Способ извлечения кадмия из аммиачных растворов

Сфез Советскик Социанистическив РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 870472(63) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 04.12,79 (21) 2846110/22-02 с присоединением заявки й 9(23) ПриоритетОпублмковано 07.1031, бюллетень Й 9 37 Дата опубликования описания 071081(51) М. Кл. С 22 В 17/04 Госудврственнай комитет ССС.Р но девам изобретениЯ н откратнЯ(72) Авторы изобретения Р,А. Алекперов, З.З. Агаев, Р.Н. Юсубфв - - - и Ф.А. Гаджиев Институт неорганической и физической химии АН Азербайджанской ССР(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАДМИЯ ИЗ АММИАЧНЫХРАСТВОРОВ Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов к выделению кадмия из сложных аммиачных растворов, содержащих цинк, медь и никель экстракцией органическими растворителями.Известен способ извлечения кадмияэкстракцией органическим растворителем при рН = 9-11, содержащим раствор 4-алкил(С 9 - СВ)-фенола 1.Недостатком известного способаявляется то, что 4-алкил(С 8-С 9) -Фенол экстрагирует кадмий при высокой концентрации аммиака в водномрастворе, и даже при этом не достигается полнота его извлечения, например, при концентрации аммиака0,1 М извлекается всего 80, а приконцентрации более 2 М аммиака (т.е.в 20 раз более)-не более 96%, а так.же то, что 4-алкил(СВ-С 9) при указанных условиях экстрагирует такжецинк, т.е. не достигается селективное извлечение кадмия,Целью изобретения является повышение степени извлечения кадмия иселективности процесса,Поставленная цель достигается тем,что в способе извлечения кадМия изаммиачных растворов экстракцией органическим растворителем при рН=9-11,содержащим раствор 4-алкил (С -С 9)- Ьфенола, в качестве органического растворителя используют смесь 0,251,0 М раствора 4-алкил(С 8-СВ)-фенолаи нафтеновой кислоты в керосине присоотношении 4-алкил(СВ-С 9)-фенола ннафтеновой кислоты, взятом в пределах (4-6):1, а также тем, что зкстракцию ведут из аммиачных растворов,содержащих 65-80 г/л сульфата аммонияСущность способа заключается втом, что водно-аммиачные растворы 15 содержащие кадмий, а также другие металлы, например, цинк, медь, никельи аммонийные соли, при рН=9-10 обрабатывают раствором 4-алкил(СВ-С 9)- Фенола в смеси с нафтеновой кислотой 20 в керосине при соотношении Аф:НК=4- б:1, перемешиванием в течение 2 минПри этом кадмий полностью, с высокимкоэффициентом распределения и селвктивно переходит в органическую фазу, 25 а остальные элементы о таются в.водном растворе.Цинк, частично экстрагирующийся .совместно с кадмием в органическуюфазу, удаляется из экстракта промыв кой раствором (НН 4)1 БО (80-132 г/л).Кадмий из органической фазы реэкстрагируется эквивалентным количеством минеральной кислоты(Н 804 илиНС 1),Степень извлечения кадмия из аммиачных растворов 4-алкил(С-С 9)фенолом в смеси с нафтеновой кисло,той при равных условиях увеличивается в 800-1200 раз по сравнению с4-алкил(С.-С 9)"фенолом и в 400-600раз по сравнению с нафтеновой кислотой. При этом улучшается также процесс экстракции; фазы расслаиваютсябыстро и не проиоходит образованияэмульсии; 4-Алкил(СЗ-С 9)-фенол и нафтеновые кислоты являются дешевымипромышленными продуктами.Для подтверждения эффективностииспользуемой смеси в .табл,1 приведены сравнительные данные по извлечению кадмия из аммиачных растворовв отдельности 4-алкил(СВ-,Сз)-фенолом(АФ), нафтеновой кислотой (НК) исмесью 4-алкил(Сз-Сз)-фенола и нафтеновой кислоты при различных их соотношениях.