Способ извлечения металлов из кислых растворов экстракцией

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 119) 111 А В 3/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кубовыхводой является удешев- можность обеспеаллов из бедных л чения извлечения ме растворов.Поставленная цел что в способе иэвле кислых растворов эк ными изокислотами сатомов более двадца ем кислотности раст достигния ме ется тем, аллов из карбоноглеродных лировани- оокисью а числом и с о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54)(57) 1, СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ ЭКСТРАКЦИЕЙкарбоновыми изокислотами с числом углеродных атомов более двадцати с регулированием кислотности раствора гидИзобретение 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 металов из кислых растворов синтетическими карбоновыми кислотами.Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату яйляется способ извлечения металлов из кислых растворов экстракцией карбоновыми изокислотами с числом углеродных атомов более двадцати с регулированием кислотности раствора гидроокисью металла,роокисью металла, о т л и ч а ю ш,и йс я тем, что, с целью удешевленияпроцесса и возможности обеспечения извлечения металлов из бедных растворовв качестве экстрагента используют растворы кубовых остатков производствасинтетических жирных кислот.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю "щ и й с я тем, что используют преимущественно 5-207-ные растворыостатков в несмешивающемся срастворителе,3. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью предотвращения эмульгирования экстрагента,повышения степени извлечения металлови создания необходимой кислотностираствора используют гидроокись кальНедостатками этого способа является то, что масштабы производства вышеуказанных кислот невелики, а также то, что,способ используется для богатых растворов с содержанием 3 2,5 г/л металлов.Целью изобретенияение процесса и возметалла, н качестве экстрагента используют растворы кубовых остатков(КО) производства синтетических жирныхкислот а также тем что преимущестУ Фненно используют 5-207-ные растворыкубовых остатков с несмешивающемся сводой растворителе, и с целью предотвращения эмульгиронания экстрагента,повышения степени извлечения металлови создания необходимой кислотности раствора используют гидроокись кальцияВ состав КО входят окси- и изокислоты,дикарбоновые кислоты с числом углеродных атомов более 20 н количестве70-857 и неомыляемые - парафиновыеуглеводороды. Стоимость КО составляет60 руб за 1 т, масштабы произнодстна -десятки тысяч тонн в год. Часть кубовых остатков сжигают н качестве мазут=,0ного топлива, так как производствоКО превышает спрос на них.Сущность предлагаемого способа заключается в том, что кисльй нодньйраствор металла перемешивают с экстра гентом - раствором КО в несмешивающимся с водой растворителе, напримеркеросине, органический слой отделяют.,и металл реэкстрагируют н водную фазуразбавленным раствором минеральнойкислоты Зкстракция протекает по катионообменному механизму, которьй нобщем виде можно представить уравнениемП.Ме + и ГНСООН) - 1 ЯСОО) Ме, +пННаличие в КО карбоновых кислот с большой молекулярной массой приводит кобразованию труднорастворимых н водеметаллических мыл и высоким коэффицид 0ентом распределения их между воднойи органической фазаи, В результатевозможна экстракция металлов из оченьбедных растворов, например сточныхвод, содержание металлов н которых45составляет 30-140 мг/л,Для расчета емкости КО необходимоопределить для них кислотное число,Например, для КО с плотностью0,92 г/смз и кислотным числом, равным69 мг КОН на 1 грамм КО емкость рав 50на 1,23 г-экв Ме "на 1 кг или1,13 г-экв/л (в случае меди около35 г/л). Однако 1007.-ные КО применятьдля экстракции трудно из-за значительной температуры плавления их, равной 55+45-52 С При использовании раствораКО н керосине удовлетворительное разделение фаз наблюдается при содержании в органической фазе 6-8 г/л металла и менее, в зависимости от экстрагируемого металла и рН раствора. Этосоответствует емкости экстрагента,содержащего 150-200 г/л кубовых остатков. Соотношение фаз Ч;Ч , преи -мущестненно и пределах от 1:10 до1:б 0, берут таким, чтобы количествокарбоновых кислот соответствовалостехиометрическому (см. уравнение 1),При большом избытке КО ухудшается селектинность извлечения, при недостатке образуется флотируемый на границераздела осадок, ухудшающий разделениефаз При экстракции из очень разбавленных растворов для улучшения селектинности содержание 1(О можно уменьшить, например до 50 г/л.Результаты экстракции металлов167.