Способ извлечения кадмия из аммиачных растворов Советский патент 1981 года по МПК C22B17/04 

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАДМИЯ ИЗ АММИАЧНЫХ РАСТВОРОВ

1

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов к вьщелению кадмия из сложных аммиачных растворов , содержащих цинк, медь и никель экстракцией органическими растворителями.

Известен способ извлечения кадмия экстракцией органическим растворителем при рН 9-И, содержащим раствор 4-алкил(С9 - Сд)-фёнола 1.

Недостатком известного способа является то, что 4-алкил(С5-Сд)-Фенол экстрагирует кадмий при высокой концентрации аммиака в водном растворе, и даже при этом не достигается полнота его извлечения, например, при концентрации аммиака 0,1 М извлекается, всего 80%, а при концентрации более 2- М аммиака (т.е. в 20 раз более)-не более 96%, а так.же то, что 4-алкил(Cg-Cg) при ука-занных условиях экстрагирует также цинк, т.е. не достигается селективное извлечение кадмия.

Целью изобретения является повышение степени извлечения кадмия и селективности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения кадмия из аммиачных растворов экстракцией органическим растворителем при , содержащим раствор 4-алкил (Cg-Cg)фенола, в качестве органического растворителя используют смесь 0,251,0 М раствора 4-алкил()-фенола и нафтеновой кислоты в керосине при соотношении 4-алкил(Cg-Cg)-фенола и нафтеновой кислоты, взятом в пределах (4-6) :1, а также тем,- что экст10ракцию ведут из аммиачных растворов, содержащих 65-80 г/л сульфата аммония.

Сущность способа заключается в том, что водно-аммиачные растворы,, содержащие кадмий, а также другие меТсшлы, например, цинк, медь, никель и аммонийные соли, при обрабатывают раствором 4-алкил()фенола в смеси с нафтеновой кислотой в керосине при соотношении АФ:НК 46:1, перемешиванием в течение 2 мин.При этом кадмий полностью, с высоким коэффициентом распределения и селективно переходит в органическую фазу, а остальные элементы остаются в , водном растворе,

Цинк, частично экстрагирующийся . совместно с кадмием в органическую фазу, удаляется из экстракта промывкой раствором (NH.)- БОл. (80-132 г/л).

кадмий из органическойфазы реэкстрагируется эквивалентным количеством минеральной кислоты(. или НС1).

. Степень извлечения кадмия из аммиачных растворов 4-алкил(Св-Сд)фенолом в смеси с нафтеновой кисло|ТОй при равных УСЛОВИЯХ увеличивается в 800-1200 раз по сравнению с 4-алкил (CgrCg)-фенолом и в 400-600 раз по сравнению с нафтеновой кислотой. При этом улучшается также процесс экстракции;фазы расслаиваются быстро и не проиоходит образования эмульсии; 4-Алкил(Са-Сд)-фенол и нафтеновые кислоты являются дешевыми промышленными продуктами.

Для подтверждения эффективности используемой смеси в табл, 1 приведены сравнительные данные по извлечению кадмия из аммиачных растворов в отдельности 4-алкил(СдтС9)-фенолом (АФ), нафтеновой кислотой НК) и смесью 4-сшкил(С8-С9)-фенола и нафтеновой кислоты приразличных их соотношениях. ,.,

Из приведенных данных сЛеДует, что извлечение кадмия из аммиачных растворов в широкдм интервале рН раствора раствором 4-алкил(Св-С9 )-фенола в смеси с нафтеновой кислотой в керосине при их различных соотношениях значительно больше, чем при извлечении его в отдельности 4-алкил (Cg-Cg)-фенолом и нафтеновой кислотой.

