Способ подготовки катионообменныхэкстрагентов k экстракции

 

Союз Советских

Соцмалнстмческмк

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i>)801846 (6l ) Дополнительное к авт..свиц-ву (22) Заявлено 13.10.75 (21) 2180624/22-02 (5l }М. Кл.

В 01 О 11/04

В 01 К 1/00 с присоединением заявки М

Гооудврстввквый комитет

СССР (23) Приоритет но делен кзооретений и отврытнй

Опубликовано 07.02.81. Бюллетень М 5 (5З ) УЙ К 62 1; 357. .1 (088.8) (7! ) заявители

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КАТИОНООБМЕ ННЫХ

ЭКСТРА ГЕНТОВ К ЭКСТРАКЦИИ

Изобретение относится к гидрометал« лургии цветнык металлов и, в частности, к экстракционному извлечению и разделению металлов.

Известен способ подготовки катионообменных экстрагентов, например карS боновых кислот, к экстракции, включающий обработку ик соединением щелочного или щелочноземельного металла с перевоцом в щелочную или щелочноземельную форму (1).

По известному способу перевод экстрагента в щелочную форму осуществляют ввецением кристаллической щелочи во избежание разубоживания исходных металлсодерткащих растворов.

Недостатками известного. способа являются высокая стоимость и дефицитность щелочнык реагентов, труцность регулирования величины рН равновесной водной фазы при экстракции, относительно невысокая скорость расслаивания и полнота разделения органической и водной фаз.

Целью изобретекич является исключение расхода щелочей и .интенсификация процесса. ю

Цель достигается тем, что обработку экстрагента вецут электролизом в электролите из щелочного или щелочноземельного соединения.

При электрокимической,обработке карбоновой кислоты совместно с электролитом из соли щелочного или щелочноземельного металла (клорица, нитрата, сульфата, имеющик широкое распространение в при роде) экстрагент приобретает новые физико-.химическое свойства.

B процессе электролитической зарядки в щелочную или щелочноземельную форму карбоновая кислота подвергается тончайлтему эмульгированию газообразным водо родом, выделяющимся на катоде, и одно временному омылению, вследствие чего реакционная способность экстрагента уравнивается во всем объеме и заметно повышается по сравнению с ординарным ввецением кристаллической щелочи.

Способ осуществляют следующим об= разом.

Катионообм нный экстрагент залива.— ют В катодную зону циафрагменного электролизера, содержащую электролит из щелочной или щелочноземельной соли. Благодаря разнице и плотностях органический слой располагается над водным. На систему накладывиот постоянный электрический. ток низкого напряжения. Перемешивание экстрагента и электролита в процессе электрообработки осуществляют путем рециркуляции электролита через органический слой.

При использовании анионитовой мембраны в качестве электролита катодной зоны (католита) применяют насыщенный раствор либо щелочной, либо щелочноземельной соли. В качестве электролита анодной зоны (анолита) используют более слабый раствор той же соли.

При использовании кагионитовой мембраны насыщенный раствор вводят в аноциую зону (можно использовать только щелочную соль), а s качестве католита используют более слабый раствор той же соли.

Стедеиь насыщения катиоиообмениого экстрагента щелочным или щелочноземегь- ным металлом при эпектрообработке определяется из условий нейтрализации свободной кислотности раствора, подвергаемого экстракционной переработке, и катионообменного перевода и органическую фазу одного или суммы цветных металлов. 846

Степень насыщения катионообмекиого экстрагента щелочным или щепочноземельным металлом при эпектрохимической обработке регулируют изменением электродной (катодной) плотности тока, временем, соотношением объемов электролит: экстрагеит и контролируют по изменению плотности экстрагеита прямым замером деисиметрами (ареометрами) . По разнице плот ностей экстрагента до и после электрообработки определяют количество переведенного в органическую фазу щелочного или щелочиоземепьного металла.

Способ отработан в лабораторном масштабе.