-ным раствором КО в керосине отличаются при добавлении Г 1 аОН или Са(ОН)для создания необходимой кислотности(табл, 1),Са(ОН) имеет определенные преимущества по сравнению с ГГаОН: значительно дешевле, не дает эмульсий с КО,степени извлечения при его применениивыше на 1-47, При использовании ИаОНэмульгирование КО начинается при рН )6,3 - 6,5,На фиг 1 представлены кривые зависимости экстракции (Г) от рН раствора при добавлении Са(ОН).,:1-Ееэ,2 - ц 2 3-А 1+, 4-Хп 2+ 5-И 12 б-Сц 2 фВ табл, 1 под этими же номерами данысодержания соотношения металлов висходном родном растворе и соотношение фаз, Продолжительность экстракции 2 мин (У 6 - 3 мин). Из табл.и фиг, 1 следует, что при концентрациях одного порядка металлы располагаются н следующий катионообменньйряд: Ге, Сц , А 1 ф, Хпф Г 11+По кривым экстракцйи (фиг, 1) рассчитаны ориентировочные значения коэффициентов разделения (/3), которые оказались равными: (Ре-Сц) 40, (Сц-Еп)60, (Сц-И 1) 300, (Реп) 900. Наличиекатионообменного ряда и рассчитанныевеличины коэффициентов разделенияподтверждают возможность примененияКО для разделения металлов экстракцией,На фиг, 2 представлены кривые зависимости степени экстракции (Е) отрН раствора при добавлении ИаОН Соотношение фаз равно 1:12,5 (Х" 5 - 1;40),ГГродолжительность экстракции 2 мин(В 5 - 3 мин) Концентрации металлов в водной фазе перед экстракцией, г/л: Рез+ 0,25 (Р 1), Сц 2 ф 0,41 (Р 2) 2 п+ 0,43 (Иф 3), МР+ 0,20 (У 4). Сп" 0,10 (В 5). Из сравнения с фиг. 1 видно, что при использовании БаОН максимальные степени извлечения получают при более высоких значениях рН, чем с Са(ОН)2.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 вьпцелачивания, из рудных вод и т.д., 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 0,5-1 М растворами Н,ЯО, НС 1, особенно при подогревании до 50-60 С.П р и м е р 1. Извлечение меди из сточных вод (из искусственного раствора). В мерную колбу емк. 100 мл вносили стандартный раствор сульфата меди, 8 мл насыщ. раствора гидроокси кальция и воды до 61 мл. Концентрация меди в конечном объеме 41,3 мг/л. Добавляли 1,0 мл 167-ного раствора КО в. керосине и экстрагировали 3 милль Значение рН раствора равно 5,5, После расслоения фаз отбирали пипеткой часть водного раствора и определяли медь экстракционно-фдтометрическим методом с 2,2-дихинолином. Найдено, меди 6,3 мг/л. Степень извлечения - 84,5 Ж,П р и м е р 2, Концентрирование никеля. В мерную колбу емк. 100 мл вносили стандартный раствор сульфата никеля, 1,3 мл 0,4 н. ЯаОН и воды до 28261 мл, Раствор содержит 205 мг/л никеля, Добавляли. 5,0 мл 163-ного раствйра КО в керосине и встряхивали 2 мин,Значение рН раствора равно 6,0. Найдено после экстракции в водной фазе16 мг/л никеля трилонометрическим методом с индикатором ксиленоловым оранжевым при рН 4,7. Степень извлечения92,27.П р и м е р 3. Коэффициент разделения меди и железа. В мерные колбыемк.100 мл вносили растворы сульфатовмеди и железа (+3), насьпценный раствор 15 гещроокиси кальция (10 30 мл) и водыдо 62 мл. Растворы содержали по,0,24 г/л железа и по 0,20 г/л меди,Проводили экстракцию 2 мин 5,0 мп137-ного раствора КО в керосине. Пос ле расслоения фаз отбирали пипеткойоколо 25 мл водного раствора и.измеряли рН. В аликвоте 10,0.мл определялижелезо трилонометрическим методом синдикатором сульфосалициловой кис лотой при рН 3. Во второй аликвоте10,0 мл определяли медь спектрофотометрическим методом в виде медно-аммиачного комплекса после отделения .оставшегося железа фильтрованием в 30 виде Ге(ОН). Полу.енные результатыпредставлены в табл. 2.Полученный при рН 4,1 коэффициентразделения; р = 56 достаточно хорошосовпадает с вычисленным по кривымэкстракции (р 40), что свидетельствует о возможности разделения железа имеди с помощью экстракции кубовыми остатками.Таким образом, кубовые остатки мо гут найти широкое применение для извлечения металлов из промьппленных растворов, из сточных вод и для разделения металлов экстракцией. При использовании Са(ОН) способ представ ляет практический интерес прежде всего для металлов, стоящих в катионообменном ряду, найденному для карбоновых кислот, до кальция (т.е. для ВР+,ЗЬэ+, РЬ 2+, Сгз", Сц 2+, Еп 2 и дру гих)963282 Та блица 1 Степень извлечения 7, придобавл.; рН полуэкстракции при добавлеФУп/и ние мении: талла,г/л БаОН Са(ОН) ИаОН Са(ОН) 3,2 4,1 4,4 4,91 4,8 4,3 1;12,5 96 92 161 1:40Таблица 2 рН растворапосле 1(оэффициенты распределения о Коэффициентразделе-ния р =едактор С. Титова Техред Л,Олийньн Корректор л Подписное ГКНТ СССР ениям и открытиямкая наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 аказ 3083ИИПИ Государственного113035,Тиражмитетасква,91о изобр35, Рауш