Способ реэкстракции металлов из органической фазы

Союз СоветсккхСоциапмс тически кРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1,742476(28)Приоритет по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ РЕЭКСТРАКЦИИ МЕТАЛЛОВ ИЗ ОРГАНИЧЕСКОЙ ФАЗЫИзобретение относится к гидрометаллургии, в частности к технологии жидкостной резкстрак. ции металлов, и может быть использовано для переработки металлсодержащих органических экстрактов с целью извлечения из них и разделения металлов - членов ряда рН гидролиза,5 а также для регенерации экстрагента.Известен способ реэкстракции металлов из органической фазы, включающий обработку органической фазы постоянным электрическим1 О током в электролите - водном растворе неорганического соединения (минеральной кислоты) 111Недостатком этого способа является агрессивность, токсичность и относительная его дороговизна, связанная с необходимостью использования15 токсичных, агрессивных реагентов - минеральных кислот, их транспортировки, хранения, приготовления растворов необходимой концентрации.Цель изобретения - исключение агрессивности и токсичности процесса.20Поставленная цель достигается тем, что в качестве электролита используют раствор соли щелочного или щелочноземельного металла и процесс ведут с разделением анодного и катод. 2ного пространств диафрагмой, причем систему органическая фаза - электролит помешают в анодное пространство.Способ осуществляется следующим образом.Металлсодержащий органический экстракт заливают в анодную зону диафрагменного электролизера, содержащую электролит из щелочной или щелочноземельной соли (сульфаты, нитраты, хлориды натрия, калия, магния и т. д., имеющие широкое естественное распространение). За счет разности в плотностях органическая фаза располагается над анолитом (электролитом анодной зоны), рециркулирующим в анодной зоне через органическийслой с помощью насоса, При правильно выбранном режиме рецирку. ляции органическая фаза не увлекается вместе с анолитом, а неизменно располагается над ним. Катодом служит любой электропроводящий ма. териал. Анод выбирают нерастворимым (например графитовым, угольным и др,) или растворимым (из того или иного металла).В отношении состава электролитов и типа применяемой диафрагмы способ имеет следующие особенности. Поскольку резкстракция осущест3 74247вляется в анодной зоне, электролизер долженбыть обязательно диафрагменным. В качестведиафрагмы может служить как анионитная,так и катионитная мембрана. При использовании анионитной мембраны в качестве католитя(электролита катодной зоны) применяют раствор (предпочтительно насыщенный) щелочнойили щелочноземельной соли; при этом состави концентрация анолита значения не имеет(возможно использование более слабого раствора той же соли, что и в католите). При использовании катионитной мембраны в качестве анолита применяют раствор (предпочтительно насыщенный) щелочной соли; при этом состав иконцентрация католита значения не имеет (возможно использование более слабого растворатой же соли, что и в анолите).При наложении на систему постоянного электрического тока в анолите накапливаются избыточные Н ионы (величина рН при этом снижается до 1,5-2,5), которые при рециркуляциианолита через оптический слой вызывают Реэкстракцию металла, Последний, соединяясь спротивоионом - аиионом кислотного составасоответствующей соли (например 80 д ), образует растворимую в воде соль реэкстрагируемого металла, При этом реэкстрагируемый металлпереходит в водную фазу в виде раствора солиминеральной кислоты, Органическая фаза приэтом заряжается в Н форму, Поскольку образование реагента, вызывающего реэкстракциюметалла, и реэкстракция металла протекаютодновременно, так как они совмещены вовремени и в аппарате, то накопление в реэкстракте избьггочной (свободной) кислотности про 35тив стехиометрии на содержащиеся в растворекатионы исключено: сколько реэкстрагентаобразуется, столько и расходуется на реэкстракцию.Получаемые растворы называются кислыми кейт.рализованными (ие содержащими свободной4 Окислоты), величина рН таких растворов 2-3,но все авионы эквивалентно связаны с катионами металлов,Количество и концентрация ионов водорода,45 образующихся в анодной зоне (а следовательно, и количество реэкстрагированного металла, т.