Из приведенных данных сЛедует,что извлечение кадмия из аммиачныхрастворов в широкбм интервале рН раствора раствором 4-алкил(Сз-Сз )-Фенола в смеси с нафтеновой кислотой вкеросине при их различных соотношениях значительно больше, чем при извлечении его в отдельности 4-алкил(Сз-С 9 )-фенолом и нафтенэвой кислотой.Максимальный положительный эффектпри извлечении кадмия из аммиачныхрастворов раствором 4-алкил(С-С 9)Фенола в смеси с нафтеновой кислотойнаблюдается при соотношении 4-алкил(С"Сз)-фенола и нафтеновой кислотыв пределах(4-б):1. Коэффициенты распределения кадмия в случае использования смеси, взятой в указанных соотношениях в пределах рН 9,5-10,0(0,01-0,05 М аммиака) в 400-600 разбольше,чем при извлечении его в идентичных условиях в отдельности с 4"алкил (Св-Св) -Фенолом и нафтеновойкислотой. В случае использованиясмеси 4-алкил(Сз-,С)-фенола и нафтеновой кислоты, где содержаниенафтеновой кислоты близко или пре"вышает содержание 4-алкил(СЗ-С 9)фенола, эффективность извлечения кадмия не очень высока, причем, при использовании такой смеси (НК АФ=1:1)при высоких значениях рН (больше 9)Фазы сильно смешиваются и осуществле"ние процесса становится невозможным.Изменение общей концентрации экстрагента (смесь 4-алкил(С 9-С 9)-фенола.с нафтеновой кислотой) в керосине в пределах от 0,25 до 1 М/л ссохранением соотношения алкнлфенолаи нафтеновой кислоты в интервале 4:1 б:1 не влияет на степень извлечениякадмия иэ аммиачных растворов, Подтверждающие данные о влиянии общей концентрации экстрагента (смесь 4"алкил(СЗ-СЗ)-фенол с нафтеновой кислотой) в керосине на степень извлечения кадмия приведены в табл. 2.При использовании раствора 4-ал,кил(С 8-Сд) -фенола в смеси с нафтеновой кислотой, при соотношениях АФНК 4:1- 6:1, достигается не только высокая степень извлечения кадмия, нои резко повышается селективность егоизвлечения из сложной смеси, например,из раствора, содержащего цинк,. медьи никель. В табл. 3 приведены данные по извлечению кадмия, цинка меди и никеля в идентичных условиях раствором 4-алкил(Сз-СЗ)-фенола, содержащим нафте" новую кислоту при различных соотношениях АФ:НК(2-8:1). 5 Щ Из данных табл. 3 видно, что при равных условиях коэффициенты распре" деления металлов резко изменяются при экстракции их различными смесями АФ:НК. Несмотря на то, что коэффициент распределения кадмия относительно высок также при экстракцииего со смесью АФ:НК 2:1 и 8:1, однако эти смеси проявляют меньшую селективность по отношениюкадмию.Как показывают представленные данные, наибольшую селективность приизвлечении кадмия из аммиачных растворов проявляют смеси экстрагентовАФ:НК 4:1 и 6:1. При экстракции кадмия этими смесями коэффициент рас"пределения кадмия в 200-400 раз больше, чем коэффициент распределения осЗО 35 ется при указанной концентрации аммоний-сульфата в исходном растворе,В табл. 5 приведены данные по из влечению кадмия и сопутствующих металлов (Еп, Сц,И 1) из раствора, содержащего 65 г/л (ИН 4)1804 смесью 60 тальных элементов.Селективность извлечения кадмиясо смесью 4-алкил(СВ-СЗ)-Фенола и 40 нафтеновой кислоты, взятых при мольных соотношениях АФ:НК=4:1, резко повышается в присутствии в водном растворе аммонийных солей, например (1 И) ЯО,В табл4 представлены данные поизвлечению кадмия и цинка из аммиачных растворов, содержащих различное количество сульфата аммония смесью 4-алкил(СВ-С)-фенола с нафтеновыми кислотами, взятых при,мольном соотношении (4:1) в керосине.Из данных табл. 4 видно, что коэф,фициенты разделения кадмия и цинка при наличии в водном растворе сульФата аммония увеличиваются. Наиболее 55 высокое значениекоэффициента разделения достигается при концентрации сульфата аммония от 65 г/л до 80 г/л.