Способ реэкстракции металлов из органической фазы Советский патент 1980 года по МПК C22B3/00 B01D11/04 

(54) СПОСОБ РЕЭКСТРАКЦИИ МЕТАЛЛОВ ИЗ ОРГАНИЧЕСКОЙ ФАЗЫ

Изобретение относится к гищюметаллургин, в частности к технологии жидкостной реэкстракции металлов, и может быть использовано для переработки металлсодержащих органических экстрактов с целью извлечения из них и разделения металлов - членов ряда рН гидролиза, а также для регенерации экстрагента. Известен способ резкстракции металлов из органической фазы, включающий обработку органической фазы постоянным электрическим током в электролите - водном растворе неорганического соединения (минеральной кислоты) 1 Недостатком этого способа является агрессив ность, токсичность и относительная его дороговизна, связанная с необходимостью использования токсичных, агрессивных реагентов - минеральных кислот, их транспортировки, хранения, 15)иготов ления растворов необходимой концентрации. Цель изобретения - исключение агрессивности и токсичности процесса. Поставленная цель достигается тем, что в качестве электролита -используют раствор соли щелочного или щелочноземельного металла и процесс ведут с разделением анодного и катодного пространств диафрагмой, причем систему органическая фаза - электролит помещают в анодное пространство. Способ осуществляется следующим образом. Металлсодержащий органический .экстракт заливают в анодную зону диафрагменного электролизера, содержащую электролит из щелочной или щелочноземельной соли (сульфаты, нитраты, хлориды натрия, калия, магния и т д., имеющие щирокое естественное распространение). За счет разности в плотностях органическая фаза располагается над анолитом (электролитом анодной зоны), рециркулирующим в анодной зоне через органический слой с помощью насоса. При правильно выбранном режиме рециркуляции органическая фаза не увлекается вместе с анолитом, а неизменно располагается над ним. Катодом служит любой электропроводящий материал. Анод выбирают нерастворимым (например графитовым, угольным и др.) или растворимым (из того или иного металла). В отношении состава электролитов и тип применяемой диафрагмы способ имеет следующие особенности. Поскольку реэкстракюия осуществляется в анодной :1оне, электролизер должен быть обязательно диафрагмешп.1м. В качестве диафрагмы может служить как анионитная, так и катионитная мембрана. При использовании анионитной мембраны в качестве католита (электролита катодной зоны) применяют ра твор (предпочтительно насыщенный) щелочной или щелочноземельной соли; при этом состав и концентрация анолита значения не имеет (возможно использование более слабого раствоpa той же соли, что и в католите). При использовании катионитной мембраны в качестве анолита применяют раствор (предпочтительно насыщенный) щелочной соли; при этом состав и концентрация католита значения не имеет (возможно использование более слабого раствора той же соли, что и в анолите). При наложении на систему постоянного элек анолите накапливаются избырического тока в ионы (величина рН при этом сниточные Н жается до 1,5-2,5), которые при рециркуляции анолита через огггаческий слой вызывают реэкстракцию металла. Последний, соединяясь с противоионом - анионом КИСЛОТНОГО состава соответствующей соли (например SO4), образует растворим)то в воде соль реэкстрагируемого металла. При этом реэкстрагируемый металл переходит в водную фазу в виде раствора соли минеральной кислоты. Органическая фаза при этом заряжается в Н форму. Поскольку образование реагента, вызьгеающего реэкстракцию металла, и реэкстракция металла протекают одновременно, так как они совмещены во времени и в аппарате, то накопление в реэкстракте избыточной (свободной) кислотности про тив стехиометрии на содержащиеся в растворе катионы исключено: сколько реэкстрагентаобра зуется, столько и расходуется на реэкстракщсю. Получаемые растворы назьгоаются кислыми нейт рализованными (не содержащими свободной кислоты), величина рН таких растворов 2-3, но все анноны эквивалентно связаны с катионами металлов. Количество и концентрация ионов водорода, образующихся в анодной зоне (а следовательно и количество резкстрагированного металла, т.е. степень реэкстракции металла), в соотБетствии законом Фарадея определяется количеством про пущенного через электролит электрического тока. Величина электродной (Эдд) или объемной (Здб) плотности тока при этом значения не имеет, ее можно изменять в щяроких пределах (в общем случае Здл или об 0,А/м ). При ;;(шном электролите и данной силе тока стетт реэкстракции металла из органической фазы определяется только продолжительностью электрообработки. Минимально необходимая плотность тока О1феделяется визуально по нача азряда газов на электродах: водорода на катое и кислорода на аноде. Скорость, степень и интенсивность реэкстракии регулируют изменением электродной или бъемной плотности тока, временем электрообаботки, соотнощением объемов анолит:металлодержащий органический экстракт. Первый фактор дает возможность растянуть или сжать во времени процесс реэкстракции и таким образом обеспечить необходимую степень селекции металлов из органической фазы и скорость реэкстракции. Второй фактор позволяет осуществить процесс реэкстракции в непрерывном режиме, легко поддающемся автоматизации и обеспечить заданную степень реэкстракции. Третий фактор призван обеспечнть необходимую степень обогащения реэкстракта целевым (реэкстрагируемым) металлом. В результате электрохимической обработки металлсодержащего органического экстракта получают регенерированную органическую фазу, а в качестве реэкстракта - водный раствор минеральной соли реэкстрагируемого металла. При обработке коллективных экстрактов, содержащих группу металлов, реэкстракцию ведут стадиально. Сначала получают реэкстракт наименее кислого из металлов, содержащихся в органической фазе, затем второй реэкстракт с более кислым металлом л т.д. до полнбй регенерации экстрагента/, Газообразные продукты способа реэкстракщш не токсичны, на катоде - водород, на аноде - кислород. Нижеследующие примеры охватывают прагстическн весь ряд рН гидрюлнза, на левом фланге которого находится 3-валентное железо, на правом - магний. Медь занимает промежуточное положение. Пример 1. Бескислотная реэкстракция меди из органического экстракта, содержащего медное мыло. В анодную зону диафрагменного электролизера (мембрана катионитная МК-40), заполненную электролитом из сульфата натрия, вводят 100 мл медного мыла синтетических жирных кислот промыщленной фракции Су-С с содержанием меди в органической фазе около 36 г/л. Анод - графитовый, катод - из нержавеющей стали. Анолит - насыщенный при 19°С раствор сульфата натрия с плотностью 1147 г/дм. Объем анолита - 475 мл. Католит - раствор той же щелочной соли с концентрацией сульфата штрня 100 г/л. Объем католита - 250 мл. Электрообработку медного экстракта ведут 1ФИ силе тока ЗА (катодная плотность тока 232 анодная - 294 А/м) и напряжении 5В в течение 4 ч. В результате медь реэкстрагнруется в водную фазу, а органическая фаза оказьшается регенерированцой дня повторного использования (плотность органической фазы после реэкстракции рав на исходной плотности). С целью контроля степени электролитической реэкстракцни меди, органическую фазу после электрообработки доИсходный медный

