Способ извлечения металлов из кислых растворов экстракцией Советский патент 1990 года по МПК C22B3/00 

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, в частности к способам экстракционного извлечения меди, цинка, никеля и других металлов из кислых растворов, а также к методам их разделения экстракцией.

Известен способ экстракции металлов из кислых растворов синтетическими карбоновыми кислотамио

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения металлов из кислых растворов экстракцией карбоновыми изокислотами с числом углеродных атомов более двадцати с регулированием кислотности раствора гидроокисью металла.

Недостатками этого способа является то, что масштабы производства вьшеуказанных кислот невелики, а также то, что .способ используется для богатых растворов с содержанием 2,5 г/л металлов

Целью изобретения является удешевление процесса и возможность обеспечения извлечения металлов из бедных растворов о

Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения металлов из кислых растворов экстракцией карбоно- выми изокислотами с числом углеродных атомов более двадцати с регулированием кислотности раствора гидроокисью металла, в качестве зкст 1агента используют растворы кубовых остатков (КО) производства синтетических кислот, а также тем, что преимущественно использутат 5-20%-ные растворы кубовых остатков с несмешивающемся с водой растворителе 5 и с целью предотвращения эмульгирования экстрагента, повышвЕшя степени извлечения металлов и создания необходимой кислотности ра створа используют гидроокись кальция о В состав КО входят окси- и изокислоты дикарбоновые кислоты с числом углеродных атомов более 20 в количестве ,70-85% и неомыляемвле - парафиновые углеводородЫс, Стоимость КО составляет 60 руб за 1 т, масштабы производствадесятки тысяч тонн в год Часть кубовых остатков сжигают в качестве мазут ного топлива 5 так как производство КО превышает спрос на них Сущность предлагаемого способа заключается в том, что кислый ВОДНЬП1 раствор металла переменшвают с экстра гентом - раствором КО в несмешивающимся с водой растворителе,, например керосине, органический слой отделяют, и металл реэкстрагируют в водную фазу разбавленным раствором минеральной кислотЫо Экстракция протекает по катионообменному механизму, которьн в общем виде можно представить уравнениемМеввдн п ксООН(КСОО),+пН Наличие в КО карбоновых кислот с боль шой молекулярной массой приводит к образованию труднорастворимых в воде металлических мыл и высоким коэффициентом распределения их между водной и органической фазами. В результате возможна экстракция металлов из очень бедных растворов, например сточных вод, содержание металлов в которых составляет 30-140 мг/Ло Для расчета емкости КО необходимо определить для них кислотное число Например, для КО с плотностью0,92-г/см и кислотнь М числом равньпч 69 мг КОН на 1 грамм КО емкость равна 1,23 г-экв 1 кг или 1,13 г-экв/л (в случае меди около 35 г/л) о Однако 100%-нь е КО применять для экстракции трудно из-за значитель ной температуры апавления их, равной +45-52°С., При использовании раствора КО в керосине удовлетворительное разделение фаз наблюдается при содержани в оргл} ическон фазе 6-8 г/л металла и менее,, в зависимости от экстрагируемого металла и рН раствора Это соответствует емкости экстрагента, содержащего 150-200 г/л кубовых остаткоВс Соотношение фаз V(j:Vg, преиму1дественно в пределах от 1:10 до 1:60, берут таким, чтобы количество карбоновых кислот соответствовало стехиометрическому (см уравнение 1), При большом избытке КО ухудшается селективность извлечения, при недостатке образуется флотируемый на границе раздела осадок, ухудшающий разделение фаз о При экстракции из очень разбавленных растворов для улучшения селективности содержание КО можно уменьшить, например до 50 г/Ло Результаты экстракции металлов 16%-ным раствором КО в керосине отличаются при добавлении NaOH илиСа(ОН)2 для создания необходимой кислотности (табло 1), Са(ОН)2 имеет определенные преимущества по сравнению с NaOH: значительно дешевле, не дает эмульсий с КО, степени извлечения при его применении выше на 1-4%„ При использовании NaOH эмульгирование КО начинается при рН 6,3-6,5„ На фиг с 1 представлены кривые зави-симости экстракции (Е) от рН раствора при добавлении Са (ОН)., : 1-Fe , 2 - Cu2% 3-А13+, 4-Zn2 , 5-Ni2- , табло 1 под этими же номерами даны содержания соотношения металлов в исходном родном растворе и соотношение фаз о Продолясительность экстракции 2 мин (№6-3 мин). Из табЛо 1 и фиг о 1 следует, что при концентрациях одного порядка металлы располагаются в следующий катионообменный