Максимальный положительный эффект при извлечении кещмия из аммиачных ipacTBOpoB раствором 4-алкил ( )фенола в смеси с нафтеновой кислотой наблюдается при соотношении 4-алкил (Сg-Cg)-фенола и нафтеновой кислоты в пределах(4-б):1. Коэффициенты распределения кадмия в случае использования смеси, взятой в указанных соотношениях в пределах рН 9,5-10,0 (0,01-0,05 М гии1миака) в 400-600 разбольше,чем при извлечении его в идентичных условиях в отдельности с 4алкил(Cg-Cg)-фенолом и нафтеновой кислотой. В случае использования смеси 4-алкил(CgiCg)-фенола и нафтеновой кислоты, где содержание нафтеновой кислоты близко или превьадает содержание 4-алкил ()Фенола, эффективность извлечения кадмия не очень высока, причем, при использовании такой смеси (НК:АФ 1:1) при высоких значениях рН (больше 9) фазы сильно смешиваются и осуществление процесса становится невозможным Изменение общей концентрации экстрагента (смёЬь 4-алкил(Cg-Cg)-фенола с нафтеновой кислотой) в керосине в пределах от 0,25 до 1 М/л с сохранением соотношения алкилфенола и нафтеновой кислоты в интервале 4:6:1 не влияет на степень извлечения Кс1Дмия из аммиачных растворов.

Подтверждающие данные о влиянии общей концентрации экстрагента (смесь 4-алкил(Cg-Cj)-фенол с нафтеновой кислотой) в керосине на степень извлечения кадмия приведены в табл. 2.

При использовании раствора 4-ал,кш1(Св-Са)-фенола в смеси с нафтеновой КИСЛОТОЙ, при соотношениях АФНК 4:1-6:1, достигается не только высокая степень извлечения кадмия, н и резко повышается селективность его извлечения из сложной смеси, наприме из раствора, содержащего цинк, медь и никель.

В табл.. 3 приведены данные по извлечению кадмия, цинка меди и никеля в идентичных условиях раствором 4-алкил (Cg-Cg) -фенола, содержащим нафтеновую кислоту при различных соотношениях АФ:НК(2-8:1) .Ъ

Из данных табл. 3 видно, что при равных условиях коэффициенты распределения металлов резко изменяются при экстракции их различными смесями АФ:НК. Несмотря на то, что коэффициент распределения кадмия относительно высок также при экстракции его со смесью АФ:НК 2:1 и 8:1, однако эти смеси проявляют меньшую селективность по отношению it кадмию. Как показывают представленные данные, наибольшую селективность при извлечении кадмия из аммиачных растворов проявляют смеси экстрагентов АФ:НК 4:1 и 6:1. При экстракции кадмия этими смесями коэффициент распределения кадмия в 200-400 раз больше, чем коэффициент распределения остальных элементов.

Селективность извлечения кадмия со смесью 4-алкил(Cg-Cg)-фенола и нафтеновой кислоты, взятых при мольных соотношениях АФ:НК 4:1, резко повышается в присутствии в водном растворе аммонийных солей, например .(Ш4.)а 30.;

В табл. 4 представлены данные по извлечению кадмия и цинка из аммиачных растворов, содержащих различное количество сульфата аммония смесью; 4-алкил(Cg-Cg)-фенола с нафтеновыми кислотами, взятых при,мольном соотношении (4:1) в кё росине. ,

Из данных табл. 4 видно, что коэф:фициенты разделения кададая и цинка при наличии в водном растворе сульфата аммония увеличиваются. Наиболее высокое значение коэффициента разделения достигается при концентргщии сульфата аммония от 65 г/л до 80 r/Ji Поэтому отделение кадмия от других сопутствующих элементов осуществляется при указанной концентрации eiMмоний-сульфата в исходном растворе.

