СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2009 года по МПК C22B58/00 C22B3/40 

Описание патента на изобретение RU2359050C1

Изобретение относится к области технологии редких и рассеянных элементов и может быть использовано для экстракционного извлечения и концентрирования индия из слабокислых сульфатных растворов сложного состава. Подобные растворы могут быть получены при гидрометаллургической переработке полупродуктов и концентратов свинцово-цинкового производства. В настоящее время для извлечения индия из технологического цинкового производства используется экстракционный способ, позволяющий провести концентрирование индия и очистку его от многих примесей. При этом используются как индивидуальные экстрагенты, так и их смеси.

Известен способ извлечения индия из слабокислых сульфатных растворов цинкового производства экстракцией раствором ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) в керосине (Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Кубасов В.Л., Травкин В.Ф. Индий. Технология получения. М.: Руды и металлы, 2004 г., С.179).

Недостатком данного способа является использование для реэкстракции индия из органической фазы растворов соляной кислоты, что приводит к загрязнению технологических растворов хлорид-ионом и необходимости последующей очистки от него.

Известен способ извлечения индия из сульфатных растворов экстрагентом, содержащим смесь Д2ЭГФК и соли четвертичного аммониевого основания - метилтриалкиламмония в керосине (Авторское свидетельство СССР №261300, кл. С22В 58/00, 1985).

Недостатком этого способа экстракции индия является низкая селективность процесса по некоторым примесям, например сурьме и мышьяку, и необходимость использования для реэкстракции индия из органической фазы смеси серной и фосфорной кислот высокой концентрации.

Известен способ извлечения индия из слабокислых сульфатных растворов экстрагентом, содержащим диалкилфосфиновую кислоту в керосине (Патент РФ №218141, кл. С22В 58/00, 3/38, 2001).

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения индия из кислых растворов с использованием в качестве экстрагента смеси Д2ЭГФК и изододецилфосфетановой кислоты (ИДДФК) в органическом разбавителе (Патент РФ №2238994, кл. С22В 58/00, 3/38, 2003).

Недостатком указанного способа является относительно низкое извлечение индия из растворов, содержащих более 15 г/л серной кислоты, и невысокая селективность по некоторым металлам-примесям, присутствующим в исходном водном растворе.

Технической задачей изобретения является повышение степени извлечения в органическую фазу, интервала кислотности эффективной экстракции, а также селективности процесса экстракции индия.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе извлечения индия из сульфатных цинксодержащих растворов, включающем экстракцию индия экстрагентом, содержащим в качестве основных компонентов смесь фосфорорганических кислот и разбавитель, экстракцию ведут смесью ди-2-этилгексилфосфорной и диоктилфенил-фосфорной (ДИОФФК) кислот органическом разбавителе при соотношении компонентов (об.%): Д2ЭГФК 10÷30, ДИОФФК 5÷10, остальное - органический растворитель; реэкстракцию индия ведут растворами, содержащими 250-450 г/л серной кислоты.

Предлагаемый способ позволяет повысить степень извлечения индия из водной фазы при концентрации серной кислоты более 15 г/л, а также селективность его экстракции по примесям из растворов сложного химического состава.

Сущность предложенного способа видна из следующих примеров.

Пример 1. Экстракцию индия проводят из сульфатных цинксодержащих растворов с переменным содержанием серной кислоты. В качестве экстрагентов использовали Д2ЭГФК, ДИОФФК, а также смеси Д2ЭГФК с ИДДФК (прототип) и Д2ЭГФК с ДИОФФК (предлагаемый способ). Разбавитель - керосин. Состав исходной водной фазы, г/л: индий 0,85-0,97; цинк 83-89; серная кислота 3-45. Соотношение объемов органической и водной фаз О:В=1:1, температура 20,5-21,2°С.

В таблице 1 приведены экспериментальные данные по влиянию кислотности водной фазы на извлечение индия в органическую фазу.

