СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРА СОЛИ МЕТАЛЛАПАТННТйО-Т?ХШ^?01^^!Б' Советский патент 1972 года по МПК C22B15/14 C22B30/04 

Изобретение относится.к области цветной металлургии, в частности к способам очистки кислых растворов солей металлов от примесей.

Известен способ очистки раствора соли металла от примеси, включающий непрерывную и одновременную подачу очищаемого раствора и элюирующего раствора кислоты сверху в кольцевой слой сорбента, помещенного в вертикальную вращающуюся колонпу, и разделение потока, выходящего снизу колонны, на очищенный раствор и кислый раствор примеси. Однако этот способ не обеспечивает очистки кислого раствора сульфата меди, в частности медного электролита от мышьяка.

Цель изобретения заключается в создании непрерывного одностадиального способа хроматографической очистки кислого раствора сульфата меди от мышьяка с помощью вращающейся колонны, заполненной кольцевым слоем сорбента. Это достигается тем, что очищаемый раствор сульфата меди, содержащий мышьяк в пятивалентной форме, и элюирующий раствор с концентрацией минеральной кислоты 2-6 г-экв/л подают в кольцевой слой апионита, поддерживая отношение их расходов не ниже 0,1, при этом суммарный расход указанных растворов устанавливают таким, чтобы отношение времени пребывания смеси растворов в колонне к периоду ее обращения

было не выще 1,0, предпочтительно в пределах 0,1-0,6, а из выходящего снизу колонны потока выделяют кислый раствор мышьяка. Для повышения эффективности очистки и уменьшения количества применяемого анионитаиспользуют аниониты гелевой структуры, а для уменьшения расхода минеральной кислоты и получения мышьяка в виде концентрированного продукта в качестве минеральной кислоты используют серную кислоту, а соответствующий раствор мышьяка обрабатывают сероводородом, отделяют осадок сульфида мышьяка и регенерированную кислоту возвращают на очистку.

Удалить мыщьяк из кислого раствора сульфата меди во вращающейся колонне с кольцевым слоем сорбента можно только в том случае, когда будет применен анионообменный

сорбент, а мышьяк в очищаемом растворе будет находиться только в пятивалентной форме. Перевод мышьяка из трех- в пятивалентную форму можно осуществить перед очисткой, например, путе.м продувания воздуха через

раствор или каким-либо другим известным способом. Если же очистке подвергают электролит медерафинировочных заводов, то необходимость такой операции отпадает, поскольку в промышленных электролизерах окислеосуществляется автоматически в процессе электролиза.

В качестве элюирующего раствора можно использовать растворы различных кислот, в том числе серной кислоты, причем было устаиовлеио, что разделение меди и мышьяка обеспечивается применением элюирующей кислоты с коицеитрацией в пределах 0,1 - 10,0 г-экв/л, но при пониженной кислотности вдвое возрастает расход элюирующей кислоты, а нри повьшенной - вдвое уменьшается коэффициент очистки сульфата меди от мышьяка. Оптимальная копце 1трация элюирующей кислоты находится в пределах 2-6 г-экв/л.

Процесс можно проводить при температуре до 80-90°С, но, исходя из термической устойчивости анионообменных смол, предпочтительнее работать при температуре, близкой к комнатной.

Экспериментальные даиные показали, что аниопиты гелевой структуры обеспечивают получение более высоких коэффициентов очистки и меньшее разбавление медного раствора элюирующим растворо.м кислоты, нежели аниониты макронористые.

Апиониты гелевой структуры по эффективности очистки располагаются в ряд; АН-25 АВ-17 АН-41 АН-44 АН-27 АВ-22 АН-45 АВ-20Э АН-18 АН-31.

Таким образом, наиболее эффективным оказался слабоосновной анионит нолимеризационного типа АН-25, содержащий в качестве ионогенных функциональных групп третичные аминогруппы пиридинового ядра. Слабоосновные аниониты, не содержащие пиридиновых ядер, полимеризационного (АН-18) или поликонденсационного (АН-31) типов, как оказалось, наименее эффективны.

