Способ экстракции меди Советский патент 1979 года по МПК C22B15/00 B01D11/04 

(54) СПОСОБ СТРАКЦИИ МЕДИ

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к извлечению металлов экстракцией из водных растворов. Известен способ экстракции меди из водных растворов ее солей смесью органических экстрагентов с последующей реэкстракцией неорганической кислотой (I). По этому способу экстракцию проводят смесью ди-2-этилкексилфосфорной кислоты и реагента ijjc 62 в несмешиваемом с водой органическом растворителе. Однако способ не позволяет достичь высокой степени извлечения меди. Предложенный способ отличается тем, что в качестве смеси органических экстрагентов используют раствор одного или более орто-оксиарилрксимов, содержащий не менее трех алифатических или алициклическнх углеродных атомов, и одного или более алкилфенолов в несмешиваемом с водой органическом растворителе. Кроме того, используйт несмешиваемый с водой органический растворитель, содержащий 5-200 г/л орточжсиарилоксима. Отношение в смеси алкилфенола к орто-окснарилоксиму составляет (0,1-30) :1, Алкилфенол содержит один атом хлора или одну цианогруппу. Все э.то позволяет повысить степень извлечения ме ди Способ включает следующие этапы: контактирование водного раствора с раствором в несмешиваемом с водой органическом растворителе одного или нескольких орто-оксиарнлоксимов, содержащих не менее трех алифатических или алициклических угле родных атомов, которые являются сильными экстрагентами металла, и одною или нескольких алкилфенолов, которые по желанию могут содержать один атом хлора или одну цианогруппу; отделение от водной фазы фазы растворителя, содержащей металл в форме комплексного соединения с орто-оксиарилоксимом; контактирование фазы растворителя с водным раствором неорганической кислоты; отделение-фазы растйорителя от водной фазы, содержащей металл в форме соли с неорганической кислотой. Для обеспечения требуемой растворимости оксима и его соединений с металлом в органических растворителях эти оксимы должны включать такие группы, как алкил,- алкилен или цнклоалкнл, содержащие не менее трех углеродных И преи1мувдественно не более 20 углеродных атомов. Обычно растворимость еще больше повышается при использовании смесей окскмов.

Из указанных орто-оксиарилоксимов в описываемом способе используются лишь те, которые являются сильными экстрагентами металлов. В качестве примеров орто-оксиарилоксимов, являющихся сильными эктрагеитами металлов, можно назвать орто-оксиарилкетоксим.ы, содержащие отнимающие электрон заместители в 3-положении, например З-хлор-5-нонилбензофеноноксим и аналогичные ему соединения.

Наиболее ценными вследствие способности применения в водных растворах, имеющих высокие концентрации меди, и высоких скоростей переноса металлов ЯЕЗЛЯЮТСЯ алкилсалицилальдоксимы, особенно такие, в которых алк.,льные группы представляют собой разветвленные алкильные цепи, содержащие не менее пяти атомов углерода, и их смеси, например смешанные б-нонилсалицилальдоксимы и смешанные 5-гептилсалицилальдоксимы. особенно смеси бгнонилсалнцилальдоксимов, в которых отдельные составляющие компоненты отличаются друг от друга конфигурацией разветвленных цепей нонильных групп, полученных путем формили.рования и оксимирования из смешанных пара-нонилфенолов, которые, в свою очередь, получены путем конденсации фенола с пропиленовым тримером, и смеси 5-гептилсалицилальдоксимов, в которых составляющие компоненты отличаются друг от друга конфигурацией гептильных групп, лолученных аналогичным образом из фенол-гептиленового конденсата. /

В качестве алкилфенолов можно назвать любой крезол и их смеси, особенно фенолы, содержащие от 3 до 15 углеродных атомов алкильной группы, например пара-третичный-бутилфенол, нара-гептилфенол, 4-амил-5-метилфенол, 2-хлор-4-нонилфенол, 2-циано-4-нонилфенол, пара-додецилфенол, мета-пеитадецилфенол и пара-нонилфенол и их смеси. Фенолы, включающие алкильиые группы, содержащие более 15 атомов углерода, не являются наиболее желательными соединениями, поскольку они способны вызывать эмульгирование. Наиболее предпочтительными фенолами являются такие, которые включают алкильные группы, содержащие от 4 до,12 атомов углерода, особенно смешанные пара-нонилфеиолы, полученные путем конденсации фенола и пропиленового тримера.

