Способ разделения кобальта и марганца из сернокислых растворов

 

Изобретение относится к гидрометаллургии тяжелых цветных металлов и может быть использовано для очистки кобальтовых растворов от марганца, в производстве кобальта и его соединений. Цель - увеличение степени разделения кобальта и марганца, исключение потерь кобальта при сорбции и увеличение срока службы ионита. Разделение кобальта и марганца из сернокислых растворов проводят сорбцией кобальта на ионитах полиэтиленполиаминного типа в гидроксильной форме с переменным чередованием вторичных аминогрупп, гидроксильных групп и третичных аминогрупп через N метиленовых мостиков при N = 2 - 3 и соотношении гидроксильных и аминогрупп 0,9 - 1,1. Перед сорбцией ионит обрабатывают раствором минеральных кислот с PH 3,0 - 3,5. Сорбцию кобальта проводят в динамическом режиме из раствора с PH 1 - 3 при скорости фильтрации раствора 0,05 - 0,08 л/см<SP POS="POST">2</SP> <SP POS="POST">.</SP> мин и отношении высоты слоя ионита к диаметру колонны 14 - 16. Десорбцию кобальта проводят растворами минеральных кислот. 1 з.п.ф-лы, 7 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654776/02 (22) 06.01,89 (46) 30.07.91. Бюл. N . 28 (71) Уральский политехнический институт им, С.М.Кирова и Уфалейский никелевый комбинат (72) И.В,Кудрявцев, В.H.Pû÷êoí, С;М,Балакин, И,Ф.Х дяков, П.И.Василенко, Л.И.Пименов, B.È,Cêoðoxîäoâ и В.А.Вакуленко (53) 669.253:669.2 (088.8) (56) Теория и практика сорбционных процессов. Труды Воронежского университета, 1969, т. 72, в.3, с. 179.-182.

Сб. научн. тр. Совершенствование технологии и улучшения качества продукции в никель-кобальтовом производстве, Л.: Гипроникель, 1981, с, 66-73. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ КОБАЛЬТА И . МАРГАНЦА ИЗ CEPHOKMCflblX РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к гидрометаллургии тяжелых цветных металлов и может быть использовано для очистки кобальтовых растворов от марганца, в производстве

Изобретение относится к гидрометаллургии тяжелых цветных металлов и может быть использовано для очистки кобальтовых растворов от марганца в производстве кобальта и его соединений.

Целью изобретения является увеличение степени разделения кобальта и марганца, исключение потерь кобальта при сорбции и увеличение срока службы ионита, Пример 1, 100 мл ионита полиэтиленполиаминногоо типа с поперечным чередованием вторичных аминогрупп, гидроксильных групп и третичных аминог„„5U„, 1666561 А1 (51)5 С 22 В 3/24, 23:00, 47:00 кобальта и его соединений. Цель — увеличение степени разделения кобальта и марганца, исключение потерь кобальта при сорбции и увеличение срока службы ионита.

Разделение кобальта и марганца из сернокислых растворов проводят сорбцией кобальта на ионитах полиэтиленполиаминного типа в гидроксильной форме с переменным чередованием вторичных аминогрупп, гидроксильных групп и третичных аминогрупп через и метиленовых мостиков и ри п=2 — 3 и соотношении гидроксильных и аминогрупп 0,9 — 1,1, Перед сорбцией ионит обрабатывают раствором минеральных кислот с рН 3,0 -3,5.

Сорбцию кобальта проводят в динамическом режиме из раствора с рН 1-3 при скорости фильтрации раствора 0,05 — 0,08 л/(см кмин) и отношении высоты слоя ионита к диаметру колонны 14 — 16. Десорбцию кобальта проводят растворами минеральных кислот. 1 з.п. ф-лы, 7 табл. рупп (И) в гидроксильной форме загрузили в

° евай колонну с Н/d = 15 и провели отмывку слабыми растворами сорной. соляной, азотной ыйа кислоты с рН 2.5; 3,0, 3,5, 4,0. После этого а через ионит пропустили раствор с концентрацией, г/л: кобальта 44,0, марганца 3,5.

