Способ переработки сернокислого раствора, содержащего примесные элементы Российский патент 2017 года по МПК C01B17/90 C22B15/00 C22B23/00 C22B3/26 

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для переработки производственных растворов, содержащих серную кислоту, образующихся в производстве электролитной меди и никеля, при получении серной кислоты контактным способом и т.п.

Утилизация технологических сернокислых растворов, содержащих примеси, является актуальной проблемой современных гидрометаллургических производств. Для регенерации серной кислоты из таких растворов предложено большое количество методов, от нейтрализации до электродиализа. Некоторые из них включают термическую обработку сернокислых растворов, вплоть до полного разложения серной кислоты с образованием серного ангидрида. Однако термические методы связаны с высокими энергозатратами и токсичными выбросами.

Более экономичной и экологически безопасной является регенерация сернокислых растворов, основанная на жидкостной экстракции, позволяющая получать достаточно концентрированные растворы очищенной серной кислоты. При этом регенерированная серная кислота может быть использована как в основном производстве, так и в других технологиях.

Известен способ переработки сернокислого раствора, содержащего примесные элементы (см. пат. 2070589 РФ, МПК⁶ С22В 3/38, С25С 1/12, 1996), включающий концентрирование исходного раствора путем его упаривания до содержания серной кислоты 350-600 кг/м³ (350-600 г/л), охлаждение концентрированного раствора до 10-25°C с кристаллизацией и отделением содержащихся в нем сульфатов металлов. Затем производят экстракцию серной кислоты фосфорорганическим экстрагентом, преимущественно трибутилфосфатом, триизоамилфосфатом или их смесью, при соотношении О:В=(3-5):1 с возвратом рафината на стадию упаривания. Реэкстракцию кислоты ведут сернокислым раствором с концентрацией 25-180 кг/м³ с получением реэкстракта, содержащего 230-410 кг/м³ серной кислоты.

Данный способ, несмотря на концентрирование исходного раствора путем его упаривания, обеспечивает недостаточно высокую концентрацию серной кислоты в реэкстракте. Кроме того, при повышенных концентрациях серной кислоты в исходном растворе используемые экстрагенты подвергаются частичному гидролизу с образованием моно- и диалкилфосфорных кислот, что ведет к образованию третьей фазы и повышенной потере экстрагента. Концентрирование исходного раствора путем упаривания связано с высокими энергозатратами и требует сложного аппаратурного оформления.

Известен также выбранный в качестве прототипа способ переработки сернокислого раствора, содержащего примесные элементы (см. пат. 2216507 РФ, МПК⁷ С01В 17/90, С22В 3/26, 2003), включающий концентрирование исходного раствора, содержащего 50 кг/м³ и более серной кислоты при общем содержании сульфатов примесных элементов до 150 кг/м³, путем его упаривания до содержания серной кислоты не более 850 кг/м³, охлаждение упаренного раствора до 17-45°С и фильтрацию образовавшегося осадка, после чего раствор смешивают с органическим растворителем в виде алифатических спиртов для экстракции серной кислоты. В качестве алифатических спиртов используют спирты с числом атомов углерода С₇-С₁₂, преимущественно 2-этилгексанол, октанол-1, октанол-2 или их смеси. Экстракцию осуществляют на 3-6 ступенях при объемном соотношении органической и водной фаз О:В не более 5:1 до концентрации серной кислоты в рафинате 280-360 кг/м³, при этом до 80% рафината возвращают на стадию концентрирования, а 20% выводят из процесса в виде сбросного раствора. Реэкстракцию ведут на 2-5 ступенях с использованием в качестве реэкстрагента очищенной воды, конденсата от упаривания исходного раствора или раствора очищенной серной кислоты до содержания серной кислоты в реэкстракте 500 кг/м³. После экстракции может быть осуществлена отмывка экстракта при О:В=20-10:1 с направлением отмытого экстракта на реэкстракцию, а промывного раствора - на стадию концентрирования.