е. степень реэкстракции металла), в соотгетствии с законом Фарадея определяется количеством пропущенного через электролит электрического то 50 ка, Величина электродной (Э л) или объемной (Эоб) плотности тока пРи этом значениЯ не имеет, ее можно изменять в широких пределах (в общем случае Ээл или ЗобО,А/м ). При рунном электролите и данной силе тока степень реэкстракции металла из органической55 фазы определяется только продолжительностью электрообработки, Минимально необходимая плотность тока определяется визуально по началу разряда газов на электродах: водорода на като.де и кислорода на аноде.Скорость, степень и интенсивность реэкстрак.ции регулируют изменением электродной илиобъемной плотности тока, временем электрообработки, соотношением объемов анолит:металлсодержащий органический экстракт. Первый фактор дает возможность растянуть или сжать во времени процесс реэкстракции и таким образом обеспечить необходимую степень селекции металлов из органической фазы и скорость реэкстрак.ции. Второй фактор позволяет осуществить про. цесс реэкстракции в непрерывном режиме, легко поддающемся автоматизации и обеспечить заданную степень реэкстракции, Третий фактор призван обеспечить необходимую степень обогащения реэкстракта целевым (реэкстрагируемым) металлом.В результате электрохимической обработки металлсодержащего органического экстракта получают регенерированную органическую фазу, а в качестве реэкстракта - водный раствор минеральной соли реэкстрагируемого металла, При обработке коллективных экстрактов, содержащих группу металлов, реэкстракцию ведут стадиально. Сначала получают реэкстракт наименее кислого из металлов, содержащихся в. органической фазе, затем второй реэкстракт с более кислым металлом и т.д. до полнбй регенерации экстрагента,;Газообразные продукты способа реэкстракции не токсичны, на катоде - водород, на аноде - кислород.Нижеследующие примеры охватывают практи. чески весь ряд рН гидролиза, на левом фланге которого йаходится 3-валентное железо, на правом - магний. Медь занимает промежуточное положение.П р и м е р 1, Бескислотная реэкстракция меди из органического экстракта, содержащего медное мыло.В анодную зону диафрагмеиного электролизера (мембрана катионитная МК), заполненную электролитом из сульфата натрия, вводят 100 мл медного мыла синтетических жирных кислот промышленной фракции Ст - Сч с содержанием меди в органической фазе около 36 г/л. Анод - графитовый, катод - из нержавеющей стали, Анолит - насьпценный при 19 С раствор сульфата натрия с плотностью 1147 г/дм, Объем анолита - 475 мл. Католит - раствор той же щелочной соли с концентрацией сульфата натрия 100 г/л. Объем католита - 250 мл.Электрообработку медного экстракта ведут при силе тока ЗА (катодиая ппотность тока 232 А/м, анодная - 294 А/м) и напряжении 5 В в течение 4 ч.В результате медь реэкстрагируется в водную фазу, а органическая фаза оказывается регенери5 742476 Ьрованной для повторного использования (плот- полннтельно обрабатывают раствором сернойность органической фазы после реэкстракцни рав кислоты до рН водного раствора 0,65 и в папу.на исходной плотности). С целью контроля ченном контрольном реэкстракте определяют содер.степени электролитнческой реэкстракцнн меди, жанне меди, Баланс меди по продуктам электроорганическую фазу после электрообработки до- литической реэкстракции приведен в табл.1,Таблица 1 Иэвлечеход, Содержание ме 1 едный1 Исходныиэкстракт 36,425 3,6425 Электраппическиймедный резкстракт 475,0 7 3,6385 99,89 Регенерироорганическфаза 0 онтрольныймедный экстракт 0,004 О, 1 100,0 0,04 Как видно из приведенных данных реэкстраасции меди составляет 99,8 временным получением резкстракта ной кислопюсти (рН около 2,5). орга.425 мл степень с однобез иэбыточИсходный маг вый экстракт,00 200 на. П р и м е р 2. Бескислотная реэкстракция ьягния из органического экстракта содержалего 3 магнезиальное мыло,В аппаратурных условиях и режимах электро- обработки, идентичных примеру 1, реэкстракции подвергают 100 мл магнеэиального мыла той же фракции Ст - Са с содержанием магния в нической фазе 6,46 г/л. Обьем анолита - католита - 275 мл. Время реэкстракции - 2 ч 50 мин, Весь матний из органической фазы переходит в водный реэкстракт с рН около 2,0, Дополнительнаяконтрольная сернокислотная резкстракция органической фазы после электролитической резкстракции) не выявляет магний в контрольном реэкстракте с рН 1,. Баланс магния по продуктам электролитнческой реэкстракции приведен в табл. 2.