Способ ионообменного извлечения цветных металлов из кислых сред

 

Использование: ионообменные процессы в гидрометаллургии цветных металлов, способы их извлечения в кислых средах Сущность: ионообменное извлечение цветных металлов из кислых сред осуществляют сорбцией на карбоксильных катионитах в металлической форме со степенью кислотности Р 7.7, при этом сорбцию меди проводят при рН 3 - 5, а селективную сорбцию остальных цветных металлов проводят при рН 5.0 - 6,5. 1 зпф-лы, 5 табл.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по натентам и товарным знакам (21) 5059507/02 (22) 38.08.92 (46) 30.1393 Бюл. Ио 43 — 44 (71) Научно-производственный кооператив "Доминион" (72) Федулов Ю.Н.; Жукова Н.Г.; Писаренко ПН.; Королева ЛЛ„Соколова НП (73) Научно-производственный кооператив "Доминион" (54) СПОСОБ ИОНООБМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ

ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ КИСЛЫХ СРЕД (в) RU (и1 2003708 1 (5Ц 5 C 22 B 3 24 (57) Использование: ионообменные процессы в гидрометаллургии цветных металлов, способы их извлечения в кислых средах Сущность: ионообменное извлечение цветных металлов из кислых сред осуществляют сорбцией на карбоксильных катионитах в металлической форме со степенью кислотности P =7.7, при этом сорбцию меди провоК дят при рН 3 — 5, а селектнвную сорбцию остальных цветных металлов проводят при рН,0 — 65. злф-лы. 5 таба

2003708

Для селективного полного извлечения цветных металлов из кислых сред, повыше- 50 ния степени концентрирования и увеличения обменной емкости по каждому компоненту предлагается способ ионообменного извлечения цветных металлов из кислых сред, включающий сорбцию на карбоксильных катионитах в глеталлической форме(например, Ме — Na+. К, Са и др, со степенью кислотности Р = 7,7 с последующей десорбцией растворами минеральных кислот и получением товарного элюата.

Изобретение относится к области ионообменных процессов в гидрометаллургии цветных MBTBJllloB, в частности к способам их извлечения в кислых средах (шихтные воды, промышленные стоки).

Известны ионообменные способы извлечения меди, цинка, никеля, кобальта и др, иэ промышленных растворов и пульп с применением карбоксильных катионитов, имеющих функциональную группу — C00H в Ка и Са форме (lj.

Методы позволяют произвести коллективное извлечение меди, цинка, никеля и кобальта из растьоров и пульп с получением сбросных растворов, удовлетворяющих экологическим требованиям: Zn — 2 мг/л, Со—

0,6 мг/л; Cu — н/обн.; Ni — не обнаружено.

Обменная емкость катионита составляла при этом в г/кг сухого ионита (1 кг сухого ионита занимает обьем в набухшем рабочем состоянии 2,5-3 л): Со — 35, Zn — 70; К! — 5,1;

Cu — 1,97, При десорбции концентрированными растворагли минеральных кислот (4Н серной ипи соляной) получены товарные элюаты, содержащие сумму извлекаемых металлов, г/л: Со 8,0; Zn 10,5; Си 2,9; Ni 0,5, по составило 4 G-кратное обогащение по полезным компонентам, Процесс сорбции осуществлгнот при рН 6-6,5, Степень извлечения гиетаплов на катионит составляла, %:

Со 99; Zn 99; Ni 94; Си 40. Степень извлечения в элюат 97%.

Недостатком вышеуказанного технического решения является комплексное (коллективное) извлечение цветных металлов из кислых сред, т,е. проводя процесс сорбции при рН 1ыще 5,5-6,5, невозможно достичь раздельного (селективного) извлечения металлов. Кроме этого, имеет место низкая степень иэвлечсния меди Сц — 40 Д, обусловленная тем, что при рН = 5 медь практически выпадает в осадок иэ раствора в виде гидроокиси, а низкая степень концентрирования полезных компонентов в про цессе сорбции обусловлена невысокой емкостью катионита по каждому из извлекаемых компонентов.

Использование вышеуказанного катионита (например, типа КМД, см. табл. 1) позволяет проводи1ь сорбции в кислых средах при величине рН 3-5, что позволяет селективно выделить медь. а при рН 5-6,5 — селективно выделить остальные металлы.

В табл. 1 представлена зависимость степени кислотности в зависимости от типа катионита.