Количество используемого рксима зависит от концентрации соли металла в водном растворе и от конструкции установки. Однако наиболее желательно использовать от 5 до 200 г оксимз иа литр органического раствора. Более высокие концентраi-.nи

приводят к. слишком большой вязкости для обычного применения, а слишком низкие концентрации соли вызывают необходимость использования нежелательно больших объемов растворителя.

При работе с водными растворами, содержащими 5 г или более металла, такого как медь, иа литр желательно использовать от 20 до 200 г оксима на литр органического раствора в сочетании с алкилфенс лОм в количестве от 10 до 300% от весового количества оксима, особенно в количестве от 30 до 200%. Действие фенола является более сильным при более высокой концентрации оксима и требуются сравнительно низкие количества алкилфенола относительно оксима для достижения необходимого увеличения эффективности извлечения металла. при высоких концентрациях.

При работе с более разбавленными растJ ворами, содержащими, например, от 0,5 до 3 г металла на литр, желательно использовать растворы оксима, содержащие от 5 г, преимущественно от 10 г до 20 г оксима на лиНгр, при этом желательно, чтобы количество используемого алкилфенола в 2-10 раз S превышало количество оксима (весовое); ес-пи нужно, оно может превышать в 20 раз количество оксима.

Данный способ можно использовать ляя экстрагирования любого металла, способного образовывать лиофильные комплексные соединения с оксимом, например кобальта, никеля, ванадия, хрома, цинка, олова, кад мня, золота, серебра, ртути и в особенности меди..

5 Первый н второй этапы описываемого способа NMWTO легко осуществлять путем контактирования друг с другом водного раствора и раствора оксима в органическом растворителе при соответствующей температуре, обычно при комнатной температуре, хотя при желании могут быть использованы и несколько более высокие температуры; перемещивания или,иначе говоря, возмущения смеси жидкостей так, чтобы площадь граничного слоя на поверхности раздела вода - растворитель была увеличена для ускорения комплексообразования и экстракции; последующего снижение перемешивания или возмущения так, чтобы произошло отстаивание водного слоя и слоя растворителя и чтобы они . могли быть легко отделены друг от друга. Данный процесс можно проводить отдельными партиями, или, что еще более желательно, непрерывно.