В табл. 5 приведены данные по нЪвлечению кадмия и сопутствующих металлов (Zn, Cu,Ni) из раствора, содержащего 65 г/л (NH4)ii.SO4. смесью 4-алкил(Cg-Cg)-фенола с нафтеновой кислотой в керосине, взятой в соотнсяиениях АФ:НК(4:1). Как видно из результатов, приведенных в табл. 5, степень извлечени кадмия из аммиачных растворов, соде жащих 65 г/л (NH)2 SO при однократной экстракции с указанной смесью ,(АФ:НК 4:1) давольно высокая. Извле чение примесей (Zn,Cu,Ni), сопутствующих кадмию, при этих условиях не превышает одного процента от их исходного количества и они полностью остаются в водном растворе. Эффективность способа извлечения кадмия из аммиачных растворов смеся ми 4-апкил(Св-Сд)-фенола с нафтеновой кислотой, взятой при соотношени ях АФ:НК(4-6):1 проверена в лабораторных условиях как из искусственны так и из промышленных растворов. , Ниже приводится несколько примеро осуществления способа отделения кадмия из водно-аммиачных растворов экстракцией раствором 4-алкил(С -С )фенола с нафтеновой кислотой в соотношениях АФ:НК(4-б):1 в керосине Пример, в 100 мл водного раствора, содержащего, г/л:кадмий 0,62; цинк 0,50; медь 0,37, (NH.) 2804 65, нейтрализуют с добавлением аммиака до значения рН 9,0 и контакти руют с 25 мл 0,25 М раствором 4-алкил (Cg-Cg) -Фенола в смеси с нафтеновой кислотой в керосине при соотношении АФ:НК 4:1 с перемешиванием в течение 2 мин. После разделения водной фазы ее отделяют от органической и снова производят вторую экстракцию с новой порцией экстрагента. При это после первой экстракции извлекается 0,56 г кадмия, что составляет-около 94% от его исходного содержания. После двухкратной экстракции в органическую фазу переходит 0,614 г кадмия, составляющего более 99% исходного кадмия. Из .органической фазы кадмий реэкстрагируют равным объемом М раствором H2SO4. перемешиванием фаз в течение 5 мин. Реэкстракт содержит 0,614 г кадмия. Все остальные .металлы остаются в рафинате. Пример2. В 100 мл водного раствора, содержащего, г/л:кадмий 1,25; цинк 1,0; медь 0,75,(NH4)iSO 65, нейтрализуют с добавлением аммиака до значения рН 9,0 и контактируют с 25 мл 1,0 М раствором 4-алкил (Cg-Cg)-фенола в смеси с нафтеновой кислотой в керосине при соотнсяаении АФ:НК 4:1 с перемешиванием в течение 2 мин. После разделения водной фазы ее отделяют от органической и снова производят вторую экстракцию с новой порцией экстрагента. При этом после первой экстракции извлекается 1,17 г кадмия, что составляет около 94% от его исходного содержания. После двукратной экстракции в органическую фазу переходит 1,24 г Cd, составляющего более 99% исходного кадмия. Из органической фазы кадмий реэкстрагируют равным объемом 0,3 М раствора , перемешиванием фаз в течение э мин. Реэкстракт Содержит 1,24 г кадмия. Все остальные металлы остаются в рафинате. Примерз. К 100 мл раствора, содержащего, г/л : кадмий 1,25; цинк 1,0; никель 0,75; медь 0,78 и (ЫН4.) 65, добавляют аммиак до значения рН 10. Затем его контактируют с 25 мл 1,0 М раствором 4-алкил (Cg-Cg)-фенола в смеси с нафтеновой кислотой в керосине при соотношении АФ:НК 6:1 с перемешиванием в течение 2 мин. После однократной экстракции в органическую фазу переходит 1,15 г кадмия, что составляет 92% кадмия, имеющегося в исходном растворе. При этом цинк, никель и медь полностью остаются в водной фазе. После второй ступени экстракции в органическую фазу экстрагируется 1,24 г кадмия, что составляет 99% кадмия, содержащегося в исходной смеси. Кадмий из органической фазы реэкстраги-. руется равным объемом 0,3 М . или НС1 и полностью очищается от примесей - цинка, никеля и меди. Пример4. К 100 мл раствора, содержащего, г/л : кадмий 0,62, цинк 0,50, никель 0,37, медь 0,39 и (NH4)2804 65, добавляют аммиак до значения рН 10. Затем его контактируют с 25 мл 0,25 М раствором 4-ги1кил(Cg-Cg)-фенола в смеси с нафтеновой кислотой в керосине при соотношении АФ:НК 6:1 с перемешиванием в течение 2 мин. После однократной экстракции в органическую фазу переходит 0,57 г кадмия, что составляет 92% кадмия, имеющегося в исходном растворе. При этом цинк, никель и медь полностью остаются в водной фазе. После второй ступени экстракции в органическую фазу экстрагируется 0,618 г кадмия, что составляет оолее 99% кадмия, содержащегося в исходной смеси. Кадмий из органической фазы реэкстрагируется равным объемом 0,3 М или НС1 и полностью очищается от примесей - цинка, никеля и меди.. Пример 5.200 мл производственного раствора,полученного после аммиачного выщелачивания окисленного цинкового концентрата,имеющего рН 9,5 и одержащего,г/л:кадмий О,75;цинк 3; медь 0,45;(NH.)iSO 80, контактируют с 50 мл 0,3 М раствора 4-алкил (Сg-Cg),-фенола и нафтеновой кислоты в соотношениях АФ:НК 4:1 перемешиванием в течение 2 мин. После второй ступени экстракции из смеси извлекается более 98% кащмия. Реэкстрагиованием кадмия из органической фа- зы 0,3 М раствором HjSO и упарива78704728

