Способ десорбции меди и цинка с катионитов Советский патент 1984 года по МПК C22B3/00 B01D15/04 

ГС

QD 1C

сл J

Изобретение относится к металлур ии цветных металлов,в частности сорбционным процессам, и может ыть использовано для получения меаллов непосредственно из ионитов, данном случае - катионитов ела- . окислотного типа.

Известен способ десорбции метгшов с ионитов, в том числе с катиоитов слабокислотного типа, вклюающий обработку их растворами минеральных кислот, в частности серной, с последующим электролизом еталла из полученных сульфатных элюатов }.

Недостатками способа являются использование в качестве исходного продукта серной кислоты, являющейся агрессивным, токсичным и опасным в обращении реагентом необходимость получения элюатов как самостоятельных продуктов, связанная с расходом в каждом цикле десорбции: новых порций серной кгслоты, что увеличивает объем циркулирующих в процессе водных потоков, а следовательно и технологического .оборудования, и усложняет процесс.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату является способ десорб- ции меди и цинка с катионитов слабокислотного типа с одновременным электроосаждением металла на катоде в среде электролита 23.

Однако используемая в качестве исходного продукта серная кислота является агрессивным, токсичным и опасным в обращении реагентом;

Кроме того, известный способ не позволяет полностью извлечь металл в катодный осадок и одновременно обеспечить его товарное качество катодного продукта,(катодный осадок должен быть плотным и без побочных Образований - окислов,дендритов)Целью изобретения является повы шение -степени извлечения металла в катодный осадок.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу десорбции меди и цинка с катионитов слабокислотного типа с одновременным элект роосаждением металла на катоде в среде электролита, в качестве исходного электролита используют сернокислой соли десорбируемОго металла, причем содержание металлов в растворе поддерживают в пределах 15-80 г/л для меди и 45-90 г/л для цинка.

Способ осуществляется следующим образом.

В однокамерный (бездиафрагменный) алектролизер заливают раствор сернокислой соли десорбируемогО металла, вводят насыщенный катионит.Материа } катода значения не имеет. Обычно

катод изготавливают из того же металла, товарный продукт которого необходимо получить на катоде. Анод должен быть нерастворимым (угольным, графитовым, свинцовым, платиновым и др.).

При наложении на электролит постоянного электрического тока происходит перевод металла с ионита на катод. На аноде выделяется кислород.

Во избежание застойных явлений осуществляют перемешивание ионита в объеме электролита либо циркуляцию электролита через слой смолы.

Степень извлечения десорбируемого

металла в катодный осадок определяется количеством пропущенного электричества в.соответствии с законом Фарадея. Скорость извлечения регулируется величиной пропускаемого тока. Дополнительными факторами воздействия на процесс являются соотношение объемов электролита и ионита и концентрация металла в исходном электролите.

По окончании процесса электродесорбции электролит выпускают из слоя отрегенерированного катионита. Пос: ледний переключают на насьвдение металла. Электролит с равновесньм содержанием металла используют для

электродесорбции с новых порций насыщенного катионита.

Пример. Электродесорбция меди с катионита слабокислотного . типа.

45 мл (объем наливной) карбоксильного катионита КБ-4П-2 в Си -форме с содержанием меди на смоле 88,89 г/л (4 г CUgjgp.) загружают в однокамерный электролизер, содержащий 100 мл

раствора сульфата меди. Концентрация меди в исходном электролите 50 г/л, ,4. Катод медный, анод свинцовый. Электрообработку ведут при силе тока 1,44А (катодная плотность тока

А/м) и напряжении 4,6 в в течение 4ч,.

По окончании процесса продукты электродесорбции {отрегенерированный катионит, электролит, и катод) отделяют друг от друга. Катод промывают, высушивают и взвешивают. По раз- -ности масс до и после электролиза определяют привес катода. Отрегенерированный катионит отделяют на

фильтре от электролита, промывают водой и подвергают контрольной КИСЛОТНОЙ десорбции в 30%-ной серной кислоте. По результатам анализа контрольного элюата судят об остаточной концентрации металла на отрегенерированной смоле, по результатам анализа электролита - о равновесной концентрации в нем меди.

Результаты электродесорбции меди с катионита.КБ-4П-2 по предлагаемому способу приведены в табл.1.