Таблица 1
Влияние кислотности водной фазы на извлечение индия
Конц. H2SO4, г/л Степень извлечения индия Е, % Увеличение степени извлечения ΔЕ=Е32 20 об.% Д2ЭГФК + 5 об.% ИДДФК (прототип) Е2 20 об.% Д2ЭГФК + 5 об.% ДИОФФК (предлагаемый способ) Е3 1 2 3 4 3 96,4 99,6 3,2 5 95,8 99,3 3,5 10 93,1 99,5 6,4 15 92,3 99,1 6,9 17 90,9 99,2 8,3 20 92,6 97,9 5,3 25 81,6 95,6 14,0 30 71,2 93,1 21,9 35 65,4 91,2 25,8 40 59,2 88,6 29,4

Из приведенных данных видно, что использование в качестве экстрагента предлагаемой смеси Д2ЭГФК с ДИОФФК обеспечивает 3÷30% увеличение степени извлечения индия по сравнению со смесью Д2ЭГФК с ИДДФК (прототипом) во всем изученном интервале кислотности. В результате интервал кислотности, в котором происходит эффективная экстракция индия (>90%), по верхней границе расширяется в 2,7 раза и достигает 40 г/л серной кислоты (вместо 15 г/л по прототипу).

Пример 2. Экстракцию ведут из водного раствора, содержащего, г/л: индия 0,91; цинка 89,7; серной кислоты 26,9. Экстрагент - смеси Д2ЭГФК с ИДДФК (прототип) и ДИОФФК (предлагаемый способ) в керосине с переменным соотношением между ее активными составляющими. Соотношение объемов органической и водной фаз О:В=1:3, температура 20,9°С, время перемешивания 10 мин. В таблице 2 приведены экспериментальные данные по влиянию состава (концентрации компонентов) экстрагента на извлечение индия в органическую фазу.

Таблица 2
Влияние состава экстрагента на извлечение индия
Состав экстрагента, об.% Степень извлечения индия Концентрация Д2ЭГФК ДИОФФК 1 2 4 30 10 97,8 30 5 93,2 25 10 94,7 25 5 96,0 20 10 92,1 20 5 96,4 20 2,5 84,3 15 10 95,4 10 5 93,2 5 5 18,6 Д2ЭГФК ИДДФК 81,3 (прототип)

Из приведенных данных видно, что эффективная экстракция (>90%) в предлагаемом способе достигается при следующем составе органической фазы (об.%): Д2ЭГФК 10÷30; ДОФФК 5÷10; керосин остальное.

Пример 3. Демонстрируется полнота реэкстракции индия, достигаемая при использовании растворов серной кислоты различной концентрации. Реэкстракцию проводят из органической фазы, содержащей 1,95-2,08 г/л индия, при соотношении контактируемых объемов фаз О:В=10:1, температуре 21,2±1,0°С. Экспериментальные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3
Зависимость степени реэкстракции от концентрации серной кислоты в реэкстрагенте
Концентрация H2SO4 в реэкстрагенте, г/л Извлечение индия из органической фазы, % Увеличение степени реэкстракции, % ΔЕ=Е32 20 об.% Д2ЭГФК + 10 об.% ИДДФК (прототип) Е2 20 об.% Д2ЭГФК + 10 об.% ДОФФК (предлагаемый способ) Е3 233 61,0 70,8 9,8 252 78,4 80,9 2,5 306 80,3 83,5 3,2 357 85,1 89,5 4,4 398 89,6 92,1 2,5 425 93,5 95,4 1,9 450 97,6 98,8 1,2 461 99,6 99,9 0,3

Из приведенных данных следует, что эффективная реэкстракция (≥80%) индия из органической фазы за одну ступень из смеси Д2ЭГФК с ДИОФФК в керосине может быть проведена водными растворами серной кислоты, содержащими 250-450 г/л. Из смеси Д2ЭГФК с ИДДФК (прототип) в керосине реэкстракция индия протекает на 2-4% хуже и медленнее.