Величина рН исходного раствора 2,5. Скорость пропускания 0,06 лксм миф Результаты опыта приведены в табл.1.

На основании приведенных данных видно, что при отмывке ионита перед сорбцией слабыми растворами кислот с рН 3,0 — 3,5 показатели сорбционного разделения ко1666561

Пример 7. В этих опытах проведено сравнение заявляемого способа со способом-прототипом. Проведено сравнение аминокарбоксильного эмфолита, содержащего функциональные группировки Со-NH

= МНСНг COQH и обладающего лучшими характеристиками по разделению кобальта и марганца, заявляем ионит (И)). Иониты перед сорбцией обрабатывали раствором

ЧаОН дл перевода ионитов в гидроксильную форму. Использованы модельные раствори с соотношением Со/Мп = 7, Исходные растворы с рН 2,5 пропускали через колонны с соотношением Н/d = 15, со скоростью 0,06 л/фм .миф Ионит по заяа55 бальта и марганца мало зависят от типа кислоты.

Пример 2. 100 мл ионита (И) в гидроксильной форме загрузили в колонну с Н/б=

= 15, отмыли раствором серной кислоты с 5 рН 3,5, через ионит пропустили 150 мл исходного раствора с концентрацией кобальта 44 г/л и марганца 3,5 г/л со скоростью

0,06 л/ см мин)с различным рН. Результаг. ты опыта приведены в табл.2. 10

Пример 3, 100 мл ионита (И) в гидроксильной форме загрузили а колонну Н/d =

15, отмыли раствором серной кислоты с рН, 3,5, Через ионит пропустили раствор с раз,личной скоростью. Концентрация исходно- 15 го раствора, г/л: кобальта 40, марганца 3,5 рН исходного раствора — 2,5. Результаты опытоа приведены в табл.3, Пример 4. 100 мл ионита (И) в гидроксильной форме после отмывки раствором серной кислоты с рН 3,5 загрузили в колон- 20 ны с различным отношением Н/б, Через ионит пропустили исходный раствор с рН

2„5 со скоростью 0,06 л/ см миф Исходное содержание в растворе; кобальта 44 г/л, марганца 3,5 г/л, Результаты опытов приве- 25 дены а табл.4, Пример 5. 100 мл ионита (И) в гидро-, ксильной форме с различным количеством метиленовых мостиков после отмывки раствором серной кислоты с рН 3,5 загрузили в 30 колонну с Н/d = 15. Через ионит пропустили

150 мл исходного раствора с концентрацией

, кобальта 44 г/л и марганца 3,5 r/n, величи, ной рН 2,5. Скорость фильтрации была равг на 0,06 л/(см миф Результаты опытов 35 поиведены в табл. 4 и 5.

Пример 6.Сорбцию кобальта проводили на ионите (И) в гидроксильной форме, при различном соотношении и гидроксильных групп и аминогрупп в ионите в условиях 40 предыдущего опыта. Результаты экспериментов приведены в табл.б. ляемому способу перед сорбцией отмывали раствором серной кислоты с рН 3,5.

Результаты опытов приведены в табл.7.

Результаты проведенных опытов показывают, что при увеличении рН исходного раствора выше 3 происходит уменьшение степени разделения кобальта и марганца за счет увеличения сорбции марганца. При уменьшении рН исходного раствора ниже 1 происходит резкое уменьшение сорбируе.мости кобальта, При отмывке ионита раствором минеральной кислоты с рН выше 3,5 происходит необратимая сорбция кобальта ионитом за счет окисления кобальта до трехвалентного состояния, которое происходит в щелочной среде, При отмывке ионита раствором минеральной кислоты с рН ниже 3 0 происходит замещение гидроксильных групп функциональных группировок на анионы кислоты, Отмеченное является причиной снижения величины сорбируемости по ионам металла, При увеличении скорости пропускания раствора выше 0,08 лфм .мий) снижается стег . пень очистки кобальта от марганца, поскольку при больших скоростях пропускания раствора нивелируется различие в сорбируемости металлов. При уменьшении скорости пропускания ниже 0,05 л/фм мин) происходит осаждение гидроксидов металлов в слое ионита, что резко снижает нагрузку на колонну (уменьшается производительность колонны за счет заполнения межзернового пространства гидроксидом металлов).

