Способ извлечения металлов сорбцией Советский патент 1981 года по МПК C22B34/00 

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ СОРВЩ1ЕЙ

Изобретение относится к технологии сорбционного извлечения металлов из водных растворов и может найти применение в гидрометаллургии. Широко известны способы сорбционного извлечения металлов из водных растворов минеральных кислот с по-мощью органических ионообменников 1 ..2. Однако в известных способах обла ти кислотностей исходного водного раствора узки, металлы извлекаются с высокими коэффициентами распределе ния. Это приводит к необходимости корректировки исходных растворов, повышенному расходу реагентов (кисло ты и щелочи) , увеличению объемов перерабатываемых и сбросных растворов Кроме того степени концентрирования извлекаемых металлов при десорбции . Полнота десорбции достигается пр. пропускании 10-12 колоночных объемов десорбирующего раствора.Это приводит к получению недостаточно концентрированных растворов металлов, увеличению объемов раствора и продолжительности технологического цикла, снижению производа тельности оборудования. Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения металлов сорбцией на органических ионитах из кислых растворов с последующей десорбцией Гз. Недостатком известного способа является невысокая степень извлечения металлов. Цель изобретения - повышение степени извлечения металлов. Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения металлов сорбцией на органических ионитах из кислых растворов с последующей десорбцией, сорбцию осуществляют с использованием в качестве ионитов и.онитов, содержащихв структуре сажу. Проведение процесса в указанных условиях расширяет диапазон концентраций кислоты, при которых сорбция осуществляется с высокой степенью эффективности, и повышение концентрирования извлекаемых металлов на стадии десорбции (по сравнению с известным способом) связано, по-видимому, с изменением кинетики механизм сорбции вследствие существования в ионитах (по предлагаемому способу изопористой структуры, обусловленной гомогенным распределением введенной в структуру ионита сажи. Приме р 1. Водные растворы содержащие 378 мг/л тория в азотной кислоте с концентрацией 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0 и 7,0 М, контактируют с навесками катионита КУ-2пС, содержащими различное количество (1,0; 2,0; 5,0; 7 вес.%}. Время контакта 24 ч, Т:Ж 1:100, Зависимость коэффициентов распредел ния Th от содержания азотной.кислот в исходном растворе представлена в табл.1. Как видно из табл.1, применение для извлечения металлов ионитов,содержащих в своей структуре сажу, позволяет значительно расширять диапазон рабочих.концентраций азотной кислоты. Количественное извлечение тория на катионите КУ-2 осуществляется из растворов азотной кислоты н вьше 1,0 М. Применение катионита РСУ-2, содержащего в своей структуре сажу КУ-2пС , позволяет извлекат торий с высокими коэффициентами рас пределения в диапазоне концентраций азотной кислоты 0,2-7,0 М. Пример 2. Водный раствор, содержащий 1,1 г/л циркония в 5,2М азотной кислоты фильтруют через сло анионита АС-5 с различным содержани сажи, помещенного в сорбционную колонку. Время контакта раствора со смолой 10-15 мин, температура 60°С. После окончания сорбции (по достижении нагрузки 50 мг циркония на мл смолы) сорбент промывают 6 колоночными объемами 5М азотной кислоты Время контакта 10 мин, температура . Десорбцию проводят 0,7 М азот ной кислотой. Время контакта 20 мин температура . Показате: и цикла сорбции - десор ции Zr на анионитах, содержащих раз личное содержание сажи, представлены в табл.2. Анализ данных, приведенных в табл. 2, показывает, что степен 64 кошдентрирования извлекаемого металла повьш1ается за счет того, что более чем 98% сорбированного металла элюируется 4-8 колоночными объемами. Пример 3. Водные растворы, содержащие 60 мл/л палладия (П) в азотной кислоте с концентрацией 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0 моль/л, контасстируют с навесками анионита АС-5, содержащего 5 вес.% сажи. Время контакта 10 мин, Т:Ж 1:100. Зависимость коэффициентов распределения палладия от содержания азотной кислоты в исходном растворе представлена в табл.3, П ри М е р 4. Водные растворы, содержашие 70 мг/л рения в азотной кислоте с концентрацией 0,5; 1,0,2,0; 3,0; 5,0 моль/л, контактируют с навесками ионита АС-5,содержащего 5 вес.% сажи. Время контакта 10 мин, Т:Ж 1:100. Зависимость коэффициентов распределения рения (УИ) от содержания азотной кислоты в исходном растворе представлена в табл.4. Пример 5. Водные растворы, содержашие 100 мг/л висмута СИ в азотной кислоте с концентрацией 0,5, 1,0; 2,0; 3,0; 5.0 моль/л, контактируют с навесками ионита АС-5, содержащего 5% сажи.Время контакта 10 мин, Т:Ж 1:100. Зависимость коэффициентов распределения висмута (Ш) от содержания азотной кислоты в исходном растворе дана в табл.5. Пример 6. Водные растворы, содержащие 100 мг/л меди (П) в азотной кислоте с концентрацией 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 моль/л, контактируют с навесками катионита КУ-2пС., содержащего 5 вес.% сажи.Время контакта 10 мин, Т:Ж 1:100. Зависимость коэффициентов распределения меди (И) от содержания азотной кислоты в исходном растворе представлены в табл.6. Пример 7. Водные растворы , содержащие 100 мг/л лантана(Ш) в азотной кислоте с концентрацией 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 моль/л, контактируют с навесками катионита КУ-2пС, содержащего 5 вес.% сажи. Время контакта 10 мин, Т:Ж 1:100.Зависимость коэффициентов распределения лантана (Ш от содержания азотной кислоты в исходном растворе приведена в табл.7. Пример 8. Водные растворы, содержащие 100 мг/л урана (У1) в азотной кислоте с концентрацией О,2;О,5; S 1,0; 2,0; 4,0 моль/л, контактируют с навесками катионита Ky-2iiC, содержащего 5 вес. % сажи. Зависимость коэффициентов распределения урана (У1) от содержания азотной кислоты в исходном растворе представлена в табл. Пример 9. Водные растворы , содержащие 100 мг/л титана(У) в азотной кислоте с концентрацией 0,2; 0,5; 1,0; ,2,0; 4,0 моль/л, контактируют с навесками катионита КУ-2пС, содержащего 5 вес.% сажи. Зависимост коэсЬфициентов распределения титана Сlyj от содержания азотной кислоты в исходном растворе приведена в табл.9. Предлагаемый способ сорбционного извлечения металлов-при использовании

