Способ десорбции металлов с катионитов

5 Й) СПОСОБ ДЕСОРБЦИИ МЕТАЛЛОВ С КАУИОНИТОВИзобретение относится к гидро- металлургии, .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 метал лов 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 Г 13.Общими недостатками известных способов селективного элюирования являются необходимость использован нескольких (как минимум двух) раз ных по составу и концентрации элюентов, высокая кислотность элюентов, а, следовательно, и получаемых элюатов, недостаточно высокая селектив",ность и полнота разделения металлов,а также необходимость создания вкаждом конкретном случае разделенияспециальных условий и режимов какпри сорбции разделяемых металловиз раствора, так и при последующемразделении на стадии десорбции.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ десорбции металлов - членов известного. ряда рН гидролиза 2 - с насыщенных смол, в частности, катионитов, водными растворами неорганических соединений, например, минеральных солей 3).Недостатком известного способа является отсутствие селекции металлов при элюации. Недостатком является также то, что при десорбции со -смол, находящихся в смешанной водородно-солевой форме (такая форма зарядки смолы встречается наиболее часто , при сорбции из кислых растворов цвет1Э3 чй о оФЮ 1й оЗ ОЪ СЧ Ф ОЪссъ СО ОО Ю Ю о сО Ю Ф Ю СО ЮооФЮ елоФо се Ю Ф Ю3 ЧО Чмв Оо СО ч о в о лавм о СО во Ю % : Ха 1- (6 а Х О ОЕ. о Ос ЭХ сс хО Х а Ф о СО СОа д 1 1 1о в сЧ О аЭ.:Э С СЭЮ сЧ СЭ СЭь СЭ м о СЭЮ сЧ СЭ ЮЮ ф СЭМЪ СЭ СЭЮ л СЭ ЮСЭ сЧ СЭ о Ю о Ф СЭ931266 Составитель А.ВажинаТехред Л. Пекарь Корректор Н.Швыдкая Редактор И.Тыкей Заказ 3599/8 Тираж 657 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 1-35, Раушская наб., д, Ц/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,31формула изобретенияСпособ десорбции металлов с катио" нитов водными растворами неорганических соединений, например минеральных солей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения селективной десорбции цветных металлов и получения нейтрализованных элеатов при обработке смол в водо-. родно-солевой форме, перед десорбци О ей исходные катиониты обрабатывают растворами щелочей. 32 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Хабащи ф. Основы прикладной металлургии. И "Металлургия", 1975 т. 11, с. 273-275.2. Гиндин Л,М. и др, "Разделение металлов методом обменной экстракции"ю ДАН СССР 1958, т. 122, У 3.931266 4 ных металлов, содержащих относительно высокую свободную кислотность),невозможно получить так называемыенейтрализованные кислые элюаты(т.е, кислые по значению рН = 3,07,0, но не содержащие свободной избыточной кислотности против стехиометрии на содержащиеся в растворекатионы),Цель изобретения - обеспечение 10избирательной элюации цветных металлов, а также получение нейтрализованных элюатов, что облегчает иупрощает выделение товарных форм металлов из конечных растворов.Поставленная цель достигаетсятем, что в способе десорбции металлов с катионитов водными раствораминеорганических соединений, напримерминеральных солей, перед десорбцией щисходные катиониты обрабатываютрастворами щелочей. При десорбцииподавляющая доля одного из металловостается на смоле, а другой металлпрактически полностью переходит в 25нейтрализованный элюат, обеспечиваятем самым высокий коэффициент разделения. Оставшийся на смоле металлэлюируют 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 наиболеетрудноотделяемой примеси), остающегося на смоле, степень нейтрализациисмолы щелочью определяется из условияполучения в элюате рН 3,0"5,0, Приразделении цветных металлов, в частности, цинка от меди, остающейся насмоле, степень нейтрализации смолыщелочью определяется из условия получения в элюате рН = 55-6545Опыты для осуществления предложенного способа проводят в динамическом режиме. Предварительно замоченный в воде сильнокислый катионит КУ-8 в Н -форме объемом 50 мл загружают50 в стеклянную лабораторную сорбционную колонку, Чере смолу со скоростью 3-5 мл/мин/см пропускают до насыщения определенный объем искусственно-. го сернокислого раствора, содержащего около 20 г/л свободной кислоты и примерно по 1 г/л разделяемых металлов. Питательный (исходный) раствор готовят растворением соответствующих сернокислых солей марки "ч" вдйстиллированной воде,фильтрат анализируют на остаточное содержание металлов и по разности абсолютных содержаний металловв исходном растворе и фильтрате судят о концентрации металлов на смоле,Смолу после сорбции промывают водой,затем обрабатывают раствором щелочис концентрацией МаОЙ 10 г/л. Количество пропущенного раствора щелочизависит от состава разделяемых катионов, Смолу после обработки щелочьюпромывают водой, после чего колонкаготова к десорбции. В качестве десорбента используют водный растворсернокислого натрия с концентрацией100 г/л и рН = 5,5. В ходе элюирования, протекающего также со скоростью3-5 мл/мин/смО сечения колонки, отбирают порции элюатов, равные объемуобрабатываемой смолы, т,е., по 50 мл.