Способ извлечения и разделенияКОбАльТА,МЕди и НиКЕля из АММиАчНыХРАСТВОРОВ Советский патент 1981 года по МПК C22B23/04 C22B15/00 

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ КОБАЛЬТА, MEДИ

(54) И НИКЕЛЯ ИЗ АММИАЧНЫХ РАСТВОРШ

Изобретение относится к гидрометаллургия цветных металлов, в частности к способам извлечения и разделения кобальта, меди и. ш кедя из аммиачных растворов. Известен способ извлечения и разделения кобальта, меди и никеля из аммиачных растворов экстракцией алкилфенолами. По этому способу к раствору, содержащему кобальт и никель, в любых соотношениях добавляют водный раствор аммиака, до полного перехода их в растворимый аммиачный комш1екс, затем контактируют с двухмолярньш раствором алкилфенола в органических растворителях, например в керосине. Отношение водной и ор ганической фаз составляет 2:1, контакт осуществляется в течение 1-2 мин при комнатно температуре 15-20° С. В рекомендуемых условиях кобальт селективно переходит в органическую фазу, а никель остается в водной фазе 1. Однако разделение кобальта и никеля проводят из раствора, содержащего только кобальт, никель и высокую концентрацию амми ака - более 2 М, при селективной зкстракции кобальта. Присутствие в водном растворе меди мешает разделению компонштов. Цель изобретения - разработка зкстракционного способа извлечения и разделения кобальта, никеля и медн из водных аммиачных растворов, отличающегося высокой степенью извлечения и селективностью. Поставленная цель достигается тем, что . экстракцию ведут 0,125-0,5 М раствором бис-2-окси-5-алкил (Cg-Cj) бензйламина ОНон «ц-мк- сн RВ. из раствора, содержащего 0,8-25 г/л свободного аммиака и 10-100 г/л аммонийных солей (сульфата и карбоната аммония) с последующим разделением металла при реэкстракции их 0,1-2 н раствором серной кислоты. В соединении R - алкильный радикал, содержащий 8-9 углеродных атомов. Соединение условно названо КАФ. 3 Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Водорастворимые аммиачные комплексы меди, кобальта и никеля подвергают обработке раствором экстрагента в органических раствррителях, например в керосине. При такой обработке, в зависимости от состава водного раствора все указанные металлы переходят в органическую фазу, разделение которых достигается на стадии резкстракции. Экстрагент практически не растворяется в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях - алифатических, ароматических и алициклических углеводородах, в том числе и в керосине. Его растворы в органических растворителях обладают повышенной устойчивостью к кислотам, растворам аммиака и при длительном хранении не изменяют своих свойств. В пределах концентрации аммиака в исход ном растворе от 0,8 до 25 г/л приведенные металлы при однократной экстракции переходят, в органическую фазу с высоким коэффициентом распределения. Расслаивание фаз происходит быстро (в течение 2-3 мин) и четко. Для полного перехода меди и никеля в ор ганическую фазу в пределах соотношения вод

Си 0,73 г/л ной (Vg,) к органической (Vo) фазы Vj, : V, - 1:1-10:1 потребуется перемешивать смесь 0,5-1,0 мин. Количественная же экстракция кобальта в отличие от меди и никеля наступает только после 2-х минутного перемешивания. Образование экстрагируемых соединений меди, кобальта и никеля с экстрагентом КАФ и полное извлечение их достигается, при концентр ции эка агента в керосине 0,1-0,5 моль/л В указанных пределах концентрации экстрагента, после извлечения металлов органическаяфаза становится прозрачной, обладает хорошей текучестью и расслаивание фаз происходит быстро в течение 2-3 мин. В случае применения более концентрированных растворов экстрагента несмотря на то, что достигается полное извлечение металлов, органическая фаза становится вязкой, прилипает к стенкам сосуда, что затрудняет осуществление процесса. При выполнении предлагаемого способа используют 0,1-0,5 М раствор экстрагента в керосине. Время перемешивания 2 мин, Vft: Vo 2:1. Извлечение металлов из аммиачных раство ров в зависимости от концентрации экстрагента в керосине дано в табл. 1. Таблица

Ni 0,69 г/л Примечани

Присутствие в водном растворе 10-120 г/л карбоната аммония почти не влияет на полноту извлечения меди и кобальта в органическую фазу. Извлечение меди и кобальта из аммиачных растворов, содержащих карбонаты аммония в широком штервале концентрации так же высо|соэффективно, как и при его отсутствии. Присутствие в одном растворе карбоната аммония особенно его высокой концентращи неблагоприятно для извлечения никеля.

Предлагаемый экстрагент извлекает медь и кобальт из аммиачных растворов независимо от концентрации в них сульфата аммония |Так же зффективно, как и в его отсутствие. Из водных аммиачных растворов, содержащюс более 60 г/л сульфата аммония данный экстрагент не экстрагирует никель.

При одновременном присутствии в водном растворе сульфата акалотля и карбоната аммония медь и кобальт также хорошо экстрагируются раствором КАФ в керосине. В отличие от указанных металлов никель из водных аммиачных растворов, содержащих (NN4)2804 и (NN4)2003 абсолютно не извлекается и полностью остается в рафинате.

