Способ переработки растворов, содержащих катионы металлов

(19) (11) 2 В 3/24 // С 22 В 23:0 51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРС СВИДЕТЕЛЬСТВ алеталлургии./Подеталлургия, 1975,КИ РАСТВОРОВ,(54) С СОДЕ (57) И рераб гичеспроиз ние и соде содер пе- локих ле- лот и раствоерез слойрме с пеа и утили ЩЕН НОГО рованнымлиза цию ержащих. мышленных сточных вод. - Киев: Техника1974, с. 147,Иониты в цветной мред, К. Б, Лебедева. - М.: Мс. 229-230. ПОСОБ ПЕРЕРАБОТ РЖАЩИХ КАТИОНЫ МЕТАЛЛОВзобретение относится к способамотки и утилизации сбросных и техноких растворов гидрометаллургичесводств. Цель изобретения - удешевроцесса и повышение качества металржащих продуктов. Раствжащий катионы металлов, фильтру Изобретение относится к ионообменным способам переработки и утилизации сбросных и технологических растворов гидрометаллургических производств. Известен способ переработк ров, включающий фильтрование ч сульфокатионита в водородной фо реводом металлов в фазу катионит зацию фильтрата, обработку нась металлами катионита концентри раствором сульфата натрия, ути элюата с получением металлсод продуктов. через слой сульфокатионита в водородной форме. Фильтрэт, содержащий несорбируемые металлы, утилиэируют известными способами. Насыщенный металлами катионит обрабатывают концентрированным раствором сульфата натрия, собирают сульфэтный элюат и утилизируют его известными способами с получением металлосодержэщих продуктов, Сульфокатионит после обработки раствором сульфата натрия дополнительно обрабатывают раствором серной кислоты концентрации 94,2 - 315,6 г/л с получением элюата, содержащего катионы кальция и натрия. Последние осаждают в виде смеси сульфатов путем высаливания серной кислотой и/или термообработки элюата. Выделившийся осадок сульфатов Б обрабатывают водой и отделяют твердый сульфат кальция от раствора сульфата натрия. Маточный раствор осаждения сульфатов и раствор сульфата натрия используют повторно на десорбции металлов с сульфокатионита. Недостатком способа является высокая стоимость процесса и низкое качество продуктов.Цель изобретения - удешевление процесса и повышение качества металлсодержащих продуктов,Поставленная цель достигается тем, что сульфокатионит после обработки раствором сульфата натрия дополнительно обрабатывают раствором серной кислоты концентрации 94,2-315,6 г/лс получением элюата, содержащего катионы кальция и натрия, осаждают последние в виде смеси сульфатов путем высаливания серной кислотой и/или термообработки злюата, осадок сульфатов обрабатывают водой и отделяют твердый сульфат кальция от раствора сульфата натрия, а маточный раствор осаждения сульфатов и раствор сульфата натрия используют повторно на десорбции металлов с сульфокатионита,П р и м е р 1, Испытания проводили на установке, включающей ионообменную колонну с высотой слоя сульфокатионита КУв водородной форме 4 м, напорные емкости для исходных и оборотных растворов, сборники фильтратов и элюатов, реакторы с мешалками для осадительных процессов, испаритель-кристаллизатор, вакуумные нутч-.фильтры, сушильную печь.В опытах по предлагаемому способу через слой катионита в Н-форме фильтровали со скоростью 2,3 - 2,36 м/ч раствор отработанного медного электролита и выщелачивания медеэлектролитного шлама до проскока катионов в фильтрат.Состав раствора, г/л: медь 50,4; никель 24,8; железо (11) 0,7; кальций 0,92; серебро 0,08; серная кислота 93,59; мышьяк 19,1; сурьма 1,34. Расход раствора 0,3735 уд.об.Насыщенный металлами катионит промывали водой, на выходе из слоя собирали фильтрат от начала проскока кислоты до отсутствия кислоты и перерабатывали известными способами с извлечением металлов,Емкость катионита, г/л (в расчете на объем набухшего в воде ионита в Н-форме, коэффициент пересчета на массовую емкость 2,5); медь 18,82; никель 9,263; железо 0,261; кальций 0,344; серебро 0,03; водород 1,002, Состав фильтрата, г/л, серная кислота 90,39, мышьяк 7,984, сурьма 0,561. Обьем фильтрата 0,8935 уд,об.Насыщенный металлами катионит обрабатывали раствором 314,4 г/л сульфата натрия до прекращения десорбции, затем водой. Расход раствора 1,2.уд,об. На выходе из слоя собирали сульфатный элюат от начала проскока до прекращения выхода кати-. онов металлов.Состав элюата; г/л: медь 11,911; никель 5,863;железо 0,165; серебро 0,019; натрий 49,414; серная кислота 31,075. Объем элюата 1,58 уд,об.Из элюата осаждали на первой стадии серебро цементацией на железе. Расход ме. таллического железа 0,005 г на 1 г элюата, извлечение серебра 100 О/о, выход твердого 0,02 г на 1 л элюата, содержание серебра 95;4. Из элюата осаждали содой железо и медь (вторая стадия) и никель (третья стадия) с возвращением промежуточных фракций в голову процесса. Расход соды (общий) 95,046 г на 1 л элюата. Осадки промывали, сушили.