Способ очистки сульфатных цинковых растворов Советский патент 1981 года по МПК C01G9/06 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ Изобретение относится к области гидрометаляургии тяжелых цветных металлов, в частности к способам очистки сульфатных цинковых растворов от галогешщ-ионов; хлора и фтора, наиболее трудно удаляемых из сульфатных цинковых растворов перед операцией злектролиза иинка. Известен способ очистки сульфатных цинковых растворов от ионов хлора осаждением медным кеком 1. Недостатками способа являются большая продолжительность процесса очистки, частичное соосаждение и потери цинка и кадмия с медаохлорным кеком, а также невысокая степень очистки. Наиболее близким к изобретению по технитеской сущности и достигаемому зффекту является способ очистки сульфатных цинковых растворов от хлора экстракцией сульфатами зюфньа и жирноароматических четвертичных аммониевых оснований в присутствии высокомолекулярных спиртов или три-н-бутилфосфата с последуипцей реэкстракцией водными растворами соепи енвй, оодержаших бисульфат-ион 2 РАСТВОРОВ Экстракцию С1- и F-ионбв осуществляют 10-40%-ным раствором сульфата четвертичного аммониевого основания (бензилтриалкиламмонил или метиптриалкиламмония). При истользовашш в качестве разбавителя предельных углеводородов, ншример керосина, для предотвращения образования при зкстракции двух органических фаз к экстрагенту добавляют 10-20% высокомолекулярного спирта или три-н-бутилфосфата. Реэкстракцию хлора и фтора из органической фазы и регенерацию зкстрагента проводят обработкой 1-2 н. водными раствор«1ми бисульфата щелочного металла или аммония, или стехиометрической смесью серной кислоты и сульфата щелочного металла или аммония. За одну ступень зкстракции в зависимости от содержания С1-иона в исходном растворе, хлорид-ион извлекается в органическую фазу на 45-98%. За пять ступеней резкстракшш хлоридиона из органической фазы раствором бисульфата натрия, в водную фазу переходит до 95% хлорид-иона. Недостатками способа являются: низкая степень извлечения хлора и особенно фтоpa при экстракции; многоступенчатость операции режстракции, большой расход бисульфатов щелочных металлов и аммония на стадии реэкстракции и серной кислоты на стадии регенерации и получение разбавленных по галогенидиону растворов при реэкстраксщи.. Целью изобретения является повышение степени очистки сульфатных щшковых растворов от галогешвд-ионов, упрощение технологии на стадии реэкстракции, получение концентрированных по галогенид-иону реэкстрактов. Поставленная цель достигается тем, что про водят экстракцию экстрагентом, содерж дим сульфаты четвертичных аммониевых оснований в органическом растворителе в присутствии про изводных фенола, предпочтительно с алкильным или арильными заместителями в орто-положении, а реэкстракцию ведут водным раствором . щелочи. При использовании в качестве экстраген та смеси сульфата четвертичного аммониевого основания и производных фенола происходит значительное увеличение коэффициентов распределения галогенид-ионов и степени овдстки по сравнению с системой без фенола вследствие взаимодействия образующихся галогенидов четвертичных аммониевых оснований и молекул с образованием водородных связей U V)2BO Qt2CVlat-)4 2 СНА iCR NHab-HMotlsol), .где НА- мрлекула фенола. При этом наиболее эффективно использование фенолов с алкильными заместителями в орто-положении. Для реэкстракции галогенидионов из органической фазы достаточно контак тирования ее с разбавленным раствором щелоч в результате чего происходит образование фено лята четвертичного аммониевого основания в . органической фазе, а хлорид- и фторид-ионы п реходят в водную фазу (Я4 Наг-нЮо- Сон-) CR4NA)o -AH20)(Hae,)o Реэкстракция происходит полностью за одну ступень, в результате получаются концентрированные по галогенидам растворы. Регенерация сульфатной формы экстрагента легко осуществляется контактированием органической фазы после реэкстракцин с разбавленным раствором серной кислоты 2(R4NMo+2(.H)«-t-CSO|-) . ))o Пример 1. Проводят экстракцию хло ра из 2 М раствора сульфата цинка, содержащ л по г-и он и, смесью триалкилметиламмоний сульфата (ТАМАС) 0,09 моль/л и п-трет октилфенола 0,27 моль/л ь толуоле. Соотношение объемов водной и органической фаз 1:1, продолжительность встряхивания 5 мин, температура комнатная. В результате экстракции получают ВОД1Ш1Й раствор ZnSOj, содержащий 0;0066 С1 , коэффициент распределения После отделения органической фазы ее обрабатывают 1 н. раствором NaOH (соотношение