Поэтому отделение кадмия от других сопутствующих элементов осуществля55 4-алкил(С 8-С)-фенола с нафтеновой кислотой в керосине, взятой в соотношениях Аф:НК(4:1) .Как видно из результатов, приведенных в табл. 5, степень извлечения кадмия из аммиачных растворов, содержащих 65 г/л(МН 4)ЯО 4 при однократной экстракции с укаэанной смесью (АФ:НК=4:1) довольно высокая. Извлечение примесей (2 п,Си,И 1), сопутствующих кадмию, при этих условиях не превышает одного процента от их исходного количества и они полностью остаются в водном растворе.Эффективность способа извлечения кадмия из аммиачных растворов смесями 4-алкил(С-С)-Фенола с нафтеновой кислотой, взятой при соотношениях Аф:НК(4-6);1 проверена в лабораторных условиях как из искусственных, так и из промышленных растворов.,Ниже приводится несколько примеров 20 осуществления способа отделения кадмия из водно-аммиачных растворов экстракцией раствором 4-алкил(С -С )- фенола с нафтеновой кислотой в соотношениях Аф:НК=(4-6):1 в керосине 25П р и м е р 1. в 100 мл водного раствора, содержащего, г/л:кадмий 0,62; цинк 0,501 медь 0,37,(БН 4)ЯО 4 65, нейтрализуют с добавлением аммиака до значения рН 9,0 и контактируют с 25 мл 0,25 М раствором 4-алкил(С 8-С 9)-Фенола в смеси с нафтеновой кислотой в керосине при соотношении АФ:НК=4:1 с перемешиванием в течение 2 мин. После разделения водной фазы ее отделяют от органической и снова производят вторую экстракцию с новой порцией экстрагента. При этом после первой экстракции извлекается 0,56 г кадмия, что составляет около 94 от его исходного содержания. 40 После двухкратной экстракции в органическую фазу переходит 0,614 г кадмия, составляющего более 99 исходного кадмия. Из .органической фазы кадмий реэкстрагируют равным объемом 0,3 М раствором НЯО 4. перемешиванием фаэ в течение 5 мин. Реэкстракт содержит 0,614 г кадмия. Все остальные металлы остаются в рафинате.П р и м е р 2. В 100 мл водного раствора, содержащего, г/л:кадмий ф 1,25 у цинк 1,01 медь 0,75, (ИН 4)ЯО 4 65, нейтрализуют с добавлением аммйака до значения рН 9,0 и контактируют с 25 мл 1,0 М раствором 4-алкил (С 8-С 9)-фенола в смеси с нафтеновой кислотой в керосине при соотношении Аф:НК=4:1 с перемешиванием в течение 2 мин . После разделения водной Фазы ее отделяют от органической и.снова производят вторую экстракцию с новой б 0 порцией экстрагента. При этом после первой экстракции извлекается 1,17 г кадмия, что составляет около 94 от его исходного содержания. После двукратной экстракции в органическую фазу переходит 1,24 г Сй, составляющего более 99 исходного кадмия. Из органической фазы кадмий реэкстрагируют равным объемом 0,3 М раствора Н 1 ЯО 4, перемешиванием фаз в течение 5 мин. Реэкстракт содержит 1,24 г кадмия. Все остальные металлы остаются в рафинатеП р и м е р 3. К 100 мя раствора, содержащего, г/л : кадмий 1,251 цинк 1,0; никель 0,75; медь 0,78 и(ИН 4)ЯО 4 65, добавляют аммиак до значения рН 10. Затем его контактируют с 25 мл 1,0 М раствором 4-алкил (С 8-С 8) -фенола в смеси с нафтеновой кислотой в керосине при соотношении Аф:НК=6:1 с перемешиванием в течение 2 мин. После однократной экстракции в органическую фазу переходит 1 15 г1 кадмия, что составляет 92 кадмия, имеющегося в исходном растворе.При этом цинк, никель и медь полностью остаются в водной фазе. После второй ступени экстракции в органическую фазу экстрагируется 1,24 г кадмия, что составляет 99 кадмия, содержащегося в исходной смеси. Кадмий из органической фазы реэкстраги-, руется равным объемом 0,3 М НЯО 4 или НС 1 и полностью очищается от примесей - цинка, никеля и меди.