Известный способ характеризуется недостаточно высокой концентрацией очищенной серной кислоты, а образующиеся при экстракции рафинат и промывные воды подвергаются упариванию, что требует высоких энергозатрат. Получение недостаточно концентрированного раствора очищенной серной кислоты затрудняет ее применение в производстве, а высокая концентрация серной кислоты в рафинате осложняет его дальнейшую утилизацию.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении концентрации получаемого очищенного сернокислого раствора и снижении концентрации серной кислоты в конечном рафинате при одновременном снижении энергоемкости способа.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки сернокислого раствора, содержащего примесные элементы, включающий экстракционную обработку раствора алифатическими спиртами с переводом основной части серной кислоты в первичный экстракт, а основной части примесных элементов в первичный рафинат, отмывку экстракта от примесных элементов сернокислым раствором с образованием первого промывного раствора и обработку отмытого первичного экстракта реэкстрагентом в виде раствора серной кислоты с получением первичного реэкстракта в виде очищенного концентрированного сернокислого раствора, согласно изобретению первичный рафинат подвергают экстракционной обработке с использованием азот- или фосфорсодержащего экстрагента с получением вторичного экстракта и вторичного рафината, содержащего не более 250 г/л серной кислоты, при этом вторичный экстракт подвергают водной реэкстракции с получением вторичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 100-300 г/л, который используют в качестве реэкстрагента для обработки отмытого первичного экстракта.

Технический результат достигается также тем, что используют исходный сернокислый раствор, содержащий 550-750 г/л серной кислоты, а в качестве примесных элементов по меньшей мере один элемент из группы, включающей никель, медь, железо и кобальт, при общем содержании примесных элементов не более 50 г/л.

Технический результат достигается также и тем, что экстракционную обработку исходного раствора ведут первичными алифатическими спиртами с числом атомов углерода С₈, С₁₀ или их смесью при О:В=4-7:1 на 3-6 ступенях с получением первичного рафината, содержащего 300-400 г/л серной кислоты.

Технический результат достигается и тем, что отмывку первичного экстракта ведут сернокислым раствором с концентрацией 100-500 г/л при О:В=25-50:1 на 1-3 ступенях, а полученный первый промывной раствор присоединяют к исходному сернокислому раствору или первичному рафинату.

Технический результат достигается также тем, что обработку отмытого первичного экстракта раствором серной кислоты ведут при О:В=6-10:1 на 4-7 ступенях с получением первичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 450-600 г/л.

Технический результат достигается также и тем, что в качестве азотсодержащего экстрагента используют триалкиламин, триоктиламин, триизооктиламин, а в качестве фосфорсодержащего экстрагента - трибутилфосфат, триоктилфосфиноксид, при этом экстракционную обработку первичного рафината ведут при О:В=5-7:1 на 4-6 ступенях с получением вторичного рафината, содержащего 100-250 г/л серной кислоты.

На достижение технического результата направлено то, что водную реэкстракцию серной кислоты из вторичного экстракта ведут водой или подкисленной водой при О:В=4-8:1 на 6-7 ступенях.

На достижение технического результата направлено и то, что перед реэкстракцией кислоты из вторичного экстракта проводят его отмывку водой или раствором серной кислоты при О:В=30-40:1 на 1-3 ступенях с образованием второго промывного раствора, который присоединяют к первичному рафинату.

Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.

Экстракционная обработка первичного рафината с использованием азот- или фосфорсодержащего экстрагента с получением вторичного экстракта и конечного вторичного рафината обеспечивает доизвлечение серной кислоты из первичного рафината с отделением кислоты от примесных элементов.

Получение вторичного рафината, содержащего не более 250 г/л серной кислоты обеспечивает высокое сквозное извлечение серной кислоты и упрощает последующую утилизацию рафината.

Водная реэкстракция серной кислоты из вторичного экстракта позволяет получить вторичный реэкстракт в виде раствора серной кислоты с концентрацией 100-300 г/л, который используют в качестве реэкстрагента для обработки отмытого первичного экстракта с целью возврата доизвлеченной кислоты на стадию получения первичного экстракта и, как результат, выделения из него более концентрированных очищенных сернокислых растворов. Использование для реэкстракции серной кислоты с концентрацией менее 100 г/л ведет к получению недостаточно концентрированного первичного реэкстракта, а при концентрации более 300 г/л будет иметь место неполная реэкстракция серной кислоты из первичного экстракта. Вторичный реэкстракт может быть также использован и для отмывки первичного экстракта.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении концентрации получаемого очищенного сернокислого раствора и снижении концентрации серной кислоты в конечном рафинате при одновременном снижении энергоемкости способа.

