Способ извлечения кобальта из водных растворов Советский патент 1982 года по МПК C22B23/04 

Изобретение относится к гидроме-таллургии тяжелых цветных металлов, частности, может быть использовано для извлечения кобальта при глубокой очистке растворов цинкового, кгщмиевого или никелевого производства, а также для получения солей кобальта в сокой чистоты. Известен способ экстракции кобаль из сульфатных цинковых растворов смесью 5-30% 2-окси-5-алкилалка-нофеноноксима и 5-25 г/л галогена, например йода, в углеводородах ij . Способ позволяет проводить глубокую очистку сульфатных цинковых растворов от кобальта. Однако, учиты ва высокую стоимость йода, не всегда оказывается экономически целесообразньвд. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ из. влечения кобальта из сульфатных цинковых растворов экстракцией, заключающийся в том, что в исходный водный раствор, содержащий 20-50 мг/л кобальта, при рН 2-4 вводятоС-нитрозо-(1-нафтол. Экстракцию проводят 0,5 1,0%-ным раствором амилового спирта в ксилоле или четыреххлористом угле- роде в течение 25 мин при 20с. При этом из водной фазы в органичес кую переходит до 98,5% кобальта. .. .J Реэкстракцию кобальта проводят кон«центрированными растворами 8 10 моль/л соляной, азотной или серной кислоты, а также 20%-ным водным раствором гидроксида натрия 2j . Однако известный способ обладает рядом недостатков. Процесс экстракции осуществим лишь в узкой области рН исходного раствора, а именно рН 2-4j реэкстракщ1ю,кобальта проводят в жестких условиях при высоких расходах реагентов, используя для этих целей концентрированные растворы минеральных кислот или щелочей. Цель изобретения - полное извлечение кобальта в широком интервале значений рН водных растворов, при ко торых возможна экстракция кобальта, ;а также улучшение условий реэкстракции при снижении расходов реагентов. Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения кобальта из водных растворов сложного состава например, раствором цинкового производства, экстракцией органическим растворителем в присутствии производного нитрозофенола с последующей реэкстракпией кобальта раствором щелочи в исходный водный раствор при рН от 1 до 11 вводят нитрозо- -Р-соль, раствор выдерживают при температуре 40-80 0 в течение 10-60 мин и осуществляют экстракцию кобальта 5-20%-ным раствог ром соли замещенного аммониевого осно вания и алкилфенола в органическом растворителе. При экстракции кобальта из раство )ров с рН 1-3 используют соединения o6 щей формулы (R, или их смеси где R,, 2 Ra зрил,арилалкил алкил с общим числом атомов углерода 20-34. X - амион минеральной кислоты нитроэо-Р-соль представляет собой 1-нитрозо-2-нафтол-3,б-дисульфокислоту динатриевой соли: , При экстракции кобальта из растворов с рН 3-11 используют соедине- ния общей формулы ti где: R,j(, R, R3, R4 арил, арилалкил или алкил с общим числом атомов углерода 20-34, а в качестве алкилфенола используют соединения общей формулы , где Rf - углеводородный радикал с числом атомов углерода от 4 до 12. Молярное соотношение четвертичной аммониевой соли и алкилфенола -,1 может изменяться в пределах от 1:1 д 1:4. Предпочтительно иметь соотношение 1:3. В качестве органического растворителя могут быть использованы растворители ароматического- ряда, нормальные углеводороды, высшие алифатические спирты или их смеси, галогенпроизводные углеводороды. Минимальное число атомов углерода в замещенном аммониевом основании ра 1, .„°..° Г : „ :„1:°„. шим уменьшением числа атомов углеро да в молекуле растворимость данного экстрагента в водных растворах увеличивается, что ведет к потере экстрагента. Верхний предел чисЛй атомов углерода определяется вязкостью экстрагента. В соединениях, в которых сумма томов углерода более 34, наблюда ется увеличение вязкости экстрагенt.-iuH ув«личь«ие «язкоо-ти 3Kt.-i-i;ai-««та, что в своювочередь ведет к ухудшению расслаиваемости водных и органических фаз при экстракции. При экстракции достигается практи чески количественное извлечение ко:бальта из водного раствора в органическуй фазу с минимальной -соэкстрак цией фоновых элементов: цикла, кадми Для полного разделения кобальта и фо новых элементов органическую фазу экстракт промывают раствором 1020 г/л серной кислоты, а затем проводят реэкстракцию кобальта 3-10%-ным раствором щелочи. Из полученного реэкстракта кобальт вьщеляют известными способами. Ниже приведены примеры по извлечению кобальта из различных растворов сложного солевого состава. Пример 1. К 20 мл сульфатного раствора с рН 1 , содержащего, г/л: цинк 119, марганец 2,4, никель 0,058 и кобальт 0,073 добавляют 0,095 г нитрозо-Р-соли и выдерживают растврр при 10 мин. После этого экстрагируют кобальт 20 мл 5%-ного раствора сульфата триоктиламина в толуоле в течение 2 мин. Экстракт отделяют от водной фазы и промывают 5 мл 10%-ного раствора серной кислоты для разрушения комплексов нитрозо-Р-соли с цинком, никелем и марганцем. Полученный промытый экстракт содержит 0,070 г/л кобальта и следы цинка, никеля, марганца. Концентрация кобальта в водной фазе после экстракции не.