СЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ВОЛЬФРАМА (VI) Российский патент 2005 года по МПК C22B34/36 C22B3/24 

Способ селективного извлечения вольфрама (VI) из растворов катионов тяжелых металлов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков и для переработки отходов цветных металлов, содержащих вольфрам (VI).

Известно, что из водных растворов можно выделить вольфрам в виде шеелита, вольфрамовой кислоты или паравольфрамата [Меерсон Г.А., Зеликман А.Н. Металлургия редких металлов. М.: Гос. науч.-техн. из-во литературы по черной и цветн. металлургии. - 1955. - С.66-70].

Недостатком способов является то, что наряду с вольфрамом осаждаются другие нерастворимые примеси.

Известен способ извлечения вольфрама (VI) из растворов, содержащих катионы тяжелых металлов, включающий сорбцию вольфрама на анионите [Иониты в цветной металлургии. Под ред. Лебедева К.Б. М.: Металлургия, 1975, стр.196-197].

Недостатком способа является то, что неизвестны оптимальные условия извлечения вольфрама (VI) на макропористом анионите марки АМ-2б из растворов, содержащих катионы тяжелых металлов.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение эффективного способа селективного извлечения ионов вольфрама (VI) из водного раствора катионов тяжелых металлов.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является высокая селективность извлечения ионов вольфрама (VI) из растворов катионов тяжелых металлов при одновременной простоте и сокращении стадий получения чистого вольфрама и его соединений.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения вольфрама (VI) из растворов катионов тяжелых металлов, включающем сорбцию вольфрама на анионите, сорбцию осуществляют на макропористом анионите марки АМ-2б при коррекции заданного значения рН≤5, при этом перед сорбцией анионит обрабатывают водой, раствором кислоты или раствором щелочи.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1-5 даны зависимости остаточной концентрации вольфрама (VI) от величины рН, времени сорбции и способа предварительной обработки сорбента, а на фиг.6 дан вариант принципиальной технологической схемы переработки исходного раствора, и данными таблиц 1-6, где даны остаточная концентрация катионов тяжелых металлов, а также их степень извлечения из раствора.

Сорбцию W (VI) осуществляли из 200 см³ исходного раствора Na₂WO₄ и катиона тяжелого металла, масса сорбента 2 г. Макропористый сорбент марки АМ-2б, содержащий обменные группы -СН₂-N(СН₃)₂, -СН₂-N(СН₃)₃, в течение суток выдерживали в дистиллированной воде (графики 1 - фиг.1-3), или в 0,1 н. растворе NaOH (графики 2 - фиг.1-3), или в 0,1 н. растворе НСl (графики 3 фиг.2), или в 0,1 н. растворе H₂SO₄ (графики 3 фиг.1, 3).

Концентрацию ионов вольфрама определяли на фотоколориметре марки КФК-3, кислотно-основные характеристики раствора контролировали рН-метром марки рН-121.

В процессе сорбции величина рН раствора изменялась, поэтому в процессе сорбции проводили коррекцию заданного значения рН при непрерывном перемешивании.

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 сорбента и раствора осуществляли не менее суток. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе сорбции в качестве нейтрализаторов использовали растворы H₂SO₄ или НСl. Заданное значение рН поддерживали в течение 5 часов от начала сорбции нейтрализацией раствора, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно, поэтому коррекцию величины рН осуществляли один раз в сутки.

Сорбцию осуществляли при комнатной температуре.

Используя значения концентраций ионов вольфрама в водном растворе исходном и после сорбции, рассчитывали СОЕ, мг/г.

Примеры конкретного выполнения способа.

Пример 1 (фиг.1, табл.1)

На фиг.1 даны результаты извлечения вольфрама (VI) из раствора CoSO₄ сорбцией при рН 1, нейтрализатор Н₂SO₄.

Исходный раствор содержал, г/дм³: 14,3 Со, 6,1 WО₃.

Лучшие показатели извлечения через двое суток сорбции получены при щелочной обработке сорбента (СОЕ=600 мг/г, извлечение 98,4%).

В табл.1 дано извлечение Со (II) в растворе после трех суток контакта раствора и сорбента.

Таблица 1Предварительная обработка сорбентаКонцентрация Со (II), г/дм³Извлечение, % масс. от исходногоисходнаяостаточнаяН₂О
NaOH
H₂SO₄14,3
14,3
14,312,4
13,6
13,913,3
4,9
2,8

Пример 2 (фиг.2, табл.2)

На фиг.2 даны результаты извлечения вольфрама (VI) из раствора CoSO₄ сорбцией при рН 5 и водной и щелочной обработках сорбента, а также при рН 2,3 и кислой обработке сорбента, нейтрализатор H₂SO₄.

Исходный раствор содержал, г/дм³: 14,3 Со, 2,3 WO₃.

Лучшие показатели извлечения через двое суток сорбции получены при щелочной обработке сорбента (СОЕ=191 WО₃ мг/г, извлечение 95,1%).

При водной обработке сорбента через 2 ч сорбции появился осадок, а при щелочной обработке осадок образовался через сутки.

