Способ подготовки катионообменныхэКСТРАгЕНТОВ K эКСТРАКции Советский патент 1981 года по МПК B01D11/04 B01K1/00 

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов и, в частности, к экстракционному извлечению и разделе нию металлов. Известен способ подготовки катионо- обменных экстрагентов, например кар- боновых кислот, к экстракции, включающий обработку их соединением щелочного или щелочноземельного металла с переводом в щелочную или щелочноземельную форму l. По известному способу перевод экстр гента в щелочную форму осуществляют введением кристаллической щелочи во нзбежание разубоживания исходных металл содержащих растворов. Недостатками известного способа явл ются высокая стоимость и дефицитность щелочных реагентов, трудность регулиро- вания величины рН равновесной водной фазы при экстракции, относительно невысокая скорость расслаивания и полнота разделения органической и водной фаз. Целью изобретения является исключение расхода щелрчей и .интенсификация процесса. Ц|аль достигается тем, что обработку экстрагента ведут электролизом в электролите из щелочного или щелочноземельного соединения. При электрохимической.обработке карбоновой кислоты совместно с электролитом из сопи щелочного или щелочноземельного металла (хлорида, нитрата, сульфата, имеющих широкое распространение в приводе) экстрагент приобретает ношде 4Йэи(со-гхимическое свойства. В процессе электролитической зарядки в щелочную или щелочноземельную форму карбоновая кислота подвергается тсжчайдиёму эмульгированию газообразным водородом, выделяющимся на катоде, и одно временному омылению, вследствие чего реакционная способность экстрагента уравнивается во всем объеме и заметно повышается по сравнению с ординарным введением кристаллической щелочи.

Сггособ осуществляют следующим об разом.

Катионообменный эксграгент залива-. ют в катодную зону днафрагменного электролизера, содержащую электролит из ще лочной или щелочгшземельной соли. Благодари разнице в плотностях органический слой располагается над водным. На систему накладывают постоянный электрический, ток низкого напряжения. Перемешивание экстрагента и электрштита в процессе электрообработки осуществляют пугем рециркуляции электролита через .органический слой.

При использовании анионитовой мембраны в качестве электролита катодной зоны (католнта) применяют насыщенный раствор либо щелочной, либо щелочноземельной соли. В качестве электролита анодной aoHbf (анолита) используют более слабый раствор той же соли.

При использовании кагиониговой мембраны насыщенный раствор вводят з анодную зону (можно использовать только щей-очную соль), а в качестве католкта испояьэуюг более слабый раствор той же солк.

Степень насыщения катионообменного экстрагенга щелочным или щелочноземелЬным металлом при электрообработке определяется из условий нейтрализации свободной кислотности раствора, подвергаемого экстракционной перерабогке, к катк онообменного перевода в оррандческую фазу одного или суммы цветные, металлов

Степень насыщения катиокообменкого экстрагента щелочным или щелочноземельным металлом при электрохимической обработке регулируют изменением электродной (катодной) плотности тока, времекем соотношением объемов электролит : экстра генг и контролируют по изменению плотности экстрагента прямым замером денсиметрами (ареометрами). По разнице плотносгей экстрагента по и после электрооб- работки определяют количество переведенного в органическую фазу щелочного кли щелочноземельного металла.

Способ отработан в лабораторном масштабе.

Пример 1. 60 мл высших азокарбоновых кислот (ВИК) фракций вводили в зону диафрагменного электролизера (диафрагма инертная - кожа), содержащую ЗОО мл насыщенного

раствора клорида натрия (плотность пасг- вора 1200 г/цм ). Исходный анолит раствор гой же соли с концентрацией 10 г/л. Объем анолита - 360 мл. Катод - нержавеющая сталь, анод - графит. Электроподготовку ВИК вели в течение 2,5 ч. при силе тока 3 А (катодная и анодная плотность тока - 25О А/м ) и напряжении 4,6 В.

В результате эЕштрагент оказался

заряженным в натриевую форму - получена щелочная соль ВИК фракции , .

Предложенный способ использовали для экстракционной переработки медь-кад.

мий-цинксоцержащих растворов кучного выщелачивания руд. с получением селективных цинко-кадкневого и медного peэкстрактов . Содержанке компонентовв исходном растворе, мг/л:. медь 600, кад-

мий 60, цинк 1700, железо трехвалентное 1300, кальций 520, магний 37О, свободная кислотность по серной кислоте 150О (рН 1,85-1,90).

Переработку растворов осуществляли

51О следующей схеме: коллективное экст;- ракционное извлечение железа, меди, кадмия и цинка с последующей селективной реэкстракцкей вначале цинка с кадмием, затем меди н, наконец, железа (трехва-

лентное железо в ряду рН гидролиза стоит левее меди - наиболее кислого из представленных ценных, компонентов и потому экстрагируется наряду с ними; магний и кальций в ряду рН гидролиза стоят правее цинка - наименее кислого из указанных ценных компонентов и потому не экстрагируются),

Заряженный в натриевую форму экстрагект контактировали с раствором при соотношеник объемов органической и водной фаз О:В 1:5, Величина рН равновесной ВОДН1Й фазы (р.в.ф.) составила 6,25. Содержание ценных компонентов в рафинате - слерм Г звлечение меди и кадмия в органичаскую фазу - 99,9%,

цинка более . При практически полном извлечении ценных компонентов иа раствора достигнута пятикратная степень концентрирования металлов и сокращения объема материального потока.