В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие операции и режимные параметры.

Использование исходного сернокислого раствора, содержащего 550-750 г/л серной кислоты, а в качестве примесных элементов - по меньшей мере один элемент из группы, включающей никель, медь, железо и кобальт, при общем содержании примесных элементов не более 50 г/л обусловлено составом растворов, образующихся при выделении никелевых купоросов из отработанных сернокислых электролитов, при получении серной кислоты контактным способом и т.п.

Экстракционная обработка исходного раствора первичными алифатическими спиртами с числом атомов углерода C₈, С₁₀ или их смесью обусловлена их более высокой по сравнению со вторичными спиртами экстракционной способностью и селективностью по отношению к серной кислоте, физико-химическими свойствами (вязкость, плотность, растворимость), обеспечивающими хорошую гидродинамику процесса экстракции, а также их коммерческой доступностью. Спирты с числом атомов менее 8 непригодны из-за высокой растворимости, а спирты с числом атомов более 10 характеризуются меньшей экстракционной способностью и более высокой вязкостью. Кроме того, спирты с нечетным количеством атомов углерода обладают повышенной токсичностью.

Осуществление экстракционной обработки при О:В=4-7:1 на 3-6 ступенях обусловлено тем, что при О:В ниже 4:1 и числе ступеней менее 3 будет иметь место недоизвлечение серной кислоты в первичный экстракт, а увеличение О:В более 7:1 и числа ступеней выше 6 нецелесообразно, так как это приводит к снижению концентрации серной кислоты в первичном экстракте и избыточному расходу экстрагента.

Обеспечение концентрации серной кислоты в первичном рафинате в пределах 300-400 г/л обусловлено свойствами экстрагента. При концентрации ниже 300 г/л экстракция кислоты первичными алифатическими спиртами практически прекращается, а при концентрации выше 400 г/л будет иметь место недоизвлечение кислоты в первичный экстракт.

Отмывка первичного экстракта серной кислотой с концентрацией 100-500 г/л при О:В=25-50:1 на 1-3 ступенях обусловлена необходимостью максимального удаления примесных элементов для последующего получения очищенного первичного реэкстракта. Отмывка первичного экстракта серной кислотой с концентрацией менее 100 г/л ведет к снижению концентрации кислоты в первичном экстракте, а с концентрацией более 500 г/л ведет к ухудшению отмывки от примесей и повышенному расходу серной кислоты. Отмывка первичного экстракта при О:В менее 25:1 и на более, чем 3 ступенях, приводит к снижению концентрации серной кислоты в промывном растворе, а при О:В более 50:1 ведет к ухудшению отмывки от примесей. Присоединение полученного первого промывного раствора к исходному сернокислому раствору или первичному рафинату ведет к возврату перешедшей в промывной раствор серной кислоты на стадию экстракции, что снижает потери кислоты и увеличивает ее извлечение.

Обработка отмытого первичного экстракта раствором серной кислоты с концентрацией 100-300 г/л позволяет эффективно реэкстрагировать серную кислоту с получением первичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 450-600 г/л. Проведение реэкстракции при О:В=6-10:1 на 4-7 ступенях обусловлено тем, что при О:В выше 10:1 и числе ступеней менее 4 будет иметь место недоизвлечение серной кислоты в первичный реэкстракт, а при O:В менее 6:1 и числе ступеней выше 7 снижается концентрация серной кислоты в первичном реэкстракте ниже 450 г/л.

Использование в качестве азотсодержащего экстрагента - триалкиламина, триоктиламина, триизооктиламина, а в качестве фосфорсодержащего экстрагента - трибутилфосфата, триоктилфосфиноксида позволяет эффективно доизвлекать серную кислоту из первичного рафината, содержащего 300-400 г/л серной кислоты. Азотсодержащий и фосфорсодержащий экстрагенты используют в инертном разбавителе «Эскайд».