Пример 4. Показывается селективность предлагаемого способа. Экстракцию проводят из водного раствора состава, г/л: In 0,81; Zn 90,2; Cd 0,94; Cu 1,21; As 1,08; Sb 0,08; Fe (III) 0,17; Fe (II) 5,1; H2SO4 19,8. Экстрагент - смесь 20% Д2ЭГФК и 10% ИДДФК (прототип), смесь 20% Д2ЭГФК и 10% ДИОФФК (предлагаемый способ) в керосине. Соотношение контактируемых фаз О:В=1:1, температура 20,8°С, время перемешивания 10 мин. Экспериментальные данные по коэффициентам распределения примесных элементов приведены в таблице 4.

Таблица 4
Селективность экстракции In в присутствии примесей
Экстрагент Коэффициент распределения элемента, D In Zn Cd Cu As Sb Fe(II) Fe(III) 20% Д2ЭГФК + 10% ИДДФК (прототип) 18,3 0,02 0,03 0,01 0,006 0,15 0,008 12,6 20% Д2ЭГФК + 10% ДОФФК (предлагаемый способ) 26,2 0,01 0,02 0,005 0,003 0,10 0,005 10,7

Уменьшение извлечения примеси
Dпрот/Dпред
- 2 1,5 2 2 1,5 1,6 1,2

Из приведенных данных следует, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает в 1,5-2 раза меньшее извлечение примесных элементов. Это позволяет получать органические растворы (экстракты) индия, более чистые по содержанию указанных элементов, что в дальнейшем позволяет значительно сократить число операций по очистке от них.

Пример 5. Экстракцию ведут из сульфатного раствора, содержащего, г/л: индий 0,54; цинк 91,2; серная кислота 35,8. Экстракцию проводят в режиме противотока при температуре 21,3°С и времени перемешивания 10 мин на каждой стадии процесса. В качестве экстрагента использовали смеси Д2ЭГФК с ДИОФФК, а также Д2ЭГФК с ИДДФК (прототип). В таблице 5 приведены режимы экстракции и реэкстракции индия и основные показатели процесса.

Таблица 5
Основные показатели противоточного процесса экстракции индия из сернокислых растворов
Показатель Прототип Предлагаемый способ Состав экстрагента (в керосине) Смесь 20% Д2ЭГФК и 10% ИДДФК Смесь 20% Д2ЭГФК и 10% ДИОФФК Экстракция Соотношение О:В 1:7 Число ступеней противотока 2 Содержание In в рафинате, г/л 0,026 0,001 Извлечение In в экстракт, % 95,2 99,8 Реэкстракция Соотношение О:В 1:10 Число ступеней противотока 3 Содержание In в реэкстракте, г/л 34,8 37,6 Содержание In в оборотном экстрагенте, г/л 0,02 0,01 Извлечение In в реэкстракт, % 99,4 99,7 Общее извлечение In, % 94,6 99,5

Рассмотрение полученных данных указывает на то, что извлечение индия по заявленному способу выше (99,5%), чем по ранее известному способу-прототипу (99,6). Кроме того, использование предлагаемого способа позволяет расширить интервал концентраций серной кислоты до 40 г/л в водном растворе, в котором происходит эффективная экстракция (>90%), в прототипе такое извлечение достигается, только если концентрация серной кислоты не превышает 15-16 г/л. Наконец, он позволяет повысить селективность экстракции индия в 1,5-2 раза и получить реэкстракты, не содержащие хлорид-ионы и другие ионы-примеси. Из подобных реэкстрактов получается индий высокого качества без дополнительной очистки.