При уменьшении отношения высоты слоя ионита к диаметру колонны меньше 14 снижается эффективность разделения кобальта и марганца (уменьшается степень очистки) за счет того, что ионы кобальта не успевают вытеснять частично сорбируемые ионы марганца по ходу прохождения ко- бальтового фронта по высоте колонны, Увеличение указанного отношения свыше 16 нецелесообразно ввиду конструкционной сложности сорбционной колонны, Тем более, что при этом увеличение эффективности разделения кобальта и марганца не происходит, Положительный эффект достигается за счет использования ионита указанной структуры, что позволяет селективно извлекать кобальт из кобальт-марганцевых растворов, Селектианость достигается за счет образования комплексных соединений кобальта с аминогруппами анионита. Наличие а структуре ионита гидроксильных групп в указанном соотношении с аминогруппами усиливает прочность образующихся комп16б65б1

Таблица 1

Влияние состава, рН электролита на процесс разделения кобальта и марганца лексных полимерных соединений за счет перераспределения электронной плотности. Предварительная отмывка ионита растворами минеральных кислот с рН 3,0-3,5 позволяет исключить потери кобальта, которые обусловлены окислением кобальта до 5 трехвалентного состояния в фазе ионита и их.необратимой сорбцией. Сорбция кобальта из кислых растворов (рН 1-3) позволяет значительно увеличить коэффициент разделения кобальта и марганца за счет сниже- 10 ния сорбции марганца. Проведение процесса при указанных режимах позволяет резко увеличить коэффициент разделения кобальта и марганца по сравнению с известным способом. 15

Формула изобретения

1. Способ разделения кобальта и марганца из сернокислых растворов, включающий сорбцию кобальта на ионитах 20 полиэтиленполиаминного типа в гидроксильной форме с последующей десорбцией металла растворами минеральных кислот, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени разделения кобальта и марганца, исключения погерь кобальта при сорбции и увеличения срока службы ионита, сорбцию кобальта ведут на анионите с переменным чередованием вторичных аминогрупп, гидроксильных групп и третичных аминогрупп через и метиленовых мостиков при n= 2-3 и соотношении гидроксильных и аминогрупп,равном 0,91,1, причем ионит предварительно обрабатывают раствором минеральных кислот с рН

3,0-3,5.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что сорбцию кобальта ведут в динамических условиях из раствора с рН 1 — 3 при скорости фильтрации раствора 0,05 — 0,8 лфм мин)и отношении высоты слоя ионита к диаметру колонны 14-16.

1666561

Таблица 2

Влияние рН исходного раствора на процесс разделения кобальта и марганца

Таблица 3

Влияние скорости пропускания раствора через слой ионита на процесс разделения кобальта и марганца

Таблица 4

Влияние отношения Н/d на процесс разделения кобальта и марганца

Н/б

17

96,2

90,2

95,8

96,2

96,3

Таблица 5

Влияние количества метиленовых мостиков на разделение кобальта и марганца

Количество метиленовых мостиков,п, Степень очистки кобальта от ма ганца, Таблица 6

Влияние соотношения гидроксильных групп и аминогрупп на степень очистки кобальта от марганца

Степень очистки кобальта от ма ганца, Степень очистки кобальта от марганца, Сооношение гид оксильныхи аминог пп

0,7

0,9

1,1

1,3

90,0

96,2

96,2

92,3

90,4

96,2

96,2

96,2

1666561

Таблица 7

Результаты сравнения способа -п рототипа и заявляемого способа

Составитель А,Шатохин

Редактор Е.Зубиетова Техред M,Moðãåíòàë Корректор О,Кравцова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2499 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5