Способ разделения кобальта и марганца из сернокислых растворов Советский патент 1991 года по МПК C22B3/24 C22B23/00 C22B47/00 

Изобретение относится к гидрометаллургии тяжелых цветных металлов и может быть использовано для очистки кобальтовых растворов от марганца в производстве кобальта и его соединений.

Целью изобретения является увеличение степени разделения кобальта и марганца, исключение потерь кобальта при сорбции и увеличение срока службы ионита.

Пример1.100 мл ионита полиэтил ен- полиаминногоо типа с поперечным чередованием вторичных аминогрупп, гидроксильных групп и третичных аминогрупп (И) в гидроксильной форме загрузили в колонну с H/d 15 и провели отмывку слабыми растворами серной, соляной, азотной кислоты с рН 2.5; 3,0. 3,5, 4,0. После этого через ионит пропустили раствор с концентрацией, г/л: кобальта 44,0, марганца 3,5. Величина рН исходного раствора 2,5. Скорость пропускания 0,06 -MHH)L Результаты опыта приведены в табл.1.

На основании приведенных данных видно, что при отмывке ионита перед сорбцией слабыми растворами кислот с рН 3.0-3,ё показатели сорбционного разделения кобальта и марганца мало зависят от типа кислоты.

Пример2. 100мл ионита (И) в гидро- ксильной форме загрузили в колонну с Н/сЬ 15, отмыли раствором серной кислоты с рН 3,5, через ионит пропустили 150 мл исходного раствора с концентрацией кобальта 44 г/л и марганца 3,5 г/л со скоростью 0,06 л/(см2 мин)с различным рН. Результаты опыта приведены в табл.2.

П р и м е р 3. 100 мл ионита (И) в гидро- ксильной форме загрузили в колонну H/d ;15, отмыли раствором серной кислоты с рН 3,5. Через ионит пропустили раствор с различной скоростью. Концентрация исходного раствора, г/л: кобальта 40, марганца 3,5 рН исходного раствора - 2,5. Результаты опытов приведены в табл.3,

П р и м е р 4. 100 мл ионита (И) в гидро- ксильной форме после отмывки раствором сеоной кислоты с рН 3,5 загрузили в колонны с различным отношением H/d. Через s/юнит пропустили исходный раствор с рН 2,5 со скоростью 0,06 лДсм2 -мин). Исходное содержание в растворе: кобальта 44 г/л, марганца 3,5 г/л. Результаты опытов приведены в табл.4.

П р м м е р 5. 100 мл ионита (И) в гидрот ксильной форме с различным количеством метиленовых мостиков после отмывки раствором серной кислоты с рН 3,5 загрузили в колонну с H/d 15. Через монит пропустили 150 мл исходного раствора с концентрацией кобальта 44 г/л и марганца 3,5 г/л, величиной рН 2,5. Скорость фильтрации была равна 0,06 л/(см мин) Результаты опытов приведены в табл. 4 и 5.

Пример б.Сорбцию кобальта проводили на ионите (И) в гидроксильной форме, при различном соотношении и гидроксиль- ных групп и аминогрупп в ионите в условиях предыдущего опыта. Результаты экспериментов приведены в табл.6.

Пример, В этих опытах проведено сравнение заявляемого способа со способом-прототипом. Проведено сравнение аминокарбоксильного амфолита, содержащего функциональные группировки Co-NH МНСЙ2 СООН и обладающего лучшими характеристиками по разделению кобальта и марганца, заявляем ионит (И)). Иониты перед сорбцией обрабатывали раствором NaOH дл перевода ионитов в гидроксиль- ную форму. Использованы модельные растворы с соотношением Co/Afln 7, Исходные растворы с рН 2.5 пропускали через колонны с соотношением H/d 15, со скоростью 0,06 -мин) Ионит по заявляемому способу перед сорбцией отмывали раствором,серной кислоты с рН 3,5.

Результаты опытов приведены в табл.7. Результаты проведенных опытов показывают, что при увеличении рН исходного раствора выше 3 происходит уменьшение степени разделения кобальта и марганца за счет увеличения сорбции марганца. При уменьшении рН исходного раствора ниже 1

происходит резкое уменьшение сорбируе- мости кобальта.

При отмывке ионита раствором минеральной кислоты с рН выше 3,5 происходит необратимая сорбция кобальта ионитом за

5 счет окисления кобальта до трехвалентного состояния, которое происходит в щелочной среде. При отмывке ионита раствором минеральной кислоты с рН ниже 3,0 происходит замещение гидроксильных групп функциональных группировок на анионы кислоты.