ряд: , Cu % , Zn , . По кривым экстракции (фиг. 1) рассчитаны ориентировочные значения коэффи1щентов разделения (/i), которые оказались равными: (Fe-Cu) 40, (Cu-Zn) 60, (Cu-Ni) 300, (Fe-Zn) 900o Наличие катионообменного ряда и рассчитанные величины коэффициентов разделения подтверждают возможность применения КО для разделения металлов экстракциейНа фиг о 2 представлены кривые зависимости степени экстракции (Е) от рН растворапри добавлении ЫаОН„ Соотношение фаз равно :12,5 (№5- 1:40), Продолжительность экстракции 2 мин 596 (№5-3 мин) Концентрации металлов в водной фазе перед экстракцией, г/л: РеЗ 0,25 (Р 1), 0,41 (} 2), Zn2+ 0,43 (№ 3), ,20 (№ 4), Cu 0,10 (№ 5)0 Из сравнения с фиг 1 вщно, что при использовании NaOH максимальные степени извлечения получают при более высоких значениях рН, чем с Са(ОН). Способ можно применять для извлечения из кислых растворов любого металла, способного к катионообменной экстракции при создании определенной величины рН в растворе В виду доступности и дешевизны КО способ можно применять, для очистки от металлов сточных вод, для концентрирования меди, цинка и других металлов из раство ров каучуков кучного выщелачивания, из рудных вод-и ТоДо, а также для разделения -металлов, основанном на применении катионообменного ряда и на различии в условиях экстракции и реэкстракции Из органической фазы металлы легко реэкстрагируются разбавленными кислотами, например 0,5-1М растворами , HCl, особенно при подогревании до 50-60°С„. Пример 1 о Извлечение меди из сточных вод (из искусственного раствора) о В мерную колбу емк 100 мл вносили стандартный раствор сульфата меди, 8 мл насыщ, раствора гидроокси кальция и воды до 61 мп Концентрация меди в конечном объеме 41,3 мг/л., Добавляли 1,0 МП 16%-ного раствора КО в- керосине и экстрагировали 3 мин, Значение рН раствора равно 5,5 После расслоения фаз отбирали пипеткой част водного раствора и определяли медь экстракционно-фйтометрическим методом с 2,2-дихинолином. Найдено,меди 6,3 мг/Ло Степень извлечения - 84,5%, Пример 2 Концентрирование никеля В мерную колбу емк 100 мл вносили стандартный раствор сульфата никеля, 1,3 мл 0,4 н NaOH и воды до 61 мл„ Раствор содержит 205 мг/л никеля. Добавляли. 5,0 мл 16%-ного раствй-ра КО в керосине и встряхивали 2 мин. Значение рН раствора равно 6,0„ Hafiдено после экстракции в водной фазе 16 мг/л никеля трилонометрическим методом с индикатором ксиленоловым оранжевым при рН 4,7о Степень извлечеш1я 92,2%, Пример Зо Коэффициент разделения меди и железа, В мерные колбы емко 100 мл вносили растворы сульфатов меди и железа (+3), насыщенный раствор гидроокиси кальция (10-30 мл) и воды до 62 мло Растворы содержали по, 0,24 г/л железа и по 0,20 г/л меди Проводили экстракцию 2 мин 5,0 мл 13%-ного раствора КО в керосине. После расслоения фаз отбирали пипеткой около 25 мл водного раствора и. измеряли рН. В аликвоте 10,0 мл определяли железо трилонометрическим методом с индикатором сульфосалициловой кислотой при рН 3. Во второй аликвоте 10,0 мл определяли медь спектрофотометрическим методом в виде медно-аммиачного комплекса после отделения оставшегося железа фильтрованием в : виде Ре(ОН)зо Полученные результаты представлены в табл 2 Полученный при рН 4,1 коэффициент разделения: р 56 достаточно хорошо совпадает с вычисленным по кривым экстракции (), что свидетельствует о возможности разделения железа и меди с помощью экстракции кубовыми остатками. Таким образом, кубовые остатки могут найти широкое применение для извлечения металлов из промьшшенных растворов , из сточных вод и для разделения металлов экстракцией При ис- i пользовании Са(ОН)2 способ представляет практический интерес прежде всего для металлов, стоящих в катионооб- менном ряду, найденному для карбоновых кислот, до кальция (т.е для Bi, Sb3 , РЬ2 , , , и дру гих).

Таблица 1

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ ЭКСТРАКЦИЕЙ карбоновыми изокислотами с числом углеродных атомов более двадцати с регулированием кислотности раствора гидроокисью металла, отличаюпцийс я там, что, с целью удешевления процесса и возможности обеспечения извлечения металлов из бедных растворов в качестве экстрагента используют растворы кубовых остатков производства синтетических жирных кислот. 2. Способ по По 1, отличающий с я тем, что используют преимущественно 5-20%-ные растворы кубовых остатков в несмешивающемся с водой растворителе, Зо бпособ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения змульгирования экстрагента, повышения степени извлечения металлов с б - и создания необходимой кислотности раствора используют гидроокись каль(Л ция.

Таблица

Фиг.1