СЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ВОЛЬФРАМА ( VI ) ИЗ РАСТВОРОВ КАТИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2011 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 [Меерсон Г.А., Зеликман А.Н. Металлургия редких металлов. М.: Гос. Науч.-техн. изд-во литературы по черной и цветной металлургии. - 1955. - С.66-70].

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

Известны способы извлечения вольфрама (VI) [Патент 2253687 РФ, МПК С22В 34/36, 3/24, опубл. 10.06.05] из растворов, содержащих катионы тяжелых металлов, включающие сорбцию вольфрама (VI) на анионите.

Недостатком способов является то, что неизвестны оптимальные условия извлечения вольфрама (VI) на активированном костном угле из растворов, содержащих катионы тяжелых металлов.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение эффективного и экономичного 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) при одновременной простоте и экономичности, а также сокращении стадий получения чистого вольфрама.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения вольфрама (VI) из растворов катионов тяжелых металлов, включающем сорбцию вольфрама (VI) при величине рН раствора, меньшей величины рН гидролитического осаждения катионов тяжелых металлов, на сорбенте, а в качестве сорбента использовали активированный костный уголь.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 и в табл.1 и 2 даны зависимости остаточной концентрации W (VI), ОЕ, мг/г - обменной емкости сорбента, в мг сорбируемого иона металла на 1 г сорбента, в данный момент времени и СОЕ, мг/г - сорбционной обменной емкости в равновесном состоянии от величины рН, времени сорбции и способа предварительной обработки сорбента.

Использованный в исследованиях активированный уголь (АУ) получен карбонизацией костей домашних животных (отход мясоперерабатывающей промышленности) с последующей активацией водяным паром.

Влажность - 14.5%, зольность - 2.5%.

Фракционный состав АУ:

Размер частиц, мм +2,2 +2,0 +0,8 +0,315 +0,125 +0,08 % массовый 1,4 57,6 28,8 11,0 1,0 0,2

По данным спектрального анализа основными неорганическими компонентами АУ являются Са, Mg и др.

Сорбцию из раствора осуществляли в статических условиях при непрерывном перемешивании. В процессе сорбции поддерживали заданное значение рН растворов нейтрализацией кислотой HCl или щелочью NaOH. Предварительно сорбент в течение суток выдерживали в 0,1 н. растворах HCl (кислая обработка) либо в дистиллированной воде (водная обработка). Объем раствора 100 см³, масса сухого сорбента 1 г.

Концентрацию ионов W (VI) определяли на фотоколориметре марки КФК-3, кислотно-основные характеристики раствора контролировали рН-метром марки рН-121. 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 достижение равновесия контакт сорбента и раствора осуществляли не менее суток. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе сорбции в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH и HCl. Заданное значение рН поддерживали в течение 2 часов от начала сорбции нейтрализацией раствора, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно.

Сорбцию осуществляли при комнатной температуре.

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

Примеры конкретного выполнения способа

Пример 1 (фиг.1, табл.1)

Сорбент в течение суток выдерживали в дистиллированной воде.

Исходный раствор содержал, г/дм³: 0,93-0,95 W; 10,42 Cu, или 10,34 Со, или 15,56 Ni.

Сорбцию осуществляли при рН 2,5.

На фиг.1 дана зависимость от времени, мин, остаточной концентрации W (VI), мг/дм³, из раствора, содержащего: катион Cu (II) - кривая Cu, или катион Со (II) - кривая Со, или катион Ni - кривая Ni.

В табл.1 дано извлечение ионов Me (II), где Me=Cu, Со, Ni и W (VI).

Пример 2 (фиг.2, табл.2)

Сорбент в течение суток выдерживали в 0,1 н. растворе HCl.

Исходный раствор содержал, г/дм³: 0,93-0,95 W; 10,42 Cu, или 10,34 Со, или 15,56 Ni.

Сорбцию осуществляли при рН 2,5.

На фиг.2 дана зависимость от времени, мин, остаточной концентрации W (VI), мг/дм³, из раствора, содержащего: катион Cu (II) - кривая Cu, или катион Со (II) - кривая Со, или катион Ni - кривая Ni.

В табл.2 дано извлечение ионов W (VI) и Me (II), где Me=Cu, Со, Ni.

Из данных фиг.1 и 2 и табл.1 и 2 следует, что через 70 мин сорбции извлечение катионов Me (II) незначительно и находится в пределах 0,2-0,7% масс., а извлечение анионов W (VI) - в пределах 29-38% масс.

Предварительная обработка АУ слабо влияет на результаты сорбции.

По сравнению с прототипом предлагаемый эффективный и экономичный способ обеспечивает селективное извлечение ионов вольфрама (VI) из водного раствора катионов тяжелых металлов.

Таблица 1 Время, мин Концентрация W (VI), мг/дм³ СОЕ, мг/г W(VI) Концентрация Me (II), г/дм³ Извлечение, % масс.         W(VI) Me (II) Раствор CuSO₄ и Na₂WO₄ 0 928 - 10,42 - - 5 890 4 - - - 10 801 13 - - - 30 691 24 - - - 60 589 34 - - - 78 551 38 10,13 40,9 0,3 1440 539 39 - - - Раствор CoSO₄ и Na₂WO₄ 0 948 - 10,34 - - 5 900 5 - - - 10 831 12 - - - 30 793 16 - - - 60 760 19 - - - 78 679 27 10,31 28,5 0,3 1440 668 28   -   Раствор NiSO₄ и Na₂WO₄ 0 952 - 15,60 - - 5 920 3 - - - 10 800 15 - - - 30 750 20 - - - 60 702 50 - - - 78 633 32 15,53 33,6 0,5 1440 601 35 - - -

Таблица 2 Время, мин Концентрация W (VI), мг/дм³ СОЕ, мг/г W(VI) Концентрация Me (II), г/дм³ Извлечение, % масс. W(VI) Me (II) Раствор CuSO₄ и Na₂WO₄ 0 928 - 10,42 - - 5 890 4 - - - 10 801 13 - - - 30 691 24 - - - 60 589 34 - - - 78 577 35 10,38 37,7 0,4 1440 564 36 - - - Раствор CoSO₄ и Na₂WO₄ 0 948 - 10,34 - - 5 928 2 - - - 10 900 5 - - - 30 859 9 - - - 60 784 16 - - - 78 698 25 10,03 28,5 3,0 1440 689 26   -   Раствор NiSO₄ и Na₂WO₄ 0 952 - 15,56 - - 5 900 5 - - - 10 850 10 - - - 30 802 15 - - - 60 707 25 - - - 78 666 29 15,50 30,5 0,4 1440 620 33 - - -

Изобретение 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 и для переработки отходов цветных металлов, содержащих катионы тяжелых металлов и вольфрам (VI). Способ извлечения вольфрама (VI) из растворов катионов тяжелых металлов включает сорбцию вольфрама (VI) при величине рН раствора, меньшей величины рН гидролитического осаждения катионов тяжелых металлов. В качестве сорбента при сорбции используют активированный костный уголь. Техническим результатом изобретения является нахождение эффективного и экономичного способа селективного извлечения ионов вольфрама (VI) из водного раствора катионов тяжелых металлов. 2 ил., 2 табл.

Способ извлечения вольфрама (VI) из растворов катионов тяжелых металлов, включающий сорбцию вольфрама (VI) при величине рН раствора, меньшей величины рН гидролитического осаждения катионов тяжелых металлов, на сорбенте, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют активированный костный уголь.