Осуществление экстракционной обработки первичного рафината при объемном соотношении органической и водной фаз О:В=5-7:1 обусловлен тем, что увеличение соотношения выше 7:1 не приводит к существенному увеличению извлечения кислоты во вторичный экстракт, а при уменьшении соотношения ниже 5:1 не достигается достаточная степень извлечения кислоты. Экстракционная обработка на 4-6 ступенях обусловлена тем, что при числе ступеней менее 4 будет иметь место недостаточно высокое извлечение кислоты во вторичный экстракт, а число ступеней выше 6 не приводит к существенному увеличению извлечения кислоты.

Получение вторичного рафината, содержащего 100-250 г/л серной кислоты обеспечивает высокое сквозное извлечение серной кислоты и упрощает последующую утилизацию конечного рафината, в частности, путем нейтрализации.

Проведение водной реэкстракции серной кислоты из вторичного экстракта водой или подкисленной водой при О:В=4-8:1 на 6-7 ступенях позволяет эффективно реэкстрагировать кислоту с получением серной кислоты с концентрацией 100-300 г/л. Проведение реэкстракции водой или подкисленной водой зависит от вида экстрагента и глубины реэкстракции. Реэкстракция при О:В выше 8:1 и числе ступеней менее 6 приводит к недоизвлечению серной кислоты во вторичный реэкстракт, а при О:В менее 4:1 и числе ступеней более 7 концентрация серной кислоты во вторичном реэкстракте будет ниже 100 г/л.

Проведение отмывки вторичного экстракта водой или раствором серной кислоты при О:В=30-40:1 на 1-3 ступенях с образованием второго промывного раствора позволяет наиболее полно удалить примесные элементы для последующего получения очищенного вторичного реэкстракта. Отмывка вторичного экстракта при О:В менее 30:1 и на более чем 3 ступенях, приводит к снижению концентрации серной кислоты в промывном растворе, а при О:В более 40:1 ведет к ухудшению отмывки от примесей. Присоединение второго промывного раствора к первичному рафинату позволяет вернуть на стадию экстракционной обработки серную кислоту, перешедшую в промывной раствор.

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения повышения концентрации серной кислоты в очищенном сернокислом растворе и уменьшения ее концентрации в конечном рафинате при одновременном снижении энергоемкости способа.

Сущность предлагаемого способа может быть проиллюстрирована следующими Примерами.

Пример 1. 10 л сернокислого раствора, образовавшегося при мокрой очистке обжиговых газов медно-никелевого производства и содержащего 580 г/л H₂SO₄ и примесных элементов, г/л: Ni - 3,5, Cu - 1,5, Fe - 1,0, направляют на экстракционную обработку первичным алифатическим спиртом с числом атомов углерода C₈, которую проводят при О:В=6:1 на 4 ступенях первого экстракционного каскада, работающего в противоточном режиме. При этом было получено 62,6 л экстракта и 7,4 л первичного рафината с концентрацией 320 г/л H₂SO₄ и примесных элементов, г/л: Ni - 4,6, Cu - 2,0, Fe - 1,2. Степень извлечения серной кислоты в первичный экстракт с учетом изменения объема фаз составила 59,2%. Первичный экстракт отмывают от примесей сернокислым раствором с концентрацией 100 г/л при О:В=40:1 на 1 ступени с получением 1,7 л первого промывного раствора, содержащего 530 г/л H₂SO₄ и примесей, г/л: Ni - 7,1, Cu - 4,0, Fe - 3,2, который может быть использован в никелевом производстве.

Затем 7,4 л первичного рафината подают на второй экстракционный каскад, где осуществляют экстракцию серной кислоты 40% раствором триоктиламина в инертном разбавителе с добавкой 15% октилового спирта в качестве модификатора при О:В=5:1 на 4 ступенях с получением 38 л вторичного экстракта и 7 л вторичного рафината, содержащего 180 г/л H₂SO₄ и примесей, г/л: Ni - 7,5, Cu - 4,4, Fe - 3,3, который используют в никелевом производстве.