В табл.2 дано извлечение Со (II) в растворе после двух суток контакта раствора и сорбента.

Таблица 2Предварительная обработка сорбентарН сорбцииКонцентрация Со (II), г/дм³Извлечение, % масс. от исходногоисходнаяостаточнаяН₂О
NaOH
H₂SO₄5
5
2,314,3
14,3
14,37,2
7,2
7,949,7
49,7
37,0

Пример 3 (табл.3).

В исходный раствор Со (II) вводили сорбент, а затем постепенно приливали раствор W(VI) с одновременной коррекцией величины рН до следующих значений в зависимости от обработки сорбента:

Обработка сорбента рН

Н₂О 4,7-5,6

NaOH 4,0-5,7

Н₂SO₄ 4,9-5,3

Исходный раствор содержал, г/дм: 13,8 Со (II) и 2,0 WO₃. При всех способах обработки сорбента сорбция вольфрама (VI) завершалась полностью в пределах 1 ч, СОЕ=200 мг/г WO₃.

В табл.3 дано извлечение Со (II) в растворе после одних суток контакта раствора и сорбента.

Таблица 3Предварительная обработка сорбентаКонцентрация Со (II), г/дм³Извлечение, % масс. от исходногоисходнаяостаточнаяН₂O
NaOH
H₂SO₄13,8
13,8
13,88,1
7,7
7,041,3
44,2
49,3

Пример 4 (фиг.3, табл.4)

На фиг.3 даны результаты извлечения вольфрама (VI) из раствора NiCl₂ сорбцией при рН 1, нейтрализатор НСl.

Исходный раствор содержал, г/дм³: 11,9 Ni, 6,1 WO₃.

Лучшие показатели извлечения получены при водной обработке сорбента через 6 часов сорбции (СОЕ=605 мг/г, извлечение 99,2%).

В табл.4 дано извлечение Ni (II) в растворе после суток контакта раствора и сорбента.

Таблица 4Предварительная обработка сорбентаКонцентрация Со (II), г/дм³Извлечение, % масс. от исходногоисходнаяостаточнаяН₂О
NaOH
НСl11,9
11,9
11,97,0
7,0
6,841,2
41,2
42,9

Пример 5 (фиг.4, табл.5)

На фиг.4 даны результаты извлечения вольфрама (VI) из раствора NiCl₂ сорбцией при рН 5, нейтрализатор НСl.

Исходный раствор содержал, г/дм³: 12,4 Ni, 2,0 WO₃.

Лучшие показатели извлечения через 5 часов сорбции получены при кислой обработке сорбента (СОЕ=197 WO₃ мг/г, извлечение 98,4%).

В табл.5 дано извлечение Ni (II) в растворе после суток контакта раствора и сорбента.

Таблица 5Предварительная обработка сорбентаКонцентрация Ni (II), г/дм³Извлечение, % масс. от исходногоисходнаяостаточнаяН₂О
NaOH
Н₂SO₄12,4
12,4
12,47,8
7,8
9,537,1
37,1
23,4

Пример 6 (фиг.5, табл.6)

Исходный раствор содержал, г/дм³: 14,3 Мn (II) и 6,1 WO₃.

На фиг.5 даны результаты извлечения вольфрама (VI) из раствора MnSO₄ сорбцией при рН 1, нейтрализатор H₂SO₄.

Лучшие показатели извлечения через 2 часа сорбции получены при водной обработке сорбента (СОЕ=599 мг/г, извлечение 98,2%).

В табл.6 дано извлечение Мn (II) в растворе после двух суток контакта раствора и сорбента.

Таблица 6Предварительная обработка сорбентаКонцентрация Мn (II), г/дм³Извлечение, % масс. от исходногоисходнаяостаточнаяH₂O
NaOH
НСl14,3
14,3
14,312,5
8,3
12,312,6
42,0
14,0

После сорбции W (VI) Me (II) (Me=Co, Ni, Мn) может быть выделен из раствора сорбцией, гидролитическим осаждением, электролизом и др. способами.

На фиг.6 дан вариант принципиальной технологической схемы переработки исходного раствора.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает высокую селективность извлечения ионов вольфрама (VI) из растворов катионов тяжелых металлов при одновременной простоте и сокращении стадий получения чистого вольфрама и его соединений.

Способ селективного извлечения вольфрама (VI) из растворов катионов тяжелых металлов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков и для переработки отходов цветных металлов, содержащих вольфрам (VI). Задачей изобретения является создание эффективного способа селективного извлечения ионов вольфрама (VI) из водного раствора катионов тяжелых металлов. Способ включает сорбцию вольфрама (VI) на макропористом анионите марки АМ-2б при коррекции заданного значения рН≤5, при этом перед сорбцией анионит обрабатывают водой, раствором кислоты или раствором щелочи. 6 ил., 6 табл.

Способ извлечения вольфрама (VI) из растворов, содержащих катионы тяжелых металлов, включающий сорбцию вольфрама на анионите, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют на макропористом анионите марки АМ-2б при коррекции заданного значения рН≤5, при этом перед сорбцией анионит обрабатывают водой, раствором кислоты или раствором щелочи.