Замеряют рН всех порций элюатов,после чего последние анализируютхимическим методом на содержаниесоответствующих металлов. Смолу после элюации раствором сульфата натрияпромывают в колонке водой и обрабатывают раствором соляной кислоты (104 ным), При этом смола заряжается в исходную Н -Форму, а оставшиеся наФсмоле (после первой элюации) ионыполностью переходят в водный раствор.Назначение кислотной обработкиполная элюация всех оставшихся насмоле (после нейтральной десорбции)катионов с целью баланса металлови контроля таким образом полноты истепени разделения сорбированныхионов. В процессе кислотной элюацииэлюат отбирается также в виде порцийпо 50 мл, которые после замера рНанализируют на содержание разделяемых металлов. По полученным данным в каждом опыте составляют свободные балансы(приводимые ниже), по которым судятоб эффективности разделения той илииной пары катионов,П р и м е р 1. Разделение парымедь (11) - железо (111).Исходная для десорбции нагруженная смола в Нт - Сцф-. Ее -формебыла получена пропусканием через смолу в Н -форме сернокислого раствора30 5 9312Разделение проводят по описанной выше меиодике. Объем пропущенного раствора щелочи - 400 мл.Коэффициент разделения меди и железа определяют как частное от деле" ния отношений меди к железу в соответствующей порции элюата и исходном растворе,Результаты разделения меди и железа приведены в табл. 1. 1 ОКак видно из табл. 1, коэффициент разделения меди и железа (111) составляют в среднем 41,9 при извлечении меди в медный элюат 97,993, а железа - всего 2,23, При этом достиг ю нута значительная степень концентрирования меди и железа в отдельные порции соответствующих одноименных элюатов.П р и м е р 2. Разделение пары го цинк (11) - железо (111).Исходная для десорбции нагруженная смола в Н - 2 п 1- Геформе получена пропусканием сернокислого раствора рН = 0 8), содержащего и 0,96 г/л цинка и 1,12 г/л железа (111) (табл.2).Разделение проводят по описанной выше методике, Объем пропущенного раствора щелочи - 550 мл.Коэффициент разделения цинка и железа составляетв среднем 155 при извлечении цинка в цинковый элюат 96,9, а железа - всего 0,58 ь. При этом достигнута значительная степень концентрирования цинка и железа в,отдельные порции соответствующих одноименных элюатов.П р и м е р 3 Разделение пары кадмий (11) - железо (111).Исходная для десобции уагруженная смола в Н - СЙ - Ре -формеФ +получена пропусканием сернокислого 66 браствора рН0,86), содержащего1,5 г/л кадмия и 0,971 г/л железа(111) (табл.3).Разделение проводят по описаннойвыше методике. Объем пропущенногораствора щелочи - 450 мл.Коэффициент разделения кадмия ижелеза составляет 548 при практически полном извлечении кадмия в кадмиевый элюат, а железа - всего 0,19 Ф.При этом достигнута значительнаястепень концентрирования кадмия ижелеза в отдельные порции соответствующих одноименных элеатов,П. р и м е р 4, Разделение парыцинк (11) - медь (11).Исходная для десорбции нагруженнаясмола в Н - 2 пф - Сцфф-формуле получе 4 сна пропусканием сернокислого раствора (рН = 0,85), содержащего 1,16 г/лцинка и 1,03 г/л меди (табл.4).Разделение проводят по описаннойвыше методике. Объем пропущенногораствора щелочи. " 550 мл.Коэффициент разделения цинка имеди составляет около 17 при извлечении цинка в цинковый элюат - 81,9,а меди - 4,83. При этом достигнутазначительная степень концентрирования цинка и меди в отдельные порцийсоответствующих одноименных элюатов.Использование предлагаемого способа десорбции металлов с катионитовобеспечивает в сравнении с известнымспособом следующие преимущества:возможность селективного элюирования цветных металлов,получение нейтрализованных элюатов, не содержащих избыточной кислотности - наиболее благоприятныхпо величине рН для выделения товарных форм металлов из конечных растворов.х 9 %о ао ф 1- Х Х о 9 о 1 ) О СО .ь С 1- а 1" с х е 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 11 л 1 1 Э Э 1 1 1 Х 1ф ХОЧ 1 й 9 1 1уо 11101 1 1 щ 1 1 1 9 О 1 ф1 щ ф 1 а 1 С 1%1 1 9 1 -л, 1 1 Ч 1 1 1 О 1 1 о1 1 1 1 1 1 л 1 1 Э Э 1 1 С х 1( 1 ф ХИ )ф Э 1 кг .кьь 1 1 11 1 1 Ц 1 0 Д 101 Ч 1 9111 а 91 Х 1 1 Е 1 Х 1 10 у- 1 О а 1 9 -Ч 1 10111 11, 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Ч О 0Ч ь0 о щ1ьь ло ОО ОО ОЪ л 1 л 1 Ю оО ЪО О е В сО ЪФ О Л1 Ф ФР О 1 О вО И ИОВ ИЮ Ф О О Ю .В1 О О О оО1 В О 14 В 1 сф 1 ЧВМ ЪО ЪО И В . В М М,ИЗГ 6% к е.з ФЕ ес от э ЬС 9 Е1 1 Х 9 Э 1 9 Х 1 оХХ М Х:Г Х1 11 11 1 Э 91 Ц К 1 1 й 1 дР1 й Э1 Ль У1 11 О 1 1 1 О 1 Э 1 9 1 Х 1 931266 Ъ ОЪ о лл со л о ОГ сЧ Ю й о о СЧ Оь Ф о о ооо оо о сЧ -ФСО ео оЮ Мо о а о о ФЬ о о 1 1 1 1 1 1931266 18 Э с Э с 3 О Э 111 11 1 1 Э Э э о Х 3- о 1 1 1 1 1 11 1 сЭ Эс хйЗа Э М ЛОО Ю а- ОО с см м Ю с Ю фо мР СЧ (Чс ОО 3о3 О 1 3 О 1 1 1 1 1- 1 Ч ао ооссО Ю о о М о о с о За 1Э 1 %1 13 оЧ .; 3 Ъ фф м )3 Ч4 мВ сср о о о ОО о Э 1 1 1 1 1