Состав железо-медного концентрата,; медь 44,63; железо 0,.64, выход твердого 26,688 г на 1 л элюата, извлечение 100 О/,;5 Состав никелевого концентрата, о/: никель 41 8 (в виде карбоната), выход твердого 14,026 г на 1 л элюата, извлечение 100%.Маточный раствор после отделенияконцентратов возвращали на десорбцию 10 металлов. Железо-медный концентрат нейтрализовали серной кислотой, растворяли сульфат меди. Из раствора выделяли железный концентрат фильтрацией, раствор сульфата меди подвергали термообработке с 15 получением кристаллического медного купороса. Выход твердого железного концентрата 0,278 г на 1 л элюата, содержание железа 61,2%, извлечение железа 100%, Выход медного купороса 46,78 г на 1 л элю ата, содержание основного продукта соответствует высшему сорту марки А (ТУ 19347-84), нерастворимый остаток 0,01/, примеси железа, серной кислоты, мышьяка не обнаружены, извлечение меди.100%. Ка тионит после десорбции тяжелых металловраствором сульфата натрия и. водной промывки переводили в исходную водородную форму, Для этого через слой катионита в натриево-кальциевой форме (обьемная ем кость, г/л: натрий 44,144; кальций 0,344)фильтровали 1,2 уд.об, раствора 315,6 г/л серной кислоты, затем воду, на выходе из слоя собирали сернокислый элюат от начала проскока до прекращения выхода катионов 35 металлов и кислоты, Состав элюата, г/л; серная кислота 179,64; натрий 27,94, кальций 0,2175, Объем элюата 1,58 уд,об. Из элюата высаливали концентрированной серной кислотой смесь сульфатов, отделяли осадок 40 сульфатов фильтрацией. Состав осадка, %:натрий 19,07; кальций 0,15, Выход твердого146,538 г на 1 л элюата, извлечение 100%, Осадок обрабатывали водой и отделяли раствор сульфата натрия от осадка сульфата 45 кальция, Выход гипса 0,738 г на 1 л элюата,извлечение 100%. Выход раствора сульфата натрия 0,548 л на 1 л элюата. Раствор сульфата натрия после нейтрализации акклюдитивной серной кислоты и кондиционирования 50 обьединяли с оборотным десорбирующимраствором сульфата натрия. Маточный серно- кислый раствор после высаливания и отделения осадка сульфатов частично использовали для декарбонизации оборотного раствора 55 сульфата натрия, оставшуюся часть разбавляли водой и использовали в качестве десорбирующего сернокислого раствора,Согласно полученным данным, предлагаемый способ обеспечивает отделениекальция от тяжелых металлов и отделение кальция от натрия,П р и м е р 2. Процесс проводили в условиях, аналогичных примеру 1, за исключением тогочто сернокислый элюат подвергали термообработке и после охлаждения отделяли осадок сульфатов фильтрацией. Выход, состав осадка; показатели и результаты его переработки совпадают с приведенными в примере 1,П р и м е р 3, Процесс проводили в условиях, аналогичных примеру 1, за исключением того, что сернокислый элюат подвергали термообработке до начала кристаллизации и обрабатывали серной кислотой до окончания, высаливания сульфатов. Выход, состав осадка, показатели и результаты его переработки совпадают с приведенными в примере 1,П р и м е р 4. Процесс проводили в условиях, аналогичных примеру 1, за исключением того, что через слой катионита в натриево-кальциевой форме фильтровали 5 уд.об, раствора 94,2 г/л серной кислоты, затем .воду, на выходе из слоя собирали сернокислый элюат. Извлечение 100 . Состав элюата, г/л; серная кислота 70,95; натрий 8,33; кальций 0,065, Объем элюата 5,3 уд.об. Элюат подвергали термообработке до начала кристаллизации и высаливали сульфаты серной кислотой. Выход, состав осадка, показатели и результаты его переработки совпадают с приведенными в примере 1.. П р и м е р 5, Опыты по известному способу проводили в условиях, аналогичных примеру 1, за исключением того, что через слой катионита в натриево-кальциевой форме фильтровали 12,2 уд.об, сбросного раствора катодного участка, затем воду, Состав раствора, г/л: серная кислота 51,4; медь 0,001; никель 0,001, На выходе из слоя собирали фильтрат и сбрасывали в стоки, Состав фильтрата, г/л; серная кислота 42,64; натрий 3,53;медь 0,0006; никель 0,0007, Степень десорбции натрия 100 , десорбции кальция не обнаружено, Степень извлечения меди 36 , никеля 28. Емкость катионита, г/л: кальций 0,344; водород 1,92; медь 0,0044; никель 0,0034. Катионит насыщали катионами металлов в условиях, приведенных в примере.1. Состав фильтрата приведен.