3,0

50 2,8

50 2,0

50

Таблица 2

0,4 0,4 0,4 6б в народном хозяйстве обеспечит значительное расширение диапазона концентраций кислот, из которых металлы извлекаются с высокими коэффициентами распределения. Это приводит к ликвидации операции корректировки раствора перед сорбцией, еньшению расхода реагентов и объема перерабатываемых растворов. Повысится (в 1,5-2 раза степень концентрирования извлекаемых метал-, лов при десорбции. Уменьшатся объемы получаемых десорбатов извлекаемых металлов, сократится время проведения . технологического цикла, повысится производительность оборудования, Снизятся капитальные затраты. Т а б л и ц а I

20

15

15

15

600

400 600 100

20

2,0

10

2,0

.Таб.лица 3

10

20

20

10

5,0

10

Таблица 4

5

100

10 40

Таблица 5

15

25

20

20

15

15

Коэффициент распределения в HNO., моль/л

Ог2.-4...1хО1.2 0L- QКУ-2пС 370 200 150

1(у-2п (известный) 350 85 30

Коэффициент распределения в HNOi, моль/л

Сорбент 0,2 1 0,5 J 1,0 I 2,0 I 4,0

10 5000 1000 100 10

10 1800 270 50 10 Коэффициент распределения в HNOj, моль/л

,5 Г,0 J 2,0 J 4,0

0,2

300

260

Коэффициент распределения в HNOj,моль/л

Сорбент

J 0,5 I 1,0 J 2,0I 4,0

0,2

480

320 I00

460

7015

88531610

.Таблица 6

20

2,0

103,0

Таблица 7

Таблица 8

150100

20

2510

Таблица 9

10

. 11 88531612

Формула изобретенияИсточники информации,

принятые во внимание при экспертизе

Способ извлечения металлов серб-I. Самуэльсон О. Ионообменные

дней на органических ионитах из кис-разделения в аналитической химии,

лых растворов с последующей десорб-j М.-Л,, Химия, 1966, с.21-23.

цией, отличающийся тем,2. Мимонова М.С. и др. АналитичесЧто, с целью повьшения степени из-кая химия элементов. М., Наука,

влечения, сорбцию осуществляют с ис-1965, с. 8-11.

пользованием в качестве ионитов ио-3. Егоров Е.В., Макаров С.Б.Ион1й ш

нитов, содержащих в структуреtO обмен в радиохимии. М., Атомиздат,

сажу.S971,c.63.