Й р и м е р 1. 6О мл высших изокарбоиовых кислот (ВИЕ) фракции С>-С вводили в катодну|о зону диафрагмениого электролизера (диафрагма инертная - кожа), соцержащую 300 мл насыщенного

5 о

З

SQ

SS раствор хлорица натрия (плотность раст вора 1200 г/цм ). Исходный анолитраствор той же соли с концентрацией

10 г/л. Обьем анолита - 360 мл. Катод — нержавеющая сталь, анод - графит.

Эпектропоцготовку БИК вели в течение

2, 5 ч, при силе тока 3 А (катодная и

2 аноцная плотность тока — 250 А/м ) и напряжении 4,6 В.

Б результате экстрагент оказался заряженным в натриевую форму - получе - а tueno n B соп - В К фракии -т- -11.

Предложенный способ использовали для экстракиионной переработки медь-кад мий-цинксоцержащих растворов кучного выщелачивания руд с получением селективных цинко-кадмиевого и медного реэк страктов, Содержание компонентов в исходном растворе, мг/л:. медь 600, кадмий 60, цинк 1700, железо трехвалентное 1300, кальций 520, магний 370, свободная кислотность по серной кислоте

1500 (рН 1, 85-1, 90) .

Переработку растворов осуществляли по следующей схеме: коллективное экст ракционное извлечение железа, меди, кадмия и цинка с последующей селективной реэкстракцией вначале цинка с кацмием, затем маци и„ наконец, железа (трехвалентное железо в ряду рН гидролиза стоит левее меди — наиболее кислого из представленных ценных компонентов и потому экстрагируется чаряцу с ними; магний и кальций в ряцу рН гидролиза стоят правее цинка — наименее кислого из указанных ценных компонентов и потому не экстрагируются) .

Заряженный в натриевую форму экстрагент контактировали с раствором при соотношении объемов органической и водной фаз 0: — 1:5. Величина рН равновесной водн.й изы (p.â.ô.) составила

6,25. Содержание ценных компонентов в рафинате — с,-: -; -.. Извлечение меци и кадмия в орган-. -=-скую фазу — 99,9%, цинка — более 99,5%. При практически полном извлечении ценных компонентов из раствора достигнута пятикратная стенень концентрирования металлов и сокращения объема материального потока.

Сравнительная характеристика скорости и полноты разделения органической и водной фаз, а также цругих параметров при экстракции с использованием предлагаемого и известного способа подготовки экстрагента приведена в таблице.

801 846

Способ поцготовки катионообм енн о го экстРаскоп кристаллической И аОН

100%-ной акти ности (в расчетена 1 м пе-

3 рерабатываемого раствора), кг рагента ления з, мин экстракта к пер1воначальному (колостому) ъему, ч. ракта к колостоIy объему экстргента, т. е. коффициент разбуания экстракта) Пример Пример

1 2

Пример Пример

1 2

Пример

Пример

Приме

Пример

Прецла гаемый 0

0 не более не более И=1

1 2

10-1 2

15,5 93,3 10-15 10-15 И1,5 Yf =1,5

Известный

Из коллективного экстракта на 1»й стации реэкстракции при pH 4,75 полу-, чен цинко-кацмиевый ре экстракт с применением в качестве реэкстрагента раствора сульфата меци (используется часть реэкстракта 2-й стадии), на 2-й стадии реэкстракции при рН 2,0«1,7медный ревкстракт с применением в качестве реэкстрагента раствора серной кислоты.

Пример 2; 60 мл синтетических жирнык кислот (С>КК) промышленной фрак-. ции Су g загружали в катоцную зону ци» афрагменного электролизера (мембрана анионитовая — MAK-В), содержащую

300 мл насыщенного раствора клорица натрия (плотность католита 1200 r/äì ), щ анолит — раствор хлористого натрия с концентрацией 15 г/л, объем анолита 360 мл, Катод — нержавеющая сталь, анод — графит. Электропоцготовку C?KK вели в течение 3 ч. 50 мин. в 2-й стации (2 ч.на первой стадии и 1 ч. 50 мин - на второй); Отработанный электролит 1-й стации заменяли свежим, насыщенным раствором клооисФого натрия. Сила тока при электрообработке 2 А (катодная и аноцная п

2 плотность тока 182 A/м ), напряжение

4-5 В.