нвем его получено 2,52 i- сульфата-реходит в органическую фазу, а осталькгщмия, не содержащего примеси дру-ные металлы (2п, Си, N1), сопутствугях металлов.ющие кадмию, полностью остаются в

Таким образом, при кстракциИ|использован на гидрометаллургических

кгщмия из гиимиачных растворов над-. с предприятиях для извлечения и раздемий количественно и селективно пе-ления кадмия.

родном растворе. Способ может быть

а а к с;

о л.

E

rj

Id

, er

я

i;

Ю Id

fo i

ID

tj

S t О

a

e §«p |a

le ГЦ

a

I H о

- ж n

Old)-.

о f ЧI Stf

ooO en

и .4

i; Ч§-::§

§

2 - Л| о (N

ь

N

к ж

о о

X

sg ii

n)

01

н

0) S

s s

0)

с

tf 0 X S юнг a о u в о ft

ООП -И

m s

a-H

о с

с

01

So ас с;

, «о

, О 1в П S

Xч

О)

а« сч

жо

ля -I

с;о

0) X П ЕЧ О) о

S н с; же- 5 пял

0 X t Qt 0)

и О 2

N VO

00

о

ччго

01

Ч

tN

«N

1Л

гм

ч- s

VO 00

00 о

in Ч iH 1-1 м

1Л М 1Л

о

(N

00 ч1в Г

Ч

VO го

.-ч

Г1 VO

М VO

ю « гч

N

о «Н VO о о

VO о «Н г-1 о

VO Ш го см - iH

со

00Г4

см

оо

fo

ш

VO00

ъ

ъъ

о

1ЛП

оо

гН

W о

п

ъ t

00 00

чОО

ш m

о

о о (N 1Л П ХО

О1 ОО Г 1Л

in

00

00

Ч

00

in ф|

CN

VO fM

Ч

г

1

да

00

-(N

in o

VO

об

ч00

го

00

о

оо

in (Л

о

ю

ч

VO

N

Ч

CM

о tn

о

о го

о о

о о

|Л OJ

in «.

о

Ti

CD

(TlгН

а

я

« о «в е

ГЧ 1Л

VO

k

Ч о

00

00 М (Ч

N

in сч

04

in

in in

VO

VO 00

(N

CM

fO

VO

n

rn

in

f

4

(N

N

ГО

in

4

tn о

p

r

о

ч

VO -4

:

01

о

VO

Ш

CO

tN|

ГО

1Л CO

in гч

ГО

o

о

ч CN

CO

in

CO r

Mrn a

r in

e

CO t in

4CN r-l i-H

ГО

CM

in

%

in r-i m

oo

rn CN H

о о.

in in

о со -

00

CO

00 ОЧ

01

Процент извлечения кадмия и сопутствующих материалов при экстракции их смесями АФ:НК 4:1 из водно-аммиачных растворов, содержащих 65 г/л(ЫН4)8О(время перемешивания 2 мин, 6:1)

Формула изобретения

.

. что, с целью повышения степени извле чения и селективности процесса/ в ка органического растворителя йс пользуют смесь 0,25-1,0 М раствора 4-алкил(Св-С9)-фенола и нафтеновой

ТаблицаЗ

кислоты в ке|росине при соотношении 4-алкил(Cg-Cg)-фенола и на фтеновой кислоты, взятом в пределах (4-6):1.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Материалы научной конференции аспирантов АН Азербайджанской СССР, Баку, .1978, С. 201-206 (прототип).