Обнаружено, что при использовании анионита АН-25 коэффициенты очистки раствора медного электролита от мышьяка (V) на вращающейся колонне мало изменяются в широком интервале исходных концентраций мышьяка. Для 97% выхода меди при содержании мыщьяка (V) 2 и 18 г/л и прочих равных условиях коэффициенты очистки соответственно равны 20 и 12.

Важнейшим параметром, обеспечивающим работоспособность нового способа, является отношение расхода очищаемого раствора сульфата меди к расходу элюирующего раствора кислоты, подаваемых сверху в кольцевой слой анионита. Оказалось, что эффективное удаление мышьяка происходит в том случае, когда величину этого отношения поддерживают не ниже 0,1. В противном случае имеет место резкое уменьшение коэффициента очистки и увеличение коэффициента разбавления очищаемого раствора сульфата меди элюирующим раствором кислоты. Наилучшие результаты при прочих равных условиях достигаются в том случае, когда величину отношения расхода очищаемого раствора к расходу элюирующего раствора кислоты поддерживают в пределах 0,17-0,56.

Другим важнейшим параметром, поддержание которого в определенных пределах создаот возможность эффективной очистки от мыщьяка, является отношенне времени пребывания смеси очищаемого раствора сульфата меди и элюирующего раствора кислоты в колонне, т. е. времени, необходимого для нрохождения обоими растворами вместе пути от входа до выхода из кольцевой колонны, к периоду обращения колонны, т. е. ко времени одного полного оборота кольцевого слоя сорбента. Величину этого отношения нри некоторой

постоянной высоте кольцевого слоя сорбента регулируют путем изменения суммарного расхода указанных растворов, который устанавливают таким, чтобы величина этого отношения, приведенного к колонне высотой 1 м, была не больше 1,0. Наибольшая же эффективность очистки достигается в том случае, когда это отношение находится в пределах 0,1-0,6. Нри мер 1. Использовали колонну, кольцевой слой сорбента в которой имел следующие

размеры: высота 400 AIM, наружный диаметр 76 мм к внутренний диаметр 69 мм. Период обращения колонны составил 4,5 час. В качестве сорбента применяли марки АН-25X8 с зернением 0,12-- 0,25 мм. Элюирующий раствор серной кислоты имел концентрацию 3 г-экв/л, его расход составил 230 . Очищали синтетический сульфатный раствор, содержащий г/л: 40,0 медн; 20,0 никеля; 150 серной кислоты и 2,0 нятивалеитного мышьяка. Расход этого раствора составил 50 см /час; его подавали но трубке с насадкой, погруженной на несколько миллиметров в слой сорбента и закрепленной неподвижно.

Ноток раствора, выходящего неперывно и равномерно по окружности снизу колонны, собирали в неподвижные приемники фракций, осуществляя таким образом разделение выходящего потока на очищенный раствор и кислый раствор мыщьяка. Носледний выходил из колонны отдельным потоком, частично накладывающимся на поток сернокислого раствора сульфатов меди и никеля, не разделяющихся между собой. Ноэтому, изменяя ширину потока кислого раствора мышьяка, выделяемого в соответствующий приемник, можно варьировать степенью извлечения мышьяка в этот раствор и меди - в очищенный раствор, а следовательно, и коэффициентами очистки и разбавления исходного раствора.

В вышеуказанных условиях при извлечении меди в очищенный раствор 97% концентрация в нем мышьяка снизилась до 0,1 г/л, а при извлечении меди 99%-до 0,28 г/л. Коэффициенты очистки Коч. соответственно составили 20,0 и 7,2 при коэффициенте разбавления . очищаемого раствора элюирующим раствором кислоты около 1,3, т. е. нри уменьшении концентрации меди в очищенном растворе в 1,3

Пример 2. В тех же условиях, что п в примере 1, очистку проводили с помоидыо анионита АВ-17x6 с зернением 0,12-0,25 мм. Результаты испытаний, иллюстрирующие особенности нового способа и доказывающие его эффективность, приведены в таблице.

Таблица