объемов фаз 1:1). По результатам анализа Cl-ион при этом полностью реэкстрагируется в водную фазу. Для регенерации сульфатной формы экстрагента органическую фазу контактируют с 1 н. раствором Н SO, и 5%-ным раствором NA-SCX . Для сравнения в аналогичных условиях проводят экстракцию хлора 0,09 М раствором ТАМАС в толуоле без добавления фенола. В результате при экстракции получают значение 1,6, реэкстракции С1 -иона 1 М раствором NaOH из органической фазы практически не происходит. Пример 2. Исходный органический раствор, содержащий 0,05 п-тетраоктиламмоний сульфата (ТОАС) и 0,15п-трет-октилфенола в толуоле, встряхивают с водным раствором, содержащим 2 ZnSO И г-ион л (соотношение объемов воднш и органической фаз 1:1) в течение 5 мин. В результате экстракции получают водный раствор, содержащий 0.0086 сГ, 1,40. После обработки органической фазы 1 н. раствором NaOH хлорид-ион полностью переходит в водную фазу. Пример 3. Исходный органический раствор, содержащий 0,05 ТАМАС и ОД 5 У п-трет-октилфенола в толуоле, встряхивают с водным раствором, содержащим 2 ISS. ЗпЗОди 0,044 F (соотношение объемов фаз 1:1)з в течение 5 мин. В результате двух контактов получают водный раствор, т. е. Dp 0,83. содержащий 0,024 -т- F При обработке органической фазы 1 н. раствором NaOH фторид-ион полностью переходит в водную фазу. В аналогичных условиях проводят очиспсу 2 М раствора ZnS( экстракцией 0,05 М раствором ТАМАС в толуоле без добавления фенола. Получают значение 0 0,57. Пример 4. Исходный органический раствор, содержащий 0,05-fl TOAC и Qj5 .iS 4-этил-2-трет-бутилфенола в толуоле встряхивают с водным раствором, содержащим 2 . .ZnSO4 и 0,02 ° СГ (соотношение о&ьемав водной и органической фаз 1:1) в течение 5 мин. В результате экстракции получают водный раствор, содержащий 0,0054 Р,2,7 извлечение Cl-HOHa составляет 73% за одну ступень. Пример 5. Оргаш1ческий раствор, содержащий 0,05- ТОАС и 0.015 Фэтил-2,6-ди-трет-бутШ1феиола в толуоле встряхивают с водным раствором, содержащим 2 ZnSQ « и 0,02 --75- С1 (соотношение объемда водной и органической фаз 1:1) в течение 5 мин. В результате экстракции водаый раст вор, содержащий 0,0034 tS СГ, 0„. 4,9. ЛОь. Извлечение С1 -иона за одну ступень составляет 83%.: Пример 6. Проводят реэкстракцию хлора из органической фазы, содержащей 0,2 моль/л триалкилметиламмооий хлорида (7 Л г/л С О и 0,6 моль/л п-фет-октилфенола в толуоле, встряхиванием с 2,5 и. pacTBqpoM NaOH при соотнощенин объемов оргашгаеской и водной фаз 10:1 в течение 5 мин. В результа те резкстракции получают водный раствор с содержанием 71 г/л С1. Таким , происходит полная реэкстракцкя хлорид-иона за одну ступень с получением малого объема концентрированного раствора хлорида натрия. Для сравнения в известном способе при реэкстракции хлорид-иона из органического раствора триалкилбензиламмоний хлорида (7,668 г/л Cl) в отсутствие фенола в системе 2 М раствором бисульфата натрия при соотношении объемов фаз 1:1 за одну ступень, в водный раствор переходит только 3,114 г/л Сl т. е. 40,6%, а при пятикратной отработке 2 и. раствором бисульфата натрия, хлорид-ион реэкстрагируется их органической фазы только на 95%. Таким образом, предлагаемый способ позволяет:повысить эффективность процесса очистки сульфатнь1х щнковых растворов за счет увеличения козффициентов распределения галогенидов в 1,3-4,4 раза, упростить операцию реэкстракции галогенидов из органической фазы, так как миотосгупенчатый процесс реэкстракции заменяется одноступенчатым; получать концентрированные по Гапогенидиону (70-80 г/л С1 ) резкстракты в малых объемах, iiTO обеспечивает возможность их дальнейшей переработки с целью комплексного использования сырья, ссжратить расход реагентов на стадии реэкстракции в 3-5 раз; достичь полной регенерации экстрагента. Формула изобретения Способ очистки сульфатных цинковых растворов от галогенид-ионов: хлора и фтора путем экстракщш сульфатами четвертичных аммониевых оснований в органическом растворителе с последующей рёэкстракцией и регенерацией экстрагеита, отличающийся тем, что, с повыщения степени очистки, упрощения технологии и получения концентрированных по галогеиид-иону реэкстрактов, экстракцию ведут в Присутствии производных п-алкилфенола с алкильиыми шш арильными заместителями в орто-положении, а реэкстракцию ведут водным раствором щелочи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Лоскутов Ф. М. Металлургия свинца и цинка. М., 1956. с. 24. 2.Авторское свидетельство СССР № 496237, кл. С 01 G 9/06, 1975 (прототип).