Похожие патенты RU2359050C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ 2003
  • Казанбаев Л.А.
  • Козлов П.А.
  • Травкин В.Ф.
  • Колесников А.В.
RU2238994C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИНДИЯ И ГАЛЛИЯ ИЗ КИСЛЫХ СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ 2005
  • Травкин Виктор Федорович
  • Глубоков Юрий Михайлович
  • Бусыгина Наталья Сергеевна
RU2280090C1
СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ 2003
  • Казанбаев Л.А.
  • Козлов П.А.
  • Колесников А.В.
  • Скудный А.И.
  • Гиршенгорн А.П.
  • Несмелов В.Ю.
RU2233900C1
СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ 2000
  • Казанбаев Л.А.
  • Козлов П.А.
  • Гиршенгорн А.П.
  • Колесников А.В.
  • Марченко А.К.
  • Скудный А.И.
RU2186140C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ 2000
  • Казанбаев Л.А.
  • Пашков Г.Л.
  • Кулмухамедов Г.К.
  • Флейтлих И.Ю.
  • Копанев А.М.
  • Никифорова Л.К.
  • Козлов П.А.
  • Марченко А.К.
  • Гиршенгорн А.П.
RU2186139C2
СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ 1993
RU2048563C1
ЭКСТРАГЕНТ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ 2004
  • Ухов Станислав Анатольевич
  • Букин Вячеслав Иванович
  • Смирнова Анна Георгиевна
RU2275438C1
Способ извлечения индия из сернокислых растворов 2022
  • Флейтлих Исаак Юрьевич
  • Варганов Максим Сергеевич
  • Григорьева Наталья Анатольевна
  • Загребин Сергей Анатольевич
  • Козлов Константин Маркович
RU2812245C1
СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ 2002
  • Казанбаев Л.А.
  • Козлов П.А.
  • Колесников А.В.
  • Гиршенгорн А.П.
  • Загребин С.А.
RU2221888C2
СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ 2016
  • Тимофеев Константин Леонидович
  • Свиридов Алексей Владиславович
  • Мальцев Геннадий Иванович
  • Свиридов Владислав Владиславович
  • Усольцев Алексей Викторович
RU2635584C2

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких и рассеянных элементов и может быть использовано в способе для извлечения и концентрирования индия из сернокислых растворов. Способ включает экстракцию индия из сернокислых растворов и последующую его реэкстракцию. В качестве экстрагента используют смесь двух фосфорорганических кислот в разбавителе. Одной из них является ди-2-этилгексилфосфорная кислота (Д2ЭГФК), а другой - диоктилфенилфосфорная кислота (ДИОФФК). Концентрация кислот в смеси равна 10-30 и 5-10 об.% соответственно, остальное - разбавитель. Техническим результатом изобретения является увеличение степени извлечения индия, расширение интервала кислотности оптимальной экстракции, повышение скорости и селективности процесса экстракции. 5 табл.

Формула изобретения RU 2 359 050 C1

Способ извлечения индия из сернокислых растворов, включающий экстракцию индия с использованием в качестве экстрагента смеси двух фосфорорганических кислот в органическом разбавителе, одной из которых является ди-2-этилгексилфосфорная кислота (Д2ЭГФК), и реэкстракцию раствором серной кислоты с концентрацией 250-450 г/дм3, отличающийся тем, что в качестве второй фосфорорганической кислоты используют диоктилфенилфосфорную кислоту (ДИОФФК) при следующих соотношениях, %:
ди-2-этилгексилфосфорная кислота (Д2ЭГФК) 10÷30 диоктилфенилфосфорная кислота (ДИОФФК) 5÷10 органический разбавитель остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2359050C1

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ 2003
  • Казанбаев Л.А.
  • Козлов П.А.
  • Травкин В.Ф.
  • Колесников А.В.
RU2238994C1
СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ 1993
RU2048563C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ 2000
  • Казанбаев Л.А.
  • Пашков Г.Л.
  • Кулмухамедов Г.К.
  • Флейтлих И.Ю.
  • Копанев А.М.
  • Никифорова Л.К.
  • Козлов П.А.
  • Марченко А.К.
  • Гиршенгорн А.П.
RU2186139C2
СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ 2000
  • Казанбаев Л.А.
  • Козлов П.А.
  • Гиршенгорн А.П.
  • Колесников А.В.
  • Марченко А.К.
  • Скудный А.И.
RU2186140C2
US 5344567 А, 06.09.1994
AU 535822, 05.04.1984.

RU 2 359 050 C1

Авторы

Травкин Виктор Федорович

Глубоков Юрий Михайлович

Бусыгина Наталья Сергеевна

Волченкова Валентина Анатольевна

Даты

2009-06-20Публикация

2008-06-23Подача