0 Отмеченное является причиной снижения величины сорбируемости по ионам металла. При увеличении скорости пропускания раствора выше 0,08 ллЈм2 -мин) снижается степень очистки кобальта от марганца,

5 поскольку при больших скоростях пропускания раствора нивелируется различие в сорбируемости металлов. При уменьшении скорости пропускания ниже 0,05 л /$м2 -мин) происходит осаждение гидроксидов метал0 лов в слое ионита, что резко снижает нагрузку на колонну (уменьшается производительность колонны за счет заполнения межзернового пространства гидро- ксидом металлов).

5 При уменьшении отношения высоты слоя ионита к диаметру колонны меньше 14 снижается эффективность разделения кобальта и марганца (уменьшается степень очистки) за счет того, что ионы кобальта не

0 успевают вытеснять частично сорбируемые ионы марганца по ходу прохождения кобальтового фронта по высоте колонны. Увеличение указанного отношения свыше 16 нецелесообразно ввиду конструкционной

5 сложности сорбционной колонны. Тем более, что при этом увеличение эффективности разделения кобальта и марганца не происходит.

Положительный эффект достигается за

0 счет использования ионита указанной структуры, что позволяет селективно извлекать кобальт из кобальт-марганцевых растворов. Селективность достигается за счет образования комплексных соединений ко5 бальта с аминогруппами анионита. Наличие в структуре ионита гидроксильных групп в указанном соотношении с аминогруппами усиливает прочность образующихся комплексных полимерных соединений за счет перераспределения электронной плотности. Предварительная отмывка ионита растворами минеральных кислот с рН 3,0-3,5 позволяет исключить потери кобальта, которые обусловлены окислением кобальта до трехвалентного состояния в фазе ионита и их необратимой сорбцией. Сорбция кобальта из кислых растворов (рН 1-3) позволяет значительно увеличить коэффициент разделения кобальта и марганца за счет снижения сорбции марганца. Проведение процесса при указанных режимах позволяет резко увеличить коэффициент разделения кобальта и марганца по сравнению с известным способом.

Формула изобретения 1. Способ разделения кобальта и марганца из сернокислых растворов, включающий сорбцию кобальта на ионитах полиэтиленполиаминного типа в гидроксильной форме с последующей десорбцией металла растворами минеральных кислот, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени разделения кобальта и марганца, исключения потерь кобальта при

сорбции и увеличения срока службы ионита, сорбцию кобальта ведут на анионите с пе- ременным чередованием вторичных аминогрупп, гидроксильных групп и третичных аминогрупп через п метиленовых мостиков при п 2-3 и соотношении гидроксильных и аминогрупп,равном 0,9- 1,1, причем ионит предварительно обрабатывают раствором минеральных кислоте рН 3,0-3.5.

2. Способ по п.1, отличающийся

тем. что сорбцию кобальта ведут в динамических условиях из раствора с рН 1-3 при скорости фильтрации раствора 0,05-0,8 -мин)и отношении высоты слоя ионита к диаметру колонны 14-16.

Изобретение относится к гидрометаллургии тяжелых цветных металлов и может быть использовано для очистки кобальтовых растворов от марганца, в производстве кобальта и его соединений. Цель - увеличение степени разделения кобальта и марганца, исключение потерь кобальта при сорбции и увеличение срока службы ионита. Разделение кобальта и марганца из сернокислых растворов проводят сорбцией кобальта на ионитах полиэтиленполиаминного типа в гидроксильной форме с переменным чередованием вторичных аминогрупп, гидроксильных групп и третичных аминогрупп через N метиленовых мостиков при N = 2 - 3 и соотношении гидроксильных и аминогрупп 0,9 - 1,1. Перед сорбцией ионит обрабатывают раствором минеральных кислот с PH 3,0 - 3,5. Сорбцию кобальта проводят в динамическом режиме из раствора с PH 1 - 3 при скорости фильтрации раствора 0,05 - 0,08 л/см^2. мин и отношении высоты слоя ионита к диаметру колонны 14 - 16. Десорбцию кобальта проводят растворами минеральных кислот. 1 з.п.ф-лы, 7 табл.

Таблица 1 Влияние состава, рН электролита на процесс разделения кобальта и марганца

Таблица 2 Влияние рН исходного раствора на процесс разделения кобальта и марганца

Влияние скорости пропускания раствора через слой ионита на процесс разделения кобальта и марганца

Таблица 4 Влияние отношения H/d на процесс разделения кобальта и марганца

Таблица 5 Влияние количества метиленовых мостиков на разделение кобальта и марганца

Влияние соотношения гидроксильных групп и аминогрупп на степень очистки кобальта от марганца

Таблица 3

Таблица 6

Результаты сравнения способа прототипа и заявляемого способа

Таблица 7