Таблица

СПОСОБ ДJ;COPБЦИИ МЕДИ И ЦИНКА С КАТИОНИТОВ слабо сислотного типа с одновременным электроосаждением металла на катоде в среде электролита, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения металла в катодный осадок, в качестве исходного электролита используют раствор сернокислой соли десорбируемого металла, причем содержание металлов в растворе поддерживают в пределах 15-80 г/л для меди и 45-90 г/л для цинка.

извлечение меди с катионита в катодный осадок составляет (4,00 0,04) : 4,00 X 100% 99,00% при равновесной концентрации меди в электролите 28,10 г/л. При визуальном осмотре катодный осадок плотный розовый без побочных образований.

Привес катода 6,15 г, из которых 4,00-0,,96 г за счет десорбированной меди и 2,19 г - за счет элект ролита. Выход по току 90,06% (расчет по стандартной методике), что существенно превышает аналогичный, показатель для действуквдих предприятий, использующих процесс, электролиза меди из растворов с нерастворимкм анодом (не более 85%). I ..

Электролит с равновесной концентрацией металла используют для электродесорбции меди с новых порций : насыщенного слабокислотного катио

Продукты

Введено

Электролит исходный КБ-4П-2 BZn -форме Итого

Получено Цинк катодный

нита с теми же технологическими, показателямй.

П р и м е р 2. Электродесорбция цинка с катионита слабокислотного типа. .

37,5 мл (объем наливной) карбоксильного катионита в Zn -форме с содержанием цинка 90,94 г/л (3,41 ) загружают в бездиафрагменный электролизер, содержащий 100 мл раствора сульфата цинка. Концентрация цинка в исходном элелтОрлите 90 г/л, рН 3,80.

Катод медный, анод платиновый. Электрообработку ведут при силе тока 2,7A(J s;450 А/м ) и напряжении 4 В в течение 2,58 ч.

Обработку продуктов электродесорбции осуществляют по методике примера 1.

Результаты электродесорбции цинка

приведены в таб.2.

Т а б л и ц а 2

72,52

9,00

27,48

3,41

100,00

12,41

61, б4

7,65

Продукты Извлечение цинка с катионита в катодный осадок составляет 1(3,41-0,07) : 3,41х100% 97-,95% при равновесной концентрации цинка в электролите 45,00 г/л. Качество ка тодного продукта нормальное - без дендритов. Привес катода 7,65 г, из которы 3,41 - 0,07 3,34г за счет дес бированного цинка и 4,31 г - за сч электролита. Выход по току 90%. Электролит с равновесной концен рацией металла используют для десорбции цинка с новых порций насы щенного слабокислотного катионита с теми же технологическими показателями.

Введено

Электролит исходный КВ-4П-2 в Си -форме Итого

Получено

Медь катодная Электролит равновесный КБ-4П-2 в Н -форме Итого

Продолжение табл. 2

4,80

60,68

3,11

39,32

. 7,91

100,00

6,92

87,48

5,83 0,95

12,01 1,14 0,04

0,51 7,91

1СО,00 Примерз. Электродесорбция меди с катионита слабокислотного типа. 35 мл (объем наливной) карбоксильного катионита КВ-4П-2 в Си -форме с содержанием меди на смоле 88,89 г/л (3,11 г С1)„5(-) загружают в однокамерный электролизёр, содержащий 60 мл раствора сульфата меди. Концентрация меди в исходном электролите 80 г/л, рН 3,35. Катод медный, анод - платиновая спираль. Электрообработку ведут при силе тока 1,44 А и напряжении 4,1 В в течение 4,5ч. Обработку продуктов опыта осуществляют по методике примера 1. Результаты злектродесорбции меди приведены в таб.3. ТаблицаЗ

Извлечение меди с катионита в катодный осадок составляет (3,110,04) : 3,11 X 100% 98,71% при равновесной концентрации меди- в электролите 15 г/л. По результатам визуальйого осмотра, катодный осадок плотный розовый, побочных образований нет.

Привес катода 6,92 г, из которых 3,11-0,,07 г - за счет десорбированнбй меди и .3,85 г - за счет

электролита. Выход по току 90,10% (расчет по стандартной методике), Предлагаемый способ десорбции меди и цинка со слабокислотных катионитов обеспечивает по сравнению с прототипе практически полное извлечение металла в катодный продукт при одновременном обеспечении его товарного качества; максимальный выход по току в течение всего процесса .