П р и м е р 4, К 100 мл раствора, содержащего, г/л : кадмий 0,62, цинк 0,50, никель 0,37, медь 0,39 и (ИН 4)ЯО 4 65, добавляют аммиак до значения рН 10. Затем его контактируют с 25 мл 0,25 М раствором 4-алкил(С 8-Сз) -фенола в смеси с нафтеновой кислотой в керосине при соотношении Аф:НК=6:1 с перемешиванием в течение 2 мин, После однократной экстракции в органическую Фазу переходит 0,57 г кадмия, что составляет 92 кадмия, имеющегося в исходном растворе. При этом цинк, никель и медь полностью остаются в водной .Фазе. После второй ступени экстракции в органическую фазу экстрагируется 0,618 г кадмия, что составляет более 99 кадмия, содержащегося в исходной смесиКадмий из органической Фазы реэкстрагируется равным объемом 0,3 М НЯО 4 или НС 1 и полностью очищается от примесей - цинка, никеля и меди.П р и м е р 5.200 мл произвбдственного раствора, полученного после аммиачного выщелачивания окисленного цинкового концентрата, имеющего рН 9,5 и содержащего,г/л:кадмий 0,75;цинк 3; медь 0,45;(ИН)1 504 80, контактируют с 50 мл 0,5 М раствора 4-алкил (С 8-С 9)-фенола и нафтеновой кислоты в соотношениях Аф:НК=4:1 перемешиванием в течение 2 мин. После второй ступени экстракции из смеси извлекается более 98 кадмия. Реэкстрагированием кадмия из органической фа- зы 0,3 М раствором НЯО 4 и упарива 870472нием его получено 2,52 Ь сульфата кадмия, не содержащего примеси других металлов.-иТаким образом, при зкстракции, кадмия из аммиачных растворов кадмий количественно и селективно пе"реходит в органическую фазу, а остальные металлы (Еп, Сц, ИЦ, сопутствующие кадмию, полностью остаются в,водном растворе. Способ может бЫтьиспользован на гидрометаллургическихпредприятиях для извлечения и разделения кадмия.(чФ м о о о а о о м а ч ао о о В в л О о Фхлже ЯЦфе ,йоф Ц с Я л О ч Зн оодх д Х ож е цее ехЗ йхЯ хее ра И эхд нэо хнц дее ехн а е ооЗ ф Я с с о о 0 ф с с а м ч э а юс0 Фф м л а е с с о й 01 Ф ю лвсол Юсф фсм Осо баба ооюха СЧнсо СЧ Сй ССЪ с с о о фсЮ ф СЧ Ю с с Р. м1 1ьф ебдхбахОхе4 е ц О с с о р н л о о О . СО СЧ м хнхеЭх еФ цж ебф аЙ 0оюи а й о ф с с СЧ о17 870472 18 Таблица 5 Процент извлечения кадмия и сопутствунщнх материаловпри экстракции их смесями Аф:НК=4: 1 из водно-аммиачных растворов, содержащих 65 г/л(НН 4)804 (время перемешивания 2 мин, 7 Е гЧ = 6:1) Состав водного раствора рН водного раствора Процент извлечения металлов в органическую фазу Номер ра, створа Еп Сц 96,0 0,0 Са-Еп. 9,5 1,0 са-ы 92,0 10,0 0,0. 0,0 0,0 9,5 96,2 Са-гп-СцСап-СцСа-гп-Ы-Сц 3 91,6 0,0 10,0 0,0 96,1 0,0 0,0 96,1 1,0 Са-Е п-Сц-Н 1 0,0 90,4 0,0 0,0 10,0 са-сц 4 96,0 0,0 0,1 9,5 са-сц-н 1 О 1 92,4 10,0 формула изобретения РСоставитель Л. РякинаТехред С.Мигунова. Корректор Г. Огар Редактор С. Титова Заказ 8680/54 Тираж. 684 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патентфф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Способ извлечения кадмия из ам- Зф миачных растворов экстракцией орга- ническим растворителем при рН 9-11, содержащим. раствор 4-алкил(С 8-С 9)- фенола, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени извле-М чения и селективности процесса, в ка честве органического растворителя ис.пользуют. смесь 0,25-1,0 М раствора 4-алкил(с-Се)-фенола и нафтеновой кислоты в керосине при соотношении 4-алкил(С 8-Сд)-фенола и натеновой кислоты, взятом в пределах (4-6):1.2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что экстракцию ведут из аммиачных растворов, содер" жащих 65-80 г/л сульфата аммония.Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе1. Материалы научной конференции аспирантов АН Азербайджанской СССР, Баку, .1978, с. 201-206 (прототип).