превышает 0,003 г/л (извлечение кобальта 97, 31) .Реэкстракцию кобальта проводят 10 мл 5%-ного раствора NaOH. Органическую фазу после реэкстракции обрабатывают 10 мл 5%-ного раствора серной кислоты и используют для повторной экстракции кобальта. Пример 2.К 100 мл исходного водного раствора, содержащего, г/л: 20,, марганец 2,0, железо 1,0, никель 0,1, кобальт О13 и имеющего рН 5, добавляют 0,5 г нитрозо-Рсоли и выдерживают его при в течение 60 мин. Экстракцию кобаль.а проводят органическим раствором, содержащим 0,1 М сульфата метилтриалкиламмония и 0,3 м алкилфенола в керо не. Соотношение органической и водной фаз 0:В 1:5. Продолжитель ость перемешивания фаз 5 мин. После экстракции рафинат содержит, г/л: цинк 119, марганец 2,0, никель 0,08, железо 1,0, кобальт 0,008. Извлечение кобальта составляет 92%. Содержание нитрозо-Р-соли в рафинате не превышает 1 мг/л. Полученный органический экстракт обрабатывают 5%-ным раствором NaOH при 0:В 5:1. Кобальт полностью переходит в водную фазу. Концентрац д кобальта В реэкстракте 25 г/л. ; Пример 3.К 20 мл аммиачкого раствора, содержащего, г/л: никель 48, йойальт 1,5, медь 0,5, аммиак 25, карбонат аммония 250, добавляют 0,7 г нитрозо-Р-соли и перемешивают при 40 мин. Затем экстрагируют кобальт 10 мл 12%-ного раствора сульфата триоктилбензиламмония, содержащего 12% октилфенола в течение 2 мин. Экстракт промывают для разрушения комплексов, соэкстрагиру мых совместно с кобальтом, 5 мд.,. :10%-ного раствора серной кислоты, полученный экстракт содержит 2,95 г/ кобальта и следы других элементов. Концентрация кобальта в рафинате 0,072 г/л (извлечение 95,3%). Из органической фазы кобальт реэкстраг руют 5 мл 10%-ного раствора щелочи. Органическую фазу после реакции обр батывают 10 мл 10%-ной серной кислоты и повторно используют для экстракции. Пример 4.К 100 мл сульфат ного раствора, содержащего, г/л: цинк 100, кобальт 0,10, никель 0,10 марганец 5,0, таллий 1,0, кадмий 5, хлор 0,4, магний 5,0, при рН 2 добавляют 0,5 г нитрозо-Р-соли и вы держивают раствор 60 мин при 60. После этого экстрагируют кобальт 20%-ным раствором сернокислого триалкиламина (алкил ) в октане в течение 5 мин при 0:В 1:5. После экстракции водная фаза содержит 0,005 г/л кобальта (извлечение в органическую фазу составляет 95%).Реэкстракцию осуществляют в условиях, указанных в примере 2. Предлагаемый способ позволяет селективно извлекать кобальт из растворов сложного состава в широком интервале значений рН раствора. Способ позволяет сократить время экстра цин и уменьшить затраты щелочи при реэкстракции кобальта. Формула изобретения 1. Способ извлечения кобальта из водных растворов сложного состава экстракцией органическим растворителем в присутствии производного нит розофенола с последующей реэкстракци цией кобальта раствором щелочи, о тличающийся тем, что, с целью полного извлечения кобальта в широком интервале рН исходного водного раствора и снижения расхода щелочи при реэкстракции, в исходный водный раствор при рН 1-11 вводят нитрозо-Р-соль, выдерживают раствор при 40-80 с в течение 10-60 мин и проводят экстракцию 5-20%-ным раствором соли замещенного аммониевого основания и алкилфенола в органическом растворителе. 2.Способ ПОП.1, отличающ и и с я тем, что при экстракции кобальта из растворов с рН 1-3 в качестве соли замещенного аммониевого основания используют соединения общей формулы ()NHX или их смеси,- где , Rj, R - арил, арилалкил или алкил с общим числом атомов углерода 20-34, X - анион мине-ральной кислоты. 3.Способ по п. i j отличающийся тем, что при экстракции кобальта из растворов с рН 3-11 в качестве соли замещенного аммониевого основания используют соединения общей формулы п где Rj , R3 4 арил, арилалкил или алкил с общим числом атомов угле рода 20-34, а в качестве алкилфенола используют соединения общей формулы , где R - углеводородный радикал с числом атомов углерода 4-12. 4.Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что молярное соотношение соли замещенного аммониевого основания и алкилфенола в органической фазе составляет 1:(1-4). Источники информации , принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 552300, кл. С 01 G 51/00, В 01 О 11/04, 1974. 2.Zelle А. Рггегпуз chemi сгпу .1965, . 44, № 4, с. 196,