Способ извлечения кадмия, никеля из отходов Советский патент 1978 года по МПК C01G11/00 C01G53/00 

водяного пара, для жилкостнои экстракции никеля используют органические соединения е кле1нневидными связями, такие как гилрокеиокснм или гидроксихииолнн, а с целью выделения кобальта раствор нагревают до 90-100°С.

Технология способа заключается, в следующем.

Предварительно нромытые водой отходы, содержащие кадмий, никель, кобальт и другие металлы, иодают в аппарат, в котором находится раствор карбоната аммония. Состав иоследнего регулируют введением в апнарат соответствуюц;их количеств аммиака и уг.лекис,1ого газа. В этом же аппарате проводят измельчение отходов с помон1,ью дробилки, которая расположена ниже поверхности жид.кости, что исключает возможность К(;нтс1кта (ггходов с окружающим воздухом.

При указанной обработке в раствор из отходов переходят содержащиеся в них никель, кадмий и кобальт, а же.тезо при этом выпадает в осадок. Затем с помощью снта и нресс-(ри, отделяют осадок, а раств()() наирав:1яют в аппарат для осаждения клрбслкгга кадмия, нре.аварительно его 15 1еи.1)обменнике. Осаждение карбч;- ата кадмия осуществляют в аммиачно.м cei../паторе, из которого выводится аммиак за с- ет подачи в него водяного пара. Образовавцп йся осадок карбоната кадмия отделяют фильтрование.м.

Далее раствор подают в аппарат для экстракции, который состоит из нескольких секций, каждая из которых, в свою очередь, состоит из смесительной камеры, в которой раствор смещивают с орга}1ически.м растворо.м, и камеры сепарации, в которой разделяют две нераствори.мые одна в дрччой и имеюпдие разную плотность жидкие фракции. Более легкая фракция (органический раствор) собираетея в верхней части камеры, а более тя/келая -- в нижней. На этой стад: .1 ведут экстракцию никеля из аммиачпогО раствора с помоцд.ью органическслч) соединения с клепшеви.тными связями, паири.мер, с помон1ью 1-идрокс11Оксима и.щ гидроксихипо;1ина.

Аппарат для экст)акции соединен с отгонны.м анпаратол. В -это.м аппарате органический раствор, 1 ост -нающий из аппарата для экстракции, с.менливают с разбавленной серной кислотой. Под действием серной кислоты происходит расщепление органического соединения никеля с образование.м сульфата нике-;1я. Г есодержа1ций никеля органический расгвор возвра1цак)т в аппарат для экстракции.

Фильтрат, выходящий из аппарата для экстракции, нагревают до 90-100 С и выделяют кобальт в виде карбоната.

В описанном способе на эффективность извлечения целевых продуктов суцд.ественное влияние оказывает общее содержание в подаваемом на оораоотку отходов растворе аммонийных и карбонатных иопов. Содержание этих компонентов в раетворе регулируют давлением газооб)азных Н,; и СО).

Увеличение содержания в растворе аммонийных ионов епособствует более полному изг1лечению целевых продуктов за счет повышения тенденции к образованию в системе ч(), и Cd(NH3) . Увеличение содержания карбонатных ионов в растворе, с другой стороны, действует в противопОс-тожно.м направлении за счет повьпления тенденции к образованию в системе нераетворимых соединений карбоната кадмия и никеля. Экспериментально установлено, что обработку отходов необходимо вести при

5 исходной концентрации в растворе аммонийных ионов, равной 1 -10 М, и концентрации карбонатных ионов, равной 0,2-5,0 М. Для того, чтобы добиться более полного выхода никеля и кадмия, процесс предпочтительно вести при концентрации аммонийных и карбонатных ионов, равной соответственно 4,5- 7,5 и 1,5-3,5 М.

Пример. Отходы производства щелочных никеле-кадмиевых батарей подвергают обработке в трехступенчатом аппарате, сосJ тоящем из трех емкостей объемом 40 м каждая, с раствором, в котором общая концентрация ам.монийных ионов составляет 4,0 М, а карбонатных - 2,5 М. Одновременно в этом аппарате производят из.мельчение от.ходов.

0 После фильтрации сначала на сетчатом фильтре, а затем па пресс-фильтре в растворе содержится 6 г/л никеля и 5 г/л кадмия. Выход после указанной обработки - никеля и около 100% кадмия.

Раствор после фильтрации нагревают в теплообменнике и подают в аммиачный сепаратор, в котором из пего посредством водяного пара выделяют аммиак, в результате чего содержание в растворе аммонийных ионов снижается с 6,0 до 4,5 М и в осадок

выпадает карбонат кадмия, который отделяют фильтрованием. После фильтрации количество кадмия в рйстворе не превыщает 0,025 г/л.

Очищенный от кад.мия раствор с расходом 55 л/мин подают в аппарат для жидкостной экстракции, состоящий из трех с.месителей-отстойннков, с.месителыюй ка.меры на 500 л и ка.меры сепарации на 2500 л, соединенных по схе.ме противотока. В органическом растворе, который подают с расходом 100 л/мин, содержится около 20 об./о гидроксима, растворенного в одпом из продуктов перегонки нефти (Nvsolvin HF). В процессе многоступенчатой экстракции содержа.чие никеля в растворе снижается до 0,015 г/л, Органический раствор, содержащий после экстракции около 3,5 г/л никеля, обрабатывают в одной из ступеней раствором бикарбоната а.ммония для выделения из него растворенного аммиака и промывают в двух ступенях раствором, содержащим 200 г/л серной кислоты. Расход серной кислоты равен 5 л/мин, прн этом содержание никеля в растворе составляет 70-/о.

Для выделения кобальта к раствору нредварительно добавляют воздух для окисления его из двухвалентного состояния в трехвалентное. Извлечение кобальта в виде карбоната осуществляют путем непрерывного удаления из раствора аммиака и углекислого газа при 95°С. Образующиеся пары HjO-NHj-COi возвращают в абсорбционную колонну, из которой аммиак и углекислый газ вновь поступают в аппарат для обработки отходов.

Данный способ позволяет повысить степень извлечения кадмия с 94% по известному способу до 99%, извлекать до 95% никеля в чистом виде, в то время как известный способ не обеспечивает отделение никеля от железа, а также дает возможность выделять кобальт.

Формула изобретения

1. Способ извлечения кадмия, никеля из отходов, содержащих их, путем обработки

последних раствором соединении аммиака с последующим отделением осадка от раствора, осаждением из него карбоната кадмия и выделением никеля методом жидкостной экстракции, отличающийся тем, что, с целью

повыщения степени извлечения кад.мия и никеля, а также обеспечения возможности извлечения кобальта, на обработку отходов подают раствор, содержащий карбонат аммония, углекислый газ и аммиак, в котором общая концентрация аммонийных ионов составляет 1 -10 М, карбонатных ионов - 0,2-5 М, осаждение карбоната кадмия ведут посредство.м пропускания через раствор водяного пара с последующим отделением осадка от раствора и нагреванием последнего до температуры 90-100°С с выделением кобальта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для жидкостной экстракции никеля используют органические соединения с клещневидными связями, такие как гидроксиоксим

или гидроксихинолин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Wilson, Donald А. U.S. Bureau of Mines. Report of investigation 7566, 1971.