в примере 1, Емкость насыщенного катионита, г/л: медь 18,82; никель 9,26; железо 0,261; кальций 0,687; серебро 0,03; водород 1,001, Насыщенный металлами катионит обрабатывали раствором 314,4 г/л сульфата натрия до прекращения выходакатионов в фильтрат, затем водой, Расход раствора 1,2 уд,об. На выходе из слоя собирали сульфатный элюат. Состав элюата, г/л;медь 11,911; никель 5,863; кальций 0,2175;серебро 0,019; натрий 49,414; серная кислота 31,07. Объем элюата 1,58 уд,об. Из элюата5 осаждали (аналогично примеру 1) серебро(первая стадия), медь и железо (вторая стадия), никель (третья, стадия), Извлечение серебра 100 , выход твердого 0,101 г на 1 лэлюата, состав концентрата, 6: серебро10 18,8; кальций (в виде гипса) 21,7, Расходсоды общий 95,558 г на 1 л элюата. Составжелезо-медного концентрата, ,: медь43,84; железо 0,63; кальций 0,71, Выходтвердого 27,172 г на 1 л элюата, извлечение15 100. Состав и выход никелевого концентрата совпадают с приведенным в примере1, Концентрат первой стадии направляли напереплав с получением серебряного концентрата с содержанием основного компо 20 нента 91 - 93 , Железо-медный концентратперерабатывали на железный концентрат имедный купорос, Выход и состав железногоконцентрата совпадают с приведенными впримере 1, Выход медного купороса 47,437.25 г на 1 л элюата, извлечение 100 , Содержание основного вещества 98,61, нерастворимый остаток 1,34, примесей железа,кислоты, мышьяка не обнаружено. Медныйкупорос не соответствует нормам ТУ 19347 -30 84, не является товарным продуктом и подлекит переработке впирометаллургическом цикле с потерямиокисленной меди 20 - 80%. Промытый водойкатионит содержал, г/л: натрия,44,14; каль 35 ция 0,345, что соответствовало натриевокальциевой форме катионита (см. примеры1 - 4). Катионит использовали в следующем .цикле (см, настоящий пример).П р и м е р 6. Процесс проводили в40 условиях, приведенных ь примере 1, за исключением того, что насыщенный металламикатионит обрабатывали раствором 276,3 г/лсульфата натрия до прекращения десорбции металлов. Выход, состав продуктов,45 концентратов, осадка и результаты его переработки аналогичны приведенным в примере 1,П р и м е р 7, Процесс проводили вусловиях, приведенных в примере 1, за иск 50 лючением того, что насыщенный металламикатионит обрабатывали раствором 388,5 г/лсульфата натрия до прекращения десорбции металлов. Выход, состав продуктов,концентратов, осадка и результаты его пе 55 реработки аналогичны приведенным в примере 1.П р и м е р 8. Процесс. проводили вусловиях, приведенных в примере 5, за исключением того, что насыщенный металламикатионит обрабатывали раствором 276,3 г/л1731847 Составитель О.СтолярТехред М.Моргентал Редактор М.Янкович Корректор И.Муска Заказ 1559 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 сульфата натрия до прекращения десорбции катионов металлов, Выход, состав продуктов, концентратов, осадка и результаты его переработки аналогичны приведенным в примере 5. 5 П р и м е р 9, Процесс проводили в условиях, приведенных в примере 5, эа исключением того, что насыщенный металлами катионит обрабатывали раствором 388;5 г/л 10 сульфата натрия до прекращения десорбции катионов металлов. Выход, состав продуктов, концентратов, осадка и.результаты его переработки аналогичны приведенным в примере 5. 15 Как показали результаты испытанйй, предлагаемый способ обеспечивает разделение кальция и тяжелых металлов на стадии десорбции; разделение кальция и 20 натрия на стадии растворения осадка сульфатов; снижение расходов на повышение качества продуктов за счет исключения операций кондиционирования; снижение расхода реагента-осадителя до 95,046 г/л:25 ,против 95,558 г/л по известному способу, или 0,54%. Формула изобретения Способ переработки растворов, содержащих катионы металлов, включающий фильтрование раствора через слой сульфокатионита в водородной форме с переводом металлов в фазу катионита и утилизацию фильтрата, обработку насыщенного металлами катионита концентрированным раствором сульфата натрия, утилизацию элюата с получением металлсодержащих продуктов, отл ича ю щи й ся тем,что, с целью удешевления процесса и повышения качества металлсодержащих продуктов, сульфокатионит после обработки раствором сульфата натрия дополнительно обрабатывают раствором серной кислоты концентрации 94,2-315,6 г/л с получением элюата, содержащего катионы кальция и натрия, осаждают последние в виде смеси сульфатов путем высаливания серной кислотой и/или термообработки элюата, осадок сульфатов обрабатывают водой и отделяюттвердый сульфат кальция от раствора сульфата натрия, а маточный раствор осаждения сульфатов и раствор сульфата натрия используют повторно на десорбции металлов с сульфокатионита.