Исследование механизма экстракции металлов из аммиачных растворов предлагаемь1М экстрагентом показывает, что переход их в органическую фазу происходит в результате обменной реакции. Под действием минеральных кислот извлекаемые соединения разлагаются. Устойчивость экстрагируемых соединений по. отношению к минеральным кислотам неодинакова. Медь из органической фазы легко реэкстрагируется слабым 0,1 н раствором H2S04. При соотношении водной и органической фазы

1:1 и времени перемешивания

Ь

10 мин медь количественно реэкстрагируется из органической фазы в водную (температура комнатная, 20-25°С). В идентичных услоВИЯХ реэкстракция кобальта и никеля почти не происходит. Для полной реэкстракции кобальта и никеля из органической фазы необходимо 10-и минутное перемешивание соответствующих экстрактов с 2 н раствором серной кислоты, npij соотношении водной и органической фазы Vg, : VQ 1:1.

Данные по реэкстракции металлов из органической фазы в зависимости от концентрации серной кислоты приведены в табл. 2. е. Насыщение органической фазы по отдельным элементам составляет, г/л: для 0,1 М раствора зкстрагента в керосине: Си 5,9; Со 5,0; и Ni 5,0; для 0,5 М раствора экстрагента в керосине: Си 30; Со 25 и Ni 25. Из табл. 2 следует, что после извлечения меди, кобальта и никеля в органическую фазу, промывка последней 0,1 М раствором серной кислоты способствует селективному разделению меди от кобальта и никеля. Медь при этом количественно переходит в водную фазу, а кобальт и никель остаются в экстракте. Кобальт и никель из экстракта полностью переводится в водную фазу с помощью 2 и раствора серной кислоты. П р и м е р 1. 50 мл водного раствора, содержащего, г/л: медь 0,5; кобальт 0,5; никель 0,5 и аммиак 0,8 в делительной воронке при, комнатной температуре (20-25°С) концентрируют с 5 мл 0,125 М раствором КАФ в керосине перемешиванием в течение 2 мин. После расслаивания фаз, для чего требуется 2-3 мин, органический слой отделяют от водного и в последнем определяют содерж ние оставщегося металла. Водный раствор содержит, г/л: кобальт 0,004, никель, 0,002, медь - не обнаружена, т.е. извлечение металлов в органическую фазу составляет,%: кобаль 99,2; никель 99,6 и медь 100. Органическую фазу. контактируют с 5 мл 01н раствора серной кислоты перемешиванием в течение 10 мин. Водный слой отделя-. ют от органического. В водном растворе найдено 24,75 мг меди. Затем органическую фазу в течение 10 мин контактируют с 5 мл 2н раствора серной кислоты. Фазы отделяют и водный раствор анализируют на содержание кобальта и никеля. Найдено 24,4 мг кобальта и 22,8 мг никеля. П р и м е р 2. Водный pacTjBOp в объеме 50 мл, содержащий, г/л: кобальт 0,33; медь 0,33; никель 0,33; аммиак 0,8 и сульфа:Т аммония 75 контактируют с 25 мл 0,25 М раствором КАФ в керосине перемешиванием в те чение 2 мин. После разделения фаз в водном растворе найдено, г/л: медь 0,00; кобальт 0,008 н никель 033. В органическую фазу медь извлекается полностью, кобальт - от исходного, а никель целиком остается в водном растворе. Для разделения меди и кобальта органическая фаза последовательно контактируется в течение 10 мин с 25 мл 0,1 и 2 н раствора серной кислоты. При реэкстракции с 25 мл 0,1 н серной кислотой в водную фазу переходит 99% меди и 1% кобальта. При последующей резкстракции органической фазы с 25 мл 2 н серной кислоты кобальт полностью переходит в водную фазу. Пример 3. К 50 мл водного раствора, содержащего г/л: медь 0,25; кобальт 0,25; никель 0,25; аммиак 0,8; сульфат аммония 99 и карбонат аммония 90 прибавляют 25 мл j3,5 М раствора КАФ в керосине и смесь перемешивают в течение 2 мин. После разделения фаз в водной фазе найдено, г/л: никель 0,25; медь 0,00 и кобальт 0,008. Из органической фазы медь и кобальт селективно разделяются реэкстракцией последовательно 0,1 и 2 н серной кислотой. Для этого органическая фаза контактируется с 25 мл 0,1 н серной кислоты перемешиванием в течение 10 мин. После разделения фаз в водном растворе найдено 99,5% меди. Во второй раз органическая фаза промывается с 25 мл 2 н раствора серной кислоты перемеишванием 10 мин. При зтом кобальт полностыо переходит в водную фазу. Таким образом, подборкой оптимальной щелошюсти (0,8-25 г/л) аммиачного раствора и аммонийных солей (10-100 г/л) удается полностью извлекать из раствора не только ко:бальт (как в известном способе), но и медь и никель либо все вместе, либо в различных их сочетаниях из аммиачных растворов с по сдедующим iix селективным равделением при реэкстракции из органической фазы в 0,12 н раствором серной кислоты. Формула изобретения Способ извлечения и разделения кобальта, Jyfeди и никеля из аммиачных растворов экст11 817086, 12

ракцией алкилфенолами, отличающий-аммония, с последующим разделением металс я тем, что, с целью повыщения степени из-лов при реэкстракции 0,1-2 н раствором сервлечения и селективности разделения кобальтаиой кислоты. никеля и меди, экстракцию ведут 0,125-0,5 М

раствором бис-2-окси-5-алкил (Ce-Cg) беи,-5 Источники информации,

золамина в керосине из раствора, содержащегопринятые во внимание при экспертизе

0,8-25 г/л свободного аммиака и 10-1 (Ю г/лI. Авторское свидетельство СССР № 534507,

аммонийных солей - сульфата и карбонатаС 22 В 23/04, 1974.