Величина и — параметр, связанный с электростатическим взаимодействием функциональных групп. Оба параметра связаны между собой уравнением:

1 — а рН=Р,-nlg а где а с гепень ионизации. Формула взята из книги Самсонова Г;В. и др, Ионный обглен. Сорбция органических веществ, Л,: Наука, 1969, с. 101, При этом необходимо отметить, что использование известных катионитов (например, КБ-4) для сорбции из кислых сред рН 3-5 невозможно, поскольку степей ионизации в кислой среде слишком мала, карбоксильные катиониты переходят в Н -форму, диссоциация ионита прекращается, и обменные реакции останавливаются.

П р и ч е р. Через последовательно соединенные колонны диаметром 80 мм, высотой 1,5 м и обьемом загруженного в каждую колонну катионита КМД 4 л пропускали исходный раствор.

Состав исходного на сорбцию раствора представлен в табл. 2, Приведенный в табл. 2 раствор представляет собой шахтную воду медного рудник Карабашского медеплавильного комбината, В первой колонне на катионите КМД в

Na -форме осуществлялась сорбция меди при величине рН 3-5, во второй — цинка и никеля при величине рН 5,0-6,5 (табл. 3, 4).

Ионный состав катионита в l колонне представлен в табл, 3.

В растворе после первой колонны присутствия меди не обнаружено, содержание остальных компонентов в пределах ошибки анализа осталось на прежнем уровне.

Ионный состав катионита во ll колонне представлен в табл, 4.

В растворе после ll колонны не обнаружено меди, цинка и никеля.

При десорбции меди 4Н раствором серной кислоты были получены товарные десорбаты содержащие гледь в количестве от

60 до 100 г/л при полном отсутствии избыточной серной кислоты: величина рН товарных десорбатов равнялась от 3,0 до 1,0.

Аналогичные результаты были получены

2003708

Таблица

Величина Р,+

* Р» — определяет степень кислотности карбоксильного катионита.

Таблица 2 н/Обн

Таблица 3 г обн.

Следы при десорбции цинка. Цинковые десорбаты содержали до 5 г/л никеля.

Товарный десорбат меди был подвергнут дальнейшей переработке с получением кристаллов медного купороса и катодной меди с получением кондиционной продукции соответствующим действующим ТУ.

Товарный десорбат цинка подвергался электролизу с получением металлического цинка, который также соответствовал действующим ТУ.

Извлечение никеля из товарных десорбатов цинка осуществлялось известными способами, Влияние параметров на степень извлечения и концентрирования представлено в табл. 5.

Таким образом применение катионита

КМД позволяет по сравнению с известным способом ионообменного извлечения цветных металлов: достичь селективного извлечения меди из кислых сред, решая тем самым проблему переработки шахтных вод медных рудников, растворов выщелачивания отвалов обогащения медных руд и др. сточных и сбросных растворов различных медных производств; повысить ел кость катионита по меди и сумме других цветных металлов, например, почти всегда сопутствующему меди и цинку, что обеспечивает

5 степень концентрирования полезных компонентов в 450-750 раз (в сравнении с 4-6кратным обогащением в известных способах); достичь полного извлечения цветных металлов, обеспечивая решение

10 экологической проблемы в случае сброса перерабатываемых растворов в гидрографическую сеть, как это имеет место в случае с шахтными водами медных рудников

Уральского региона; упростить последую15 щую переработку товарных десорбатов с получением кондиционной товарной продукции.

Кроме этого, необходимо отметить, что

20 и другие цветные металлы, которые не приведены в табл. 5, могут быть извлечены предлагаемым способом путем корректировки рН исходного раствора. (56) Иониты в цветной металлургии.

25 /Под ред, К,ВЛебедева и др. М,; Металлургия, 1975, с. 243-24G.

2003708

Таблица 4

Таблица 5

Составитель В. Чечулин

Гехред М.Моргентал

Корректор М.Максимишинец

Редактор С. Кулакова

Подписное

Заказ 3310

Тираж

НПО "Поиск" Роспатента

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

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

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИОНООБМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ.

КИСЛЫХ СРЕД, включающий сорбцию на карбоксильных катионитах в металлической форме с последующей десорбцией растворами минеральных кислот и получением товарного элюэта; отличающийся тем, что сорбцию ведут на карбоксильных. катионитах со степенью кислотности Р»

7,?..

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбцию меди ведут при рН 3 - 5,. а селективную сорбцию остальных цветных металлов проводят при рН 5 - 6,5,