Способ десорбции металлов с катионитов Советский патент 1982 года по МПК C22B3/00 B01D15/04 

I

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к технологии разделения металлов на ионитах, и может быть использовано в процессах сорбционной переработки рудного сырья, например, растворов кучного выщелачивания.

Одним из Методов разделения металлов является селективное элюирование (десорбция).

В этом методе при сорбции разделяемые ионы задерживаются в колонке, но элюент выбирают такой, который переводит в раствор только один из ионов и не взаимодействует с другим Го.

Общими недостатками известных способов селективного элюирования являются необходимость использования нескольких (как минимум двух) различных по составу и концентрации элюентор, высокая кислотность элюентов, а, следовательно, и получаемых элюатов, недостаточно высокая селектив:ность И полнота разделения металлов, а также необходимость создания в каждом конкретном случае разделения специальных условий и режимов как при сорбции разделяемых металлов из раствора, так и при последующем разделении на стадии десорбции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ

10 десорбции металлов - членов известного, ряда. рН гидролиза Г2 - с насыщенных смол, в частности, катионитов, водными растворами неорганических соединений, например, минеральных

ts солей t33.

Недостатком известного способа является отсутствие селекции металлов при элюации. Недостатком является также то, что при десорбции со

20 смол, находящихся в смешанной водородно-солевой форме (такая форма зарядки смолы встречается наиболее часто при сорбции из кислых растворов цвет39

ных металлов, содержащих относительно высокую свободную кислотность) , невозможно получить так называемые нейтрализованные кислые элюаты (т.е. кислые по значению рН 3,07,0, но не содержащие свободной избыточной кислотности против стехиометрии на содержащиеся в растворе катионы).

Цель изобретения - обеспечение избирательной элюации цветных металлов, а также получение нейтрализованных элюатов, что облегчает и упрощает выделение товарных форм металлов из конечных растворов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе десорбции металлоЪ с катионитов водными растворами неорганических соединений, например минеральных солей, перед десорбцией исходные катиониты обрабатывают растворами щелочей. При десорбции подавляющая доля одного из металлов остается на смоле, а другой металл практически полностью переходит в нейтрализованный элюат, обеспечивая тем самым высокий коэффициент разделения. Оставшийся на смоле металл элюируют известными способами.

Степень нейтрализации смолы щелочью зависит от природы разделяемых металлов. Например, при отделении цветных металлов от.ионов трехвалентного железа (наиболее распространенной в растворах и наиболее трудноотделяемой примеси) остающегося на смоле, степень нейтрализации смолы щелочью определяется из услови получения в элюате рН 3,,0. При разделении цветных металлов, в частности, цинка от меди, остающейся на смоле, степень нейтрализации смолы щелочью определяется из условия получения в элюате рН 5,5-6,5. Опыты для осуществления предложен ного способа проводят в динамическом режиме. Предварительно замоченный в воде сильнокислый катионит КУ-2-8 в Н -форме объемом 50 мл загружают в стеклянную лабораторную сорбционну колонку. Mepei смолу со скоростью 3-5 мл/мин/см пропускают до насыщения определенный объем искусственного сернокислого раствора, содержащего около 20 г/л свободной кислоты и примерно по 1 г./л разделяемых металлов. Питательный (исходный) раствор готовят растворением соответству

4

щих сернокислых солей марки ч в дистиллированной воде.

Фильтрат анализируют на остаточное содержание металлов и по разности абсолютных содержаний металлов в исходном растворе и фильтрате судят о концентрации металлов на смоле. Смолу после сорбции промывают водой, затем обрабатывают раствором щелочи

с концентрацией NaOH 10 г/л. Количество пропущенного раствора щелочи зависит от состава разделяемых катионов. Смолу после обработки щелочью промывают водой, после чего колонка

готова к десорбции. В качестве десорбента используют водный раствор сернокислого натрия с концентрацией 100 г/л и рН 5,5. В ходе элюирования, протекающего также со скоростью

3-5 мл/мин/см сечения колонки, отбирают порции элюатов, равные объему обрабатываемой смолы, т.е., по 50 мл. Замеряют рН всех порций элюатов, после чего последние анализируют

химическим методом на Содержание

соответствующих металлов. Смолу после элюации раствором сульфата натрия промывают в колонке водой и обрабатывают раствором соляной кислоты (10%ным). При этом смола заряжается в исходную Н -форму, а оставшиеся на смоле (после первой элюации) ионы полностью переходят в водный раствор. Назначение кислотной обработки полная элюация всех оставшихся на смоле (после нейтральной десорбции) катионов с целью баланса металлов и контроля таким образом полноты и степени ра:чделения сорбированных

ионов. В процессе кислотной элюации элюат отбирается также в виде порций по 50 мл, которые после замера рН анализируют на содержание разделяемых металлов. По полученным данным в каждом опыте составляют Ьвободные балансы (приводимые ниже), по которым судят об эффективности разделения той или иной пары катионов. Пример 1. Разделение пары медь (II) -железо (П1).; Исходная для десорбции нагруженная смола в Н - - Fe -форме была получена пропусканием через смолу в Н -форме сернокислого раствора (рН 0,8), содержащего 0,994 г/л меди и 1,0 б1 г/л железа (III) (табл.1).

