 года по МПК C22B15/00 C22B3/38 

Способ извлечения меди из водных растворов относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами и реагентами из водных растворов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известны способы извлечения меди экстракцией нейтральными органическими растворителями (трибутилфосфатом, спиртами, эфирами), катионобменными органическими растворителями [Бубнов В.К. и другие. Теория и практика добычи полезных ископаемых для комбинированных способов выщелачивания.- Алма-Ата, 1992, с.213-215].

Недостатком способов является узкий интервал рН эффективной экстракции.

Наиболее близким техническим решением является экстракция меди из сульфатных и хлоридных растворов кислыми фосфорорганическими реагентами [Г.П. Гиганов, В. Ф. Травкин, С.Б. Котухов и др. Экстракция кобальта и никеля из сульфатных растворов кислыми фосфорорганическими реагентами. Цветные металлы. 1989, 7, с.58-62]. Экстракция меди растворами диоктилфенилфосфорной кислоты (ДОФФК) в керосине достигает максимума при рН 4-5.

Недостатком способа является узкий интервал рН эффективной экстракции.

Задачей изобретения является создание эффективного и селективного способа извлечения меди из водных растворов в широком диапазоне рН.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени эффективности и селективности извлечения меди из водных растворов в широком диапазоне рН.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения меди из водного раствора, включающем контакт реагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, в качестве реагента используют CYANEX 272, активным компонентом которого является ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота, извлечение меди осуществляют при рН>2, причем извлечение экстракцией экстрагентом CYANEX 272 осуществляют в интервале 3≤рН<7, и регулировании величины рН в процессе не более 1 ч, а извлечение меди осаждением реагентом CYANEX 272 осуществляется при рН≥7.

Сущность способа поясняется данными таблицы, в которой указаны время контакта фаз при заданной величине рН, концентрация меди и величина рН в осветленной водной фазе, коэффициент распределения, рассчитываемый как отношение равновесных концентраций меди в органической и водной фазах, указана также окраска органической и водной фаз по окончании процесса.

Реагент добавляли к исходному раствору медного купороса объемом 190 см³ в количестве 10 см³ (5 об.%). Перемешивание и поддержание заданного значения рН осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Однако для большей гарантии достижения равновесия контакт органической и водной фаз осуществляли не менее суток. По достижении равновесия между органической и осветленной водной фазами органическую фазу отделяли от водной, в последней определяли величину рН и остаточную концентрацию меди. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе извлечения меди в качестве нейтрализаторов применяли растворы щелочи NaOH и кислоты H₂SО₄.

Используя значения концентраций меди в водном растворе - исходном и после экстракции, рассчитывали коэффициент распределения меди между органической и водной фазами.

Примеры практического применения.

Экспериментальные данные, полученные при комнатной температуре, представлены в таблице.

В рассматриваемых примерах исходный водный раствор содержал сульфат меди с концентрацией 395 мг/дм³ по меди и рН 4,84.

Заданное значение рН поддерживали в течение 0,1-1,0 ч, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно.

Лучшие результаты экстракции получены при рН 3-6 при времени экстракции не более 1 ч, максимальное значение коэффициента распределения D=2482,7 и С= 3 мг/дм³ Cu(II) получены при рН 5-6 при времени экстракции не более 0,5 ч.

Объемы органической и водной фаз изменяются по сравнению с исходными незначительно: объем органической - не изменяется, водной - в пределах 0,8-1,0:
pH 2,12; 3,21; 4,40; 5,03; 5,95; 6,95;
объем рафината, см³ 184, 190, 182, 190, 190, 180;
объем экстракта, см³ 8, 10, 10, 10, 10, 2,3.

При рН 7,98 8,80 9,40 11,20 в системе заметно образование осадка голубого цвета. Такую систему фильтровали через фильтр средней плотности, при этом фильтрация осуществлялась быстро, а фильтрат анализировали на содержание меди. Объемы фильтрата имели значение:
pH 7,98; 8,80; 9,40; 11,20; 12,12;
объем фильтра, см³ 150, 172, 154, 180, 170.

При рН 12,12 объем гелеобразного осадка коричневого цвета 21 см³.

Лучшие результаты осаждения получены при рН 12,12: минимальная остаточная концентрация С=5 мг/дм³ Cu(II).

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что извлечение ионов меди с использованием в качестве реагента ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислоты осуществляется за счет образования фосфорорганического комплекса в широком диапазоне рН>2, причем в интервале 3≤рН<7 медь экстрагируется органической фазой, а при рН>7 медь осаждается в составе фосфорорганического соединения.

Предлагаемый способ извлечения меди может быть применен при обработке технологических растворов, сточных вод промышленных предприятий, шламов после осаждения тяжелых металлов гальванических производств, шахтных и рудничных вод, растворов кучного и подземного выщелачивания и т.п.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом повышает извлечение меди из водного раствора в широком интервале рН раствора в процессе экстракции, а также осаждением в составе фосфорорганического соединения (см. таблицу).

Способ может быть применен в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. В качестве реагента используют CYANEX 272, активным компонентом которого является ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота, извлечение меди осуществляют при рН>2, причем извлечение экстракцией экстрагентом CYANEX 272 осуществляют в интервале 3≤рН<7 и регулировании величины рН в процессе экстракции не более 1 ч, а извлечение меди осаждением в составе фосфорорганического соединения осуществляется при рН>7, обеспечивается повышение извлечения меди из водного раствора в широком интервале рН раствора в процессе экстракции, а также осаждения в составе фосфорорганического соединения. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ извлечения меди из водного раствора, включающий контактирование реагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, отличающийся тем, что в качестве реагента используют CYANEX 272, активным компонентом которого является ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота, извлечение меди осуществляют при рН>2. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что извлечение меди осуществляют экстракцией экстрагентом CYANEX 272 в интервале 3≤рН<7 и регулированием величины рН в процессе экстракции не более 1 ч. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что извлечение меди осуществляют осаждением реагентом CYANEX 272 при рН≥7.