Таблица 2Исходный желеныи экстракт 100,0, 5,3 0,530 100,00 Электролитическнижелезныйреэкстракт 325,0 1,62 0,526 99,24 Регенерированнаяорганическаяфаза . 100,0 й желе онтр ныи реэкстракт. Селективн меди из колло электр МК), ом сульф коллектив Заказ 3 55 ного 89/7"Пат т П 7424П р и м е р 3, Бескислотная реэкстракция железа из органического экстракта, содержащего железное мыло.В аппаратурных условиях и режимах элект. рообработки, идентичных примеру 1, реэкстрак. ции подвергают 100 мл железного мыла той же фракции С - С 9 с содержанием железа в органической фазе 5 3 г/л. Объем анолита - 325 мл (насыщенный раствор сульфата натрия), католита - 340 мл (раствор сульфата натрия 10 100 г/л), Продолжительность реэкстракции - 2 ч. Практически все железо переходит в водную фазу. Полнота электролитической реэкстракции с учетом контрольной сернокислотной реэкстракции составляет 99,24%, Баланс железа по продуктам электролитической реэкстракции приведен в табл. 3.Таблица 3 В приведенных примерах 1.3 показана принпиальная возможность бескислотной электролитической реэкстракции металлов с получением нейтрализованных (не содержащих свободной кислотности) кислых реэкстрактов. При необходнмости одновременного концентрирования соот ношение объемов органической фазы и анолита при реэкстракции подбирается таким образом, чтобы обеспечить необходимую степень обогащения реэкстракта. медно-железного экстракта.В анодную зону диафрагменнолиэера (мембрана катионитоваязаполненную насыщенным растворнатрия (анолит), вводят 100 млЦНИИПИ 76 8(полученного электрол итически) медно. желез.ного мыла с содержанием меди -34 г/л и железа - 5 г/л. Анод - графитовый, катод - иэнержавеющей стали. Соотношение объемов ано.лита и медно. железного экстрата 1,14:1, Като.лиг - раствор сульфата натрия с концентрацией20 г/л. Электрообработку медно- железногоэкстрата ведут при силе тока ЗА, напряжении8,4 В в течение 1 ч.В результате медь полностью реэкстрагируетсяв водную фазу с рН 2,4, По данным химическо.го анализа содержание железа в медном реэкстракте - 0,5 г/л при содержании меди около30 г/л, что свидетельствует о высокой селективности разделения.При использовании растворимого анода реэкстракция осуществляется за счет образованияв объеме анолита растворимой соли более кислого металла по отношению к реэкстрагируемому, Например, при необходимости реэкстраги.ровать никель из органической фазы следуетприменить анод из более кислого металла, например, меди, При анодном оастворении медив анолите иэ щелочной или щелочноземельнойсоли в объеме анодного п 1 юстранства образуется сульфат меди, который, в соответствии срасположением меди и никеля в ряду рН гидролиза, вызывает реэкстракцию никеля иэ органической фазы в водную в виде сульфата никеля. Органическая фаза при этом заряжаетсяв медную форму.Использование способа резкстракции металловиз органической фазы обеспечивает исключениерасхода минеральных кислот или других модиби.каторов рН среды реэкстракции (реэкстрагентыне подаются извне, а образуют в самом процессе реэкстракции), уменьшение за счет этоготоксичности и агрессивности процесса и удешевление его,Формула изобретенияСпособ реэкстракции металлов из органической фазы, включающий обработку органическойфазы постоянным электрическим током в электролите - водном растворе неорганическогосоединения, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью исключения агрессивности и токсич.ности процесса, в качестве электролита исполь.зуют раствор соли щелочного или щелочноземельного металла и процесс ведут с разделением анодного и катодного пространств диафрагмой, причем систему органическая фаза -электролит помещают в анодное пространство.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР по заявкеУ 2096429, кл, С 22 В 3/00, 1974.Тираж 694 ПодписносУжгород, ул, Проектная,4