Разделение проводят по описанной выше меиодике. Объем пропущенного раствора щеломи - 1|00 мл.

Коэффициент разделения меди и железа определяют как частное от деления отношений меди к железу в соответствующей порции элюата и исходном растворе.

Результаты разделения меди и железа приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, коэффициент разделения меди и железа (III) составляют в среднем 1,9 при извлечении меди в медный элюат 97«99 1 а железа - всего 2,23%. При этом дости - нута значительная степень концентрирования меди и железа в отдельные порции соответствующих одноименных элюатов.

Пример 2. Разделение пары цинк (П) - железо (III).

Исходная для десорбции нагруженная смола в Н - Zn Ре -форме получена пропусканием сернокислого раствора (рН 0,8), содержащего 0,96 г/л цинка и 1,12 г/л железа (III) (табл.2).

Разделение проводят по описанной выше методике. Объем пропущенного раствора щелочи - 550 мл.

Коэффициент разделения цинка и железа составляет в среднем 155 при извлечении цинка в цинковый элюат 96,91, а железа - всего 0,58%. При этом достигнута значительная -степень концентрирования цинка и железа в. отдельные порции соответствующих одноименных элюатов.

Пример 3 Разделение пары кадмий (II) - железо (III).

Исходная для десообции загруженная смола в Н - Cd - Fe -форме получена пропусканием сернокислого

раствора (рН 0,86), содержащего 1,5 г/л кадмия и 0,971 г/л железа (III) (табл.3).

Разделение проводят по описанной выше методике. Объем пропущенного раствора щелочи - «50 мл.

Коэффициент разделения кадмия и железа составляет 5(8 при практически полном извлечении кадмия в кадмиевый элюат, а железа - всего 0,19% При этом достигнута значительная степень концентрирования кадмия и железа в отдельные порции соответствующих одноименных злюатов.

П.р и м е р t. Разделение пары цинк (II) - медь (II).

Исходная для десорбции нагруженна смола в - Си -Формуле получна пропусканием сернокислого раствора (рН 0,85), содержащего 1,16 г/л цинка и 1,03 г/л меди (табл.4).

Разделение проводят по описанной выше методике. Объем пропущенного раствора щелочи. - 550 мл.

Коэффициент разделения цинка и меди составляет около 17 при извлечении цинка в цинковый элюат - 81,9% а меди - ,83%. При этом достигнута значительная степень концентрирования цинка и меди в отдельные порций соответствующих одноименных элюатов.

Использование предлагаемого способа десорбции металлов с катионитов обеспечивает в сравнении с известным способом следующие преимущества:

возможность селективного элюирования цветных металлов,

получение нейтрализованных элюатов, не содержащих избыточной кислотности - наиболее благоприятных по величине рН для выделения товарных форм металлов из конечных растворов.

О О

о

о

CD О

о о

ОО

оо

vO

чО

сэ о

о сэ

Lr

сэ

LTV О

V

г

9

ti

воjf

CJго

иЧ 40 «Л «в

1Л

а ш

(С о« .

«5 «

П1-400

(МГМ

оо

8

S°

I°

и .4- rN. г

«В - Г 1Л

а о о

kA Ш in

I

«

с а

I

I м

п

к

V

:Е

О)

о а

с:

ю

: X С Ю IQ I- см

см

ем о

о о

so

о

о

о о

о

оо

со ил

оо |/

и

о

«

г-то с

о

-

о

о

о о

-

CNl

t см

fD

as c; to та

ti

0)

1Л

о

00 00

о СП см -

о

гл

см см

,

О О

г

о о

см -3ггч

о о

- Tf

о

fv

о о

чО

о

о

т

.

г « о

г

о

смсм

. S

с

ГА

R

осм м

vO

оо

1о оо

о

-я- -аг

-а1

о-;г гъ«

. с;

см

м

оо

v

гг

см

гг

О О

.С

о о

О

чО СЭ

о

-я- Г- «с

о

о

о о

сэ о

см ил

S

сз

о см

аI

г

-Я- а

-чг- см

оо

-э- rv

г-0%

сг

0 о оо

о о

о,о

о

ОО

ОО см

-э-(

см

СП00

о.

м

ОО г

а о

ОО

оСГ1

гл

О о.

1Л

1ГХ

ил

rv

1Л1Л

г. О

о

о

осэ о

ф.«ъ

(О

сэсэ

та

QL.

vT)

-л- Г1

J-а- ОО

.-см

31 93126632 Фоонула изобретенияИсточники информации, Способ десорбции металлов с катио- принятые во внимание при экспертизе нитов водными растворами неорганических соединений, например мине-1. Хабаши Ф. Основы прикладной ральных солей, отличающий-s металлургии. И,, Металлургия, 1975, с я тем что, с целью обеспеченият. II, с. 273-275. селективной десорбции цветных метал-2. Гиндин Л.Н. и др. Разделение лов и получения нейтрализованныхметаллов методом обменной экстракэлюатов при обработке смол в водо-ции, ДАН СССР, 1958, т. 122, N 3. родно-солевой форме, перед десорбци-Ю 3 Зеликман А.Н. и др. Теория ей исходные катиониты обрабатываютгидрометаллургИческих процессов, растворами щелочей.М., Металлургия, 1975, с. .