СОРБЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИОНОВ ЦИНКА ИЗ КИСЛЫХ ХЛОРИДНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2010 года по МПК B01J41/04 C01G9/00 

Сорбционное извлечение ионов цинка из кислых хлоридных растворов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известен способ сорбционного извлечения цинка из кислых хлоридных растворов, содержащих хлориды щелочных и щелочноземельных металлов, в форме хлоридных анионных комплексов, включающий контактирование раствора с анионитом в Cl-форме [В.Риман. «Ионообменная хроматография в аналитической химии». М.: Мир, 1973, с.359-360].

Недостатком способа является то, что неизвестно использование анионо-обменной смолы марки АМП и АМ-2б для сорбции ионов цинка в форме хлоридных анионных комплексов из солянокислых растворов, содержащих хлорид аммония.

Наиболее близкими техническими решениями являются способы:

1. Использование смолы марки АМ-2б для разделения цианистых комплексов цветных и благородных металлов при сорбции из рудных пульп сложного солевого состава (http:www.firmadis.opt.m/shop/ (отсылка на каталог: сведения по аниониту АМ-2б (ОСТ 95.291-86 класс А)).

2. Использование смолы марки АМП для предварительной очистки сернокислых никелевых электролитов от цинка при содержании цинка в электролите 10-30 мг/дм³ (http:www.firmadis.opt.ru/shop/ (отсылка на каталог: сведения по аниониту АМП (ОСТ 95.291-86 и ОСТ 95.967-82)).

3. Использование смолы марки АМП для очистки сернокислых никелевых электролитов от цинка при содержании цинка в электролите 0,025 г/дм³ (патент RU 2121874, 1998 г.).

Недостатком способов является то, что неизвестно извлечение ионов цинка в форме хлоридных анионных комплексов из солянокислых растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония. Отсутствуют также данные об извлечении ионов цинка смолами АМП и АМ-2б в присутствии ионов аммония из нагретых растворов.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для сорбции ионов цинка на анионитах марок АМ-2б и АМП из кислых хлоридных растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективная сорбция ионов цинка на анионитах марки АМП или АМ-2б.

Этот технический результат достигается тем, что сорбционное извлечение цинка в форме хлоридных анионных комплексов цинка из кислых хлоридных растворов включает контактирование раствора с анионообменной смолой в Cl-форме марки АМП или АМ-2б с цинксодержащим раствором хлорида аммония в присутствии хлористоводородной кислоты при 70-80°С; контактированию подвергают цинксодержащий раствор, с концентрацией хлорида аммония 200 г/дм³ и концентрацией хлористоводородной кислоты 40 г/дм³.

Сущность способа заключается в том, что ионы Zn²⁺ в солянокислых растворах образуют устойчивые анионные комплексы типа [ZnCl₃]^-, [ZnCl₄]^2-, [ZnCl₆]^4- и др., которые могут быть извлечены из раствора на анионитах.

Известно, что хлоридная гидрометаллургия находит применение в процессах выщелачивания полиметаллических концентратов. Использование соляной кислоты вследствии повышенной ее способности к комплексообразованию интересно в схемах, включающих сорбционно-экстракционную технологию разделения металлов.

Примеры конкретного выполнения способа

Рассмотрены возможности использования анионитов марок АМП и АМ-2б для извлечения хлоридных анионных комплексов цинка из солянокислых растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония.

Пористый анионит АМ-2б смешанной основности со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и ДВБ смесью диметил- и триметиламинов. Крупность гранул 0,63-1,60 мм; удельный объем набухшей смолы 2,7-3,2 см³/г; удельная поверхность 50-100 м²/г; общий объем пор 0,80-0,87 см³/г, механическая прочность 98-99%; ПОЕ 3,3-3,7 мг-экв/г. Обменные группы:

Гелевый высокоосновный анионит АМП со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и 3,5-4,0% ДВБ пиридином. Крупность гранул 0,63-1,60 мм; удельный объем набухшей смолы 2,7-2,9 см³/г; механическая прочность 98-99%; ПОЕ 3,3-3,7 мг-экв/г. Обменные группы:

Предварительно сорбенты в течение суток выдерживали в дистиллированной воде или в 0,1 н. растворах HCl.

Сорбцию ионов цинка осуществляли при 70-80°С из раствора, содержащего, г/дм³: 200 NH₄Cl и 40 HCl.