В результате получена щелочная соль

СЖК фрак ни С -С с плотностью

990 гlцм (исхоцная плотность карбоновой кислоты 918 г/цм ). Экстрагент соцержит 72 г/л натрия.

Подготовленный таким образом экстрагент испольэовали цля экстракционной переработки маточных растворов от об- жигбескислотного вскрытия медных концентратов с получением богатык медносульфатнык, реэкстрактов, пригодных для выделения товарной меци автоклавным восстановлением или электропнзом с нерастворимыми анодами.

Содержание компонентов в исхоцном растворе, г/л: медь 33,9, железо общее

4,99. Среда - сернокислая. Величина рН искоцного раствора - 2,5-3,0.

Переработку растворов осуществляли по скеме: совместная экстракция железа и меди при рН р.в.ф. - 4,5-5,0 с получением коллективного медно-железного экстракта; послецующая селективная реэкстракция серной кислотой вначале меци

pH < 22, затем железа при рН C.1.

Заряженный в натриевую форму экстрагент контактировали с исходным раствором в течение 1 мин при отношении

О В z 1:1. извлечение меци в органическую фазу составило около 100%.

Вымывание меди осуществляли на 1 стации реэкстракции при 0 В » 3:1 сте» хиометрическим количеством серной кислоты (в виде воцного раствора) при рН»

-1,7 - 2,0 и температуре окружающей

O среды 30 С. Общая степень концентриро- ° вания меци - 3. Соцержание:меди в реэкстракте - около 100 г/л при содержании железа - 1,5 г/л.

Реэкстракцию трехвалентного железа осуществляли во вторую стацию при рН0,15 раствором серной кислоты.

7 8018

Полученные медно-сульфатные растворы могут быть переработаны на порошковую или катодную медь.

Пример 3, 60 мл тех же СЖК фракции С -Сэ заливали в катодную зону диафрагменногD электролизера (мемб;рана йнионитовая - МАК-2), содержащую

300 мл насыщенного электролита из хло« ристого магния (плотность католита—

1303 г/дм ). Исходный анолит — раствор

3 той же соли с концентрацией 15 г/л.

Объем анолита - 360 мл, Катод — нержавеющая сталь, анод - графитовый. Элект.роподготовку СЖК вели при силе тока

2 А. (катодная и анодная плотность тока

182 А/м ), напряжении - 5 В в течение

2 ч.

В результате получена щелочноземельL ная соль СЖК фракции С, -Со с плотностью

935 г/дм (исходная плотность карбоно- 2п

3 вой кислоты - 913 г/дм ); Экстракт со В держал 22 г/л магния.

Заряженный в магниевую форму экстрагент использовали для переработки того жекраствора, что и в примере 2, 0:B = 2s

2:1. Величина рН р.в.ф. после коллективной экстракции железа и меди — $,65.

Разделение фаз очень быстрое (не более

1,5 мин) и четкое (объем нагруженного экстракта равен объему исходного экстр- щ агента). Дальнейшая переработка экстракта и полученные технологические показатели идентичны указанным в примере

46 Q

2. Извлечение меди и коне шый раствор. считая от исходного маточника — 99,7%.

Таким образом, использование предложенного способа позволяет исключить необходимость расхода дефицитной и дорогой кристаллической щелочи; резко увеличить скорость процесса и обеспечить идеальную полноту расслоения фаз даже при высокой концентрации извлекаемого металла; существенно увеличить рабочую емкость экстрагента; обеспечить оптимальную величину рН равновесной водной фазы.

Формула изобретения

Способ подготовки катионообменных экстрагентов к экстракции, включающий обработку их соединением щелочного или щелочноземельного металла с переводом в щелочную или щелочноземельную форму, отличающийся тем, что, с целью исключения расхода щелочей и интенсификации процесса, обработку экстрагента ведут электролизом B электролите из щелочного или щелочноземельного соединения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. JI. N. Гиндин и др. Разделение металлов методом обменной экстракции жирными кислотами под влиянием щелочи.

Журнал неорганической химии, 1960, т. 5, вып. 8.

Составитель В. Гутин с

Редактор Г. Бельская .Техред E.Ãàâðèëåøêo Корректор Г.Назарова

Заказ 10465/11 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, . Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4