СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИКЕЛЯ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2002 года по МПК C22B23/00 C22B3/38 

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

Известны способы извлечения никеля экстракцией с использованием в качестве экстрагентов ароматических карбоновых кислот [С.И. Хита, Я.М. Васютин, Я. Н. Пирогин и др. Извлечение ионов никеля из водной среды ароматическими карбоновыми кислотами. ЖПХ, т. 67, вып. 2, 1994, с.332-336], в частности салициловой кислотой (HSal) с трибутилфосфатом в качестве разбавителя и с добавкой триэтаноламина, оптимальная величина рН 6,5.

Недостатком способов является низкая эффективность экстракции.

Наиболее близким техническим решением является экстракция никеля растворами LIX 34, LIX 65 N и LIX 70 в керосине из аммиачных растворов с добавками сульфата или карбоната аммония [Prztszlakowski S. Rudy i metalt miezel. 1980. 25. 12. Р.568-573]. Наиболее приемлем LIX 65 N из-за малого времени достижения равновесия при рН 8,5-9,7.

Недостатком способа является низкая эффективность экстракции.

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

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

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения никеля 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 никеля осуществляют при рН>5, причем извлечение экстракцией экстрагентом осуществляют в интервале 6≤рН<10 и регулированием величины рН в процессе экстракции не более 1,5 ч, а извлечение никеля осаждением реагентом CYANEX 272 осуществляется при рН≥10.

Сущность способа поясняется данными табл.3, в которой указаны время контакта фаз при заданной величине рН, концентрация никеля и величина рН в осветленной водной фазе, коэффициент распределения, рассчитываемый как отношение равновесных концентраций никеля в органической и водной фазах, указана также окраска органической и водной фаз по окончании процесса.

Реагент добавляли к исходному раствору сульфата никеля объемом 190 см³ в количестве 10 см³ (5% объемн.). 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 никеля. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе извлечения никеля в качестве нейтрализаторов применяли растворы щелочи NaOH и кислоты H₂SO₄.

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

Примеры практического применения.

Экспериментальные данные, полученные при комнатной температуре, представлены в табл.3.

В рассматриваемых примерах исходный водный раствор содержал сульфат никеля с концентрацией 533 мг/дм³ по никелю и рН 5,6.

Заданное значение рН поддерживали в течение 0,1-1,5 ч, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно.

Лучшие результаты экстракции получены при рН 6-9 при времени экстракции не более 1,5 ч, максимальное значение коэффициента распределения D=10108,0 и минимальная остаточная концентрация С=1 мг/дм³ Ni(II) получены при рН 6,95 и времени экстракции не более 0,5 ч.

При рН 6,95; 8,26; 9,20 органическая фаза принимала вид сгустка с большей плотностью и вязкостью, при этом раствор подвергали фильтрации для удаления слабой мути.

Объемы органической и водной фаз изменяются по сравнению с исходными незначительно: объем органической - не изменяется, водной - в пределах 0,8-1,0 (см. табл.1).

При рН 10,09; 10,76; 11,64 в системе заметно образование гелеобразного осадка. При отстаивании больше суток соотношение между объемами осветленной водной фазой и осадком составило 2:1. Такую систему фильтровали через фильтр средней плотности, при этом фильтрация осуществлялась быстро, а фильтрат анализировали на содержание никеля. Объемы фильтрата имели значение, приведенные в табл.2
Лучшие результаты осаждения получены при рН 11,64: минимальная остаточная концентрация С=1 мг/дм³ Ni(II).

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что извлечение ионов никеля с использованием в качестве реагента ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновой кислоты осуществляется за счет образования фосфорорганического комплекса в широком диапазоне рН>5, причем при рН 6-9 никель экстрагируется органической фазой, а при рН≥10 никель осаждается в составе фосфорорганического соединения.

Предлагаемый способ извлечения никеля 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 никеля из водного раствора в широком интервале рН раствора в процессе экстракции, а также осаждением в составе фосфорорганического соединения.

Изобретение может быть применено в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. В качестве реагента для извлечения никеля используют CYANEX 272, активным компонентом которого является ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота, извлечение никеля осуществляют при рН>5, причем извлечение экстракцией экстрагентом CYANEX 272 осуществляют в интервале 6≤рН<10 и регулированием величины рН в процессе экстракции не более 1,5 ч, а извлечение осаждением в составе фосфорорганического соединения осуществляется при рН≥10, обеспечивается повышение извлечения никеля из водного раствора в широком интервале рН раствора в процессе экстракции, а также осаждения в составе фосфорорганического соединения. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ извлечения никеля из водного раствора, включающий контактирование фосфорсодержащего 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 никеля осуществляют при рН>5. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что извлечение никеля осуществляют экстракцией экстрагентом CYANEX 272 в интервале 6 ≤ рН < 10 и регулированием величины рН в процессе экстракции не более 1,5 ч. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что извлечение никеля осуществляют осаждением реагентом CYANEX 272 при рН ≥ 10.