Количество используемого органического растворителя выбирают так, чтобы оно

5 соответствовало необходимому объему водного раствора, подвергаемого экстрагированию, требуемой концентрации металлов и было пригодным для известной установки для осуществления данного процесса. Желательно, особенно при непрерывном проведении процесса, осуществлять контактирование практически равных объемов органического раствора и водного раствора. Условия (в частности величина рН), при которых осуществляют первый и второй этапы данного способа, выбирают в соответствии с металлом или металлами, присутствующими в Ьодном растворе. Как правило, желательно, чтобы при заданных условиях любые другие металлы, присутствующие в растворе, неМОГЛИ образовывать стойкие комплексные соединения с оксимом для того, чтобы из водного раствора экстрагировался лишь необходимый металл. Поскольку образование комплексного соединения можег включать выделение в свободном состоянии кислоты, в ходе данного процесса может оказаться необходимым добавление,например, щелочи для поддержания величины рН в таких пределах, при которых комплексное соединение металла является стойким, но обычно желательно избегать этого, особенно при непрерывном осуществлении данного способа. Предлагаемый способ особенно применим в случае содержания меди в растворах, поскольку этот металл образует комплексное соединение с орто-оксиарилоксимами, являющееся стойким при низких величинах рН, и в ходе осуществления процесса при величине рН менее 3 может быть экстрагирована медь, практически не содержащая железо, кобальт и никель. В качестве органических растворителей могут быть использованы любые органические растворители или смеси растворителей, которые не смешиваются с водой и при заданных значениях рП инертны по отнощению к воде, металлам и оксиму, в особенности алифатические, алициклические и ароматические углеводород, и смеси этих углеводородов, в частности смеси, включающие небольшое количество ароматического углеводородного компонента или вовсе его не содержащие, и галогенированные, в особенности хлорированные углеводороды, включающие более плотные, чем вода, высоко галогенированиые углеводороды, такие как нерхлорэтилен, трихлорэтан, трихЛорэтилен и хлороформ. Третий н четвертый этапы описываемого способа можно легко осуществлять путем контактирования друг с другом содержащего металл раствора оксима в органическом растворителе, полученного во второй стадии процесса, иводного раствора неорганической кислоты при соответствующей температуре, обычно при комнатной температуре, хотя при желании могут быть использованы и несколько более высокие температуры; перемешивания или,иначе говоря,возмущения смеси жидкостей так, чтобы площадь граничного слоя поверхности раздела водный раствор - растворитель увеличивалась для ускорения разложения комплексного соединения и извлечения металла; уменьшения пере.меипшания и возмущения так, чтобы водный слой и слой растворителя отстаивались; последующего отделения этих слоев. Используемые в данном случае относительные объемы водной и органической фаз являются такими, какие обычно применяются в процессах экстракции, например :1. Указанный процесс можно осуществлять отдельны.ми партиями или, что наиболее желательно, непрерЬ1вно. Отделенный органический слой, содержащий регенерированный оксим, алкилфенол и некоторое количество остаточной меди, можно снова использовать в первом этапе способа. Водный слой, содержащий соль металла, может быть подвергнут обработке любым известнь М способом, например электролизу, с целью получения металла. В качестве неорганической кислоты применяется преиму1лественно серная кислота, причем концентрация кислоты составляет от 1ПО до 250 г/л. После удаления желаемой части металла путем электролиза регенерированный водный раствор , содержащий остаточную соль металла, может быть снова испо,п зован в третьем этапе данного процесса. При же.гаиии наряду с оксимами применякпчя другие лиганды и другие соединения, такие как коидиционируюп1ие присадки, например алифатические спирты с длинной цепью, такие как каприловый спирт, изодоканол, тридециловый спирт или 2-этилгексанол, желательно в количестве от 0,5 до 10 вес./о от количества органического растворителя. Иногда желательно введение анионных поверхностно-активных веществ, таких как органические сульфокислоты или сложные эфиры фосфорной кислоты, с целью увеличения скорости комплексообразовання и переноса металлов между водной и органической фазами. Смеси орто-оксиарнлоксимов и алкилфеиолов, полученные, например, путем перемеи ивания этих компонентов любым общепринятым способом, могут использоваться в виде раствора в несмеигиваемых с водой органических растворителях; растворы таких смесей в несмещиваемых с водой opi-анических растворителях являются отличительной особениостью предлагаемого способ т. Такие растворы могут иметь концентрацию, требуемую для осуществления описываемого способа, или для удобства хранения и транспортировки они могут иметь более вь1сокую концентрацию, чем необходимо для осуществления процесса, и перед непосредственным исцользованием их нужно разбавлять. Пример I. 20 ч. раствора, содержащего 200 г/л 5-ноинлсалицилальдоксима и 100 г/л паранонилфенола в Эскэйд 100 (растворитель типа 80°/о-ного алифатического керосииа), иитенсивно перемешивают при 20С с 40 ч. водиого раствора, содержащего 15 г/л меди в виде сульфата меди, и с серной кислотой для доведения величины рН до 2,0. Через 15 мин перемешивание прекращают, фазы отстаивают и фазу растворителя удаляют и анализируют на содержание меди. Затем 15 ч. фазы растворителя интенсивно перемешивают в течеьие 15 мин с 50 ч. водного подвергаемого извлечению раствора, содержащего 30 г/л меди в виде сульфата, и со 150 г/л серной кислоты. Эти фазы отстаивают и органическую фазу анализируют на содержание меди. Фаза растворителя после экстрагирования содержит 2, 10 г/л меди, а после от деления 10,99 г/л меди. Извлечение меди на литр раствора оксима 10,11 г. Формула изобретения . Способ экстракции меди из водных растворов ее солей смесью органических экстрагентов с последующей реэкстракцией неорганической кислотой, отличающийся тем, что, с целью повышения степениизвлечения меди, в качестве смеси органических экстрагентов используют раствьр одного или более орто-оксиарилоксимов, содержащий не менее трех алифатических или алициклических углеродных атомов, и одного или более алкилфенолов в несмешиваемом с водой органическом растворителе. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют несмешиваемый с водой органический растворитель, содержащий 5-200 г/л орто-оксиарилоксима. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение в смеси алкилфенола к ортооксиарилоксиму составляет (0,1-30): I. 4, Способ по п. 1, отличающийся тем, 4fo алкилфенол содержит один атом хлора илти одну цианогруппу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. РЖМ, 6 Г 148, 1966.