Далее проводят водную реэкстракцию серной кислоты из вторичного экстракта при О:В=4:1 на 6 ступенях с получением 9,5 л вторичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 100 г/л, который в качестве реэкстрагента направляют на первый экстракционный каскад. Реэкстракцию из отмытого первичного экстракта ведут при О:В=8:1 на 4 ступенях каскада с получением 7,8 л первичного реэкстракта в виде очищенной серной кислоты с концентрацией 480 г/л, при содержании в ней примесных элементов, г/л: Ni - 0,11, Cu - 0,09, Fe - 0,09. Извлечение серной кислоты составило 64,6%.

Пример 2. 10 л сернокислого раствора, полученного при выделении никелевого купороса из анолита производства никеля методом электроэкстракции и содержащего 550 г/л H₂SO₄ и 50 г/л Ni, направляют на экстракционную обработку первичным алифатическим спиртом с числом атомов углерода C₈, которую проводят при О:В=6:1 на 3 ступенях первого экстракционного каскада, работающего в противоточном режиме. При этом было получено 61,9 л экстракта и 7,5 л первичного рафината с концентрацией 300 г/л H₂SO₄ и 64,3 г/л Ni. Степень извлечения серной кислоты в первичный экстракт с учетом изменения объема фаз составила 59,1%. Первичный экстракт отмывают от примесей сернокислым раствором с концентрацией 200 г/л при О:В=25:1 на 2 ступенях с получением 2,5 л первого промывного раствора, содержащего 500 г/л H₂SO₄ и 15 г/л Ni.

Затем 7,5 л первичного рафината и 2,5 л первого промывного раствора смешивают с получением 10 л раствора с концентрацией 350 г/л H₂SO₄ и 52 г/л Ni подают на второй экстракционный каскад, где осуществляют экстракцию серной кислоты 35% раствором триалкиламина в инертном разбавителе с добавкой 15% октилового спирта в качестве модификатора при О:В=6:1 на 5 ступенях с получением 61,3 л вторичного экстракта и 8,7 л вторичного рафината, содержащего 120 г/л H₂SO₄ и 61,2 г/л Ni. Далее проводят водную отмывку вторичного экстракта при О:В=40:1 на 3 ступенях с получением 1,6 л второго промывного раствора, содержащего 330 г/л H₂SO₄ и 17 г/л Ni, который может быть использован в никелевом производстве.

Отмытый вторичный экстракт направляют на водную реэкстракцию серной кислоты при О:В=6,5:1 на 7 ступенях с получением 8,2 л вторичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 260 г/л, который в качестве реэкстрагента направляют на первый экстракционный каскад. Реэкстракцию из отмытого первичного экстракта ведут при О:В=7,5:1 на 4 ступенях каскада с получением 8,5 л первичного реэкстракта в виде очищенной серной кислоты с концентрацией 450 г/л при содержании в ней 1,2 г/л Ni. Извлечение серной кислоты составило 69,5%.

Пример 3. 10 л смеси сернокислого раствора, образовавшегося при выделении никелевого купороса из электролита медного производства, и первого промывного раствора, содержащей 710 г/л H₂SO₄ и примесных элементов, г/л: Ni - 29,0, Cu - 5,9, Fe - 1,2, направляют на экстракционную обработку смесью первичных алифатических спиртов с числом атомов углерода C₈ и С₁₀, которую проводят при О:В=6:1 на 4 ступенях первого экстракционного каскада, работающего в противоточном режиме. При этом получают 63,1 л экстракта и 6,9 л первичного рафината с концентрацией 350 г/л H₂SO₄ и 47,5 г/л примесных элементов. Степень извлечения серной кислоты в первичный экстракт с учетом изменения объема фаз составила 66,3%. Первичный экстракт отмывают от примесей сернокислым раствором с концентрацией 200 г/л при О:В=40:1 на 2 ступенях с получением 2,6 л первого промывного раствора, содержащего 620 г/л H₂SO₄ и 8 г/л примесных элементов, и присоединяют к исходному раствору.