Сравнительная характе(эистика скорости и полноты разделения органической и водной фаз, а также других параметров при экстракции с использованием предлагаемого и известного способа подготовки

экстрагента приведена в таблице.

О не более не более

О

Предла гаемый

93,3 10-15 10-15 ,5

15,5

Известный

О

О 12

10-12

П-1,5

Из ксилективного экстракта на 1-й стадии реэкстракции при рН в 4,75 полу чей цинко-кадмиевый ре экстракт с при- менением в качестве реэкстрагента раствора сульфата меди (используется часть реэкстракта 2-й стадии), на 2-й стадии реэкстракции при рН - 2,0-1,7 - медный реэкстракт с применением в качестве реэкстрагента раствора серной кислоты. Пример 2. 6О мл синтетических жирных кислот (СЖК) промышленной фра ции C--CQ загружали в катодную зону ди афрагменного электролизера (мембрана анионитовая - МАК-В), содержащую ЗОО мл насыщенного раствора хлорида натрия (плотность католита 12ОО г/дм анолит - {эаствор хлористого натрия с концентрацией 15 г/л, объем анолнта 360 м Катод - нержавеющая сталь, анод - графит. Электроподготовку СЖК вели в тече ние 3 ч. 50 мин. в 2-й стадии (2ч.на первой стадии и 1 ч. 5О мин - на вт рой). Отработанный электролит 1-й стади заменяли свежим, насыщенным раствором xnoDHctoro натрия. Сила тока при электрообработке 2 А (катодная и анодная п плотность гока 182 А/м ), напряжение 4-5 В. В результате получена щелочная соль СЖК фракции с плотностью 990 г/дм (исходная плотность карбо- новой кислоты 918 г/дм ). Экстрагент содержит 72 г/л натрия. Подготовленный таким образом экстрагент использовали для экстракционной переработки матовых растворов от об- жигбескислотного вскрытия медных концентратов с получением богатых медно- сульфатных реэкстрактов, пригодных для выделения товарной меди автоклаш1ым восстановлением или электролизом с нерастворимыми анодами. Содержание компонентов в исходнсмм растворе, г/л: медь 33,9, железо общее 4,99. Среда - сернокислая. Величина рН исходного раствора - 2,5-3,0. Переработку растворов осуществляли по схеме: совместная экстракция железа и меди при рН р.в.ф. - 4,5-5,0 с получением коллективного медно-желеэвого экстракта; последующая селвЬтивная реэкстракция серной кислотой вначале меди рН 2, затем железа при . Заряженный в натриевую форму экстра гент контактировали с исходным раствором в течение 1 мин при отношения OJB у 1:1. Извлечение меди в органическую фазу составило около 10О%. Вымывание меди осуществляли на 1 стадии реэкстракции при в 3:1 сте- хиометрическим количеством серной кислоты (в: виде водного раствора) при рНя -1,7 - 2,0 и температуре сжружающей среды ЗО С. Общая степень ксящентрирования меди - 3. Содержание меди в реэкстракте - около 1ОО г/л при содержании железа - 1,5 г/л. Реэкстракцию трехвалентного железа осуществляли во вторую стадию при i.H0,15 раствором серной кислоты.

Полученные меаноюульфатные растворы могут быть переработаны на порошковую или катодную медь.

Пример 3. 6О мл тех же СЖК фракции заливали в катодную зону пиафрагменного электролизера (мемб;- рана а1нионитовая МАК-2), содержащую 300 мл, насыщенного электролита из хлористого магния (плотность католита 1303 г/дм ). Исходный анолит - раствор той же соли с концентрацией 15 г/л. Объем анолита - 360 мл. Катод - нержавеющая сталь, анод - графитовый. Элект.роподготовку СЖК вели при силе тока 2 А. (катодная и анодная плотность тока 182 А/м ), надряжении - 5 В в течение 2ч.,

В результате щелочноземельная соль СЖК фракции с плотностью 935 г/дм (исходная плотность карбоновой кислоты - 913 г/дм ). Экстракт содержал 22 г/л магния. ..

Заряженный в магниевую форму экстрагент использовали для переработки того ж раствора, что и в примере 2, О:В « 2:1. Величина рН р.в.ф. после коллективной экстракции железа и меди -4,65. Разделение фаз.очень быстрое (не более 1,5 мин) и четкое (объем нагруженного экстракта равен объему исходного экстрагента). Дальнейшая переработка экстракта и полученные технологические показатели идентичны указанным в примере

Таким образом, использование предложенного способа позволяет исключить необходимость расхода дефицитной и дорогой кристаллической щелочи; резко увеличить скорость процесса и обеспечить идеальную полноту расслоения фаз даже при высокой концентрации извлекаемого металла; существенно увеличить рабочую емкость экстрагента; обеспечить оптимальную величину рН равновесной водной фазы.

Формула и 3 о бретения

Способ подготовки катионообменных экстрагентов к экстракции, включающий обработку их соединением щелочного или щелочноземельного металла с переводом в щелочную или щелочноземельную форму, отличающийся тем, что, с целью исключения расхода щелочей и интенсификации процесса, обработку экстрагента ведут электролизом в электролите из щелочного или щелочноземельногф соединения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Л. М. Гиндин и др. Разделение металлов методом обменной экстракции жирными кислотами под влиянием щелочи. Журнал неорганической химии, 1960, т. 5, вып. 8.