Объем раствора 100 см³, масса сухого сорбента 1 г.

В таблице и на фиг.1 и 2 даны результаты сорбции, где указаны используемая соль цинка, марка анионита, концентрация иона цинка исходная и после наступления сорбционного равновесия, г/дм³, время сорбции, СОЕ, мг/г - обменная емкость в равновесном состоянии, Е, % мас., - извлечение, % мас., от исходной концентрации ионов цинка при достижении сорбционного равновесия.

На фиг.1 по данным таблицы представлены изотермы сорбции в виде зависимостей СОЕ, мг/г, от равновесной концентрации сорбируемых ионов цинка.

На фиг.2 по данным таблицы представлена зависимость извлечения, %, от исходной концентрации сорбируемых ионов цинка.

На фиг.1 и 2 обозначены результаты сорбции:

1 - на анионите АМ-2б с использованием соли ZnSO₄,

2 - на анионите АМП с использованием соли ZnSO₄,

3 - на анионите АМ-2б с использованием соли ZnCl₂,

4 - на анионите АМП с использованием соли ZnCl₂.

Из данных таблицы и фиг.1 и 2 следует, что получены высокие показатели сорбции ионов цинка на анионитах марок АМП и АМ-2б из солянокислых растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония. Максимальные показатели сорбции получены в следующих условиях:

Сорбент Соль Исходная концентрация Zn²⁺, г/дм³ СОЕ, мг/г Е, % мас. АМ-2б ZnSO₄ 14,62 88 6,0 АМП ZnSO₄ 15,00 151 10,0 АМ-2б ZnCl₂ 15,00 190 13,5 АМП ZnCl₂ 17,22 303 17,6

По сравнению с прототипом показаны возможности эффективной сорбции ионов цинка на анионитах марок АМП и АМ-2б из кислых хлоридных растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония.

Результаты сорбции ионов цинка в зависимости от аниона соли, марки сорбента, исходной концентрации соли. Время достижения сорбционного равновесия 15-30 мин № п/п Соль Марка сорбента Концентрация Zn²⁺, г/дм³ СОЕ, мг/г Е, % мас. Исходная Равновесная 1 ZnSO₄ AM-2б 4,91 4,35 56 11,5 2 ZnSO₄ AM-2б 5,15 4,50 65 12,6 3 ZnSO₄ AM-2б 8,97 8,25 72 8,0 4 ZnSO₄ AM-2б 14,62 13,74 88 6,0 5 ZnSO₄ АМП 5,11 4,26 85 16,6 6 ZnSO₄ АМП 9,35 8,15 120 13,0 7 ZnSO₄ АМП 13,35 12,15 140 10,5 8 ZnSO₄ АМП 15,00 13,49 151 10,0 9 ZnCl₂ AM-2б 4,82 3,85 97 20,0 10 ZnCl₂ AM-2б 9,70 8,25 145 15,0 11 ZnCl₂ AM-2б 13,35 8,69 165 16,0 12 ZnCl₂ AM-2б 15,00 12,15 190 13,5 13 ZnCl₂ АМП 4,88 3,66 122 25,0 14 ZnCl₂ АМП 9,52 7,47 205 21,5 15 ZnCl₂ АМП 10,40 8,15 225 21,6 16 ZnCl_Δ АМП 17,22 14,19 303 17,6

Изобретение относится к области химии. Предложен способ сорбционного извлечения цинка в форме хлоридных анионных комплексов цинка, включающий контактирование цинксодержащего раствора хлорида аммония, содержащего хлористоводородную кислоту, с анионообменной смолой марки АМП или АМ-2б в Cl-форме. Изобретение расширяет ассортимент сорбентов, эффективных для извлечения хлоридных анионных комплексов цинка из кислых растворов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

1. Способ сорбционного извлечения цинка в форме хлоридных анионных комплексов цинка из кислых хлоридных растворов, включающий контактирование раствора с анионообменной смолой в Cl-форме, отличающийся тем, что контактированию подвергают смолу марки АМП или АМ-2б с цинксодержащим раствором хлорида аммония в присутствии хлористоводородной кислоты при 70-80°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контактированию подвергают цинксодержащий раствор с концентрацией хлорида аммония 200 г/дм³ и концентрацией хлористоводородной кислоты 40 г/дм³.