Затем 6,9 л первичного рафината подают на второй экстракционный каскад, где осуществляют экстракцию серной кислоты 35% раствором триизооктиламина в инертном разбавителе с добавкой 20% октилового спирта при О:В=6:1 на 4 ступенях с получением 42,1 л вторичного экстракта и 6,2 л вторичного рафината, содержащего 150 г/л H₂SO₄ и, г/л: Ni - 43,0, Cu - 8,7, Fe - 2,0. Далее проводят водную промывку вторичного экстракта при О:В=30:1 на 2 ступенях с получением 1,6 л второго промывного раствора, содержащего 320 г/л H₂SO₄ и 9 г/л примесных элементов, который присоединяют к первичному рафинату.

Далее из промытого вторичного экстракта проводят водную реэкстракцию серной кислоты при О:В=7:1 на 6 ступенях с получением 7,2 л вторичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 280 г/л, который в качестве реэкстрагента направляют на первый экстракционный каскад. Реэкстракцию из отмытого первичного экстракта ведут при О:В=6:1 на 5 ступенях каскада с получением 6,2 л первичного реэкстракта в виде очищенной серной кислоты с концентрацией 560 г/л при содержании в ней примесных элементов, г/л: Ni - 1,1, Cu - 0,3, Fe - 0,1. Извлечение серной кислоты составило 86,9%.

Пример 4. 10 л смеси раствора от выделения никелевого купороса из электролита медного производства и первого промывного раствора, содержащей 720 г/л H₂SO₄ и примесных элементов, г/л: Ni - 30, Cu - 6, Fe - 1,3, направляют на экстракционную обработку первичным алифатическим спиртом с числом атомов углерода C₈, которую проводят при О:В=7:1 на 6 ступенях первого экстракционного каскада, работающего в противоточном режиме. При этом было получено 74,4 л экстракта и 5,6 л первичного рафината с концентрацией 300 г/л H₂SO₄ и 64 г/л примесных элементов. Степень извлечения серной кислоты в первичный экстракт с учетом изменения объема фаз составила 76,1%. Первичный экстракт отмывают от примесей сернокислым раствором с концентрацией 400 г/л при О:В=40:1 на 3 ступенях с получением 1,9 л первого промывного раствора, содержащего 650 г/л H₂SO₄ и 12 г/л примесных элементов, который присоединяют к исходному раствору.

Затем 5,6 л первичного рафината подают на второй экстракционный каскад, где осуществляют экстракцию серной кислоты 40% раствором триалкиламина в инертном разбавителе с добавкой 15% октилового спирта при О:В=7:1 на 6 ступенях с получением 39,6 л вторичного экстракта и 5,1 л вторичного рафината, содержащего 100 г/л H₂SO₄. Проводят водную промывку вторичного экстракта при О:В=30:1 на 2 ступенях с получением 1,4 л второго промывного раствора, содержащего 320 г/л H₂SO₄ и 9 г/л примесных элементов, который присоединяют к первичному рафинату.

Далее проводят водную реэкстракцию серной кислоты из вторичного экстракта при О:В=6:1 на 6 ступенях с получением 6,7 л вторичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 200 г/л, который в качестве реэкстрагента направляют на первый экстракционный каскад. Реэкстракцию отмытого первичного экстракта ведут при О:В=10:1 на 4 ступенях каскада с получением 7,5 л первичного реэкстракта в виде очищенной серной кислоты с концентрацией 570 г/л при содержании в ней примесных элементов, г/л: Ni - 1,3, Cu - 0,4 Fe - 0,2. Извлечение серной кислоты составило 92,9%.