экстракт100,0 36,425 3,6425 100,00

Электролитический

медный режстракт 475,0 7,66 3,6385 99,89

Как видко из приведенных двтых, степень реэкстракцин меди составляет 9939% с одно- Q временным получением реэкстракта без избыточной кнслотности (рН около 2).

Пример 2. Бескислотная реэкстр цсцня магния из органического экстракта, сощпкашего , магнезиальное мыло.

В аппаратурных условиях и режимах электрообработки, идентичных примеру 1, реэтсстракщш подвергают 100 мл магнезиального мыла той же

Исходный магниевый экстракт100,0 6,46 0,646 100,00

Электролитический магниевый реэкстракт

Регенер1цюванная

органическая

фаза

Контрольный

магниевый

реэкстракт

полнительно обрабатывают раствором серной кислоты до рН водного раствора 0,65 и в полученном контрольном реэкстракте определяют содержание меди. Баланс меди по продуктам электролитической реэкстракции приведен в табл.1.

Таблица. 1

100,0

0,11

100,0 0,04 0,004

фракции €7-09 с содержанием магния в органической фазе 6,46 г/л. Объем анолита - 425мл католита - 275 мл. Время реэкстракции 2 ч 50 мин. Весь Nianndi из органической фазы переходит в водный реэкстракт с рН около 2,0. Доштнктельная контрольная сернокислотная реясстракцня органической фазы (после злектролнтнческой резкстракции) не выявляет магний в контрольном реэкстракте с рН 1,1. Баланс мапшя по продуктам электролитической реэкстракции фиведен в табл. 2. Таблица2.

425,0 1,52 0,646 100,00

100,0

0,00

Не обна200,0 ружен