Пример 5. 10 л смеси раствора от выделения никелевого купороса из электролита медного производства и первого промывного раствора, содержащей 750 г/л серной кислоты и примесных элементов, г/л: Ni - 31,0, Cu - 6,0, Fe - 1,5, направляют на экстракционную обработку первичным алифатическим спиртом с числом атомов углерода С₁₀, которую проводят при О:В=4:1 на 5 ступенях первого экстракционного каскада, работающего в противоточном режиме. При этом было получено 42,5 л экстракта и 7,5 л первичного рафината с концентрацией 400 г/л H₂SO₄ и 62 г/л примесных элементов. Степень извлечения серной кислоты в первичный экстракт с учетом изменения объема фаз составила 60%. Первичный экстракт отмывают от примесей сернокислым раствором с концентрацией 500 г/л при О:В=50:1 на 3 ступенях с получением 1 л первого промывного раствора, содержащего 680 г/л H₂SO₄ и 12 г/л примесных элементов, который присоединяют к исходному раствору.

Затем первичный рафинат подают на второй экстракционный каскад, где осуществляют экстракцию серной кислоты 90% раствором трибутилфосфата с добавкой 10% инертного разбавителя при О:В=6:1 на 4 ступенях с получением 44,5 л вторичного экстракта и 6 л вторичного рафината, содержащего 250 г/л H₂SO₄ и 60 г/л примесных элементов. Из вторичного экстракта реэкстракцию проводят подкисленным раствором, содержащим 5 г/л серной кислоты при О:В=8:1 на 6 ступенях с получением 5,6 л вторичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 300 г/л, который в качестве реэкстрагента направляют на первый экстракционный каскад. Реэкстракцию из отмытого первичного экстракта ведут при О:В=8:1 на 7 ступенях каскада с получением 8,1 л первичного реэкстракта в виде очищенной серной кислоты с концентрацией 600 г/л при содержании в ней примесных элементов, г/л: Ni - 1,5, Cu - 0,6, Fe - 0,3. Извлечение серной кислоты составило 77,6%.

Пример 6. 10 л смеси раствора от выделения никелевого купороса из электролита медного производства и первого промывного раствора, содержащей 730 г/л H₂SO₄ и примесных элементов, г/л: Ni - 29,0, Cu - 5,1 Fe - 1,4, направляют на экстракционную обработку смесью алифатических спиртов с числом атомов углерода С₈ и С₁₀, которую проводят при О:В=6:1 на 4 ступенях первого экстракционного каскада, работающего в противоточном режиме. При этом было получено 64 л экстракта и 6 л первичного рафината с концентрацией 350 г/л H₂SO₄ и 62 г/л примесных элементов. Степень извлечения серной кислоты в первичный экстракт с учетом изменения объема фаз составила 68%. Первичный экстракт отмывают от примесей сернокислым раствором с концентрацией 300 г/л при О:В=40:1 на 2 ступенях с получением 1,6 л первого промывного раствора, содержащего 580 г/л H₂SO₄ и 8 г/л примесных элементов, который присоединяют к исходному раствору.

Затем первичный рафинат подают на второй экстракционный каскад, где осуществляют экстракцию серной кислоты 60% раствором триоктилфосфиноксида в инертном разбавителе при О:В=6:1 на 5 ступенях с получением 40,5 л вторичного экстракта и 6 л вторичного рафината, содержащего 150 г/л H₂SO₄. Экстракт отмывают раствором серной кислоты с концентрацией 100 г/л при О:В=40:1 на 1 ступени с получением 1,1 л второго промывного раствора, содержащего 310 г/л H₂SO₄, который присоединяют к первичному рафинату.

Далее проводят водную реэкстракцию серной кислоты из вторичного экстракта при О:В=6:1 на 7 ступенях с получением 6,8 л вторичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 250 г/л, который в качестве реэкстрагента направляют на первый экстракционный каскад. Реэкстракцию отмытого первичного экстракта ведут при О:В=8:1 на 5 ступенях каскада с получением 8,1 л первичного реэкстракта в виде очищенной серной кислоты с концентрацией 550 г/л при содержании в ней примесных элементов, г/л: Ni - 1,1, Cu - 0,4, Fe - 0,1. Извлечение серной кислоты составило 87,7%.

Из вышеприведенных Примеров 1-6 видно, что предлагаемый способ переработки сернокислого раствора, содержащего примесные элементы, позволяет без проведения энергоемкого процесса выпарки повысить концентрацию получаемого очищенного сернокислого раствора до 600 г/л, что расширяет возможности использования регенерированной серной кислоты как в основном производстве, так и в других технологических процессах. Концентрация серной кислоты в конечном рафинате снижается до 100 г/л, что облегчает его последующую утилизацию. При реализации способа используется стандартное экстракционное оборудование.

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при регенерации сернокислых производственных растворов. Сернокислый раствор, содержащий примесные элементы, подвергают экстракционной обработке с переводом основной части серной кислоты в первичный экстракт, а основной части примесных элементов в первичный рафинат. Первичный экстракт отмывают от примесных элементов сернокислым раствором, который присоединяют к исходному сернокислому раствору или первичному рафинату. Отмытый первичный экстракт обрабатывают раствором серной кислоты с получением первичного реэкстракта в виде очищенного раствора серной кислоты с концентрацией 450-600 г/л. Первичный рафинат подвергают экстракционной обработке азот- или фосфорсодержащим экстрагентом с получением вторичного экстракта и вторичного рафината, содержащего 100-250 г/л серной кислоты. Вторичный экстракт подвергают водной реэкстракции с получением вторичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты, который используют в качестве реэкстрагента для обработки отмытого первичного экстракта. Способ позволяет повысить концентрацию получаемого очищенного сернокислого раствора до 600 г/л. 7 з.п. ф-лы, 6 пр.

1. Способ переработки сернокислого раствора, содержащего примесные элементы, включающий экстракционную обработку раствора алифатическими спиртами с переводом основной части серной кислоты в первичный экстракт, а основной части примесных элементов в первичный рафинат, отмывку экстракта от примесных элементов сернокислым раствором с образованием первого промывного раствора и обработку отмытого первичного экстракта реэкстрагентом в виде раствора серной кислоты с получением первичного реэкстракта в виде очищенного концентрированного сернокислого раствора, отличающийся тем, что первичный рафинат подвергают экстракционной обработке с использованием азот- или фосфорсодержащего экстрагента с получением вторичного экстракта и вторичного рафината, содержащего не более 250 г/л серной кислоты, при этом вторичный экстракт подвергают водной реэкстракции с получением вторичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 100-300 г/л, который используют в качестве реэкстрагента для обработки отмытого первичного экстракта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют исходный сернокислый раствор, содержащий 550-750 г/л серной кислоты, а в качестве примесных элементов - по меньшей мере один элемент из группы, включающей никель, медь, железо и кобальт, при общем содержании примесных элементов не более 50 г/л.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракционную обработку исходного раствора ведут первичными алифатическими спиртами с числом атомов углерода C₈, С₁₀ или их смесью при O:В=4-7:1 на 3-6 ступенях с получением первичного рафината, содержащего 300-400 г/л серной кислоты.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отмывку первичного экстракта ведут сернокислым раствором с концентрацией 100-500 г/л при О:В=25-50:1 на 1-3 ступенях, а полученный первый промывной раствор присоединяют к исходному сернокислому раствору или первичному рафинату.

5. Способ по п. 1 или 4, отличающийся тем, что обработку отмытого первичного экстракта раствором серной кислоты ведут при О:В=6-10:1 на 4-7 ступенях с получением первичного реэкстракта в виде раствора серной кислоты с концентрацией 450-600 г/л.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего экстрагента используют триалкиламин, триоктиламин, триизооктиламин, а в качестве фосфорсодержащего экстрагента - трибутилфосфат, триоктилфосфиноксид, при этом экстракционную обработку первичного рафината ведут при O:В=5-7:1 на 4-6 ступенях с получением вторичного рафината, содержащего 100-250 г/л серной кислоты.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водную реэкстракцию серной кислоты из вторичного экстракта ведут водой или подкисленной водой при O:В=4-8:1 на 6-7 ступенях.

8. Способ по п. 1 или 7, отличающийся тем, что перед реэкстракцией кислоты из вторичного экстракта проводят его отмывку водой или раствором серной кислоты при О:В=30-40:1 на 1-3 ступенях с образованием второго промывного раствора, который присоединяют к первичному рафинату.