Способ десорбции ванадия с сильноосновных анионитов

 

Изобретение относится к гидрометаллургии ванадия. Способ включает десорбцию ванадия с сильноосновных анионитов растровом серной кислоты в присутствии 0,1-0,8 г-экв. /л азотной кислоты, что позволяет уменьшить скорость снижения емкости анионита по ванадию в процессе десорбции.

Изобретение относится к гидрометаллургическим способам извлечения редких металлов сорбцией, в частности, к способам извлечения ванадия, сорбированного сильноосновными анионитами.

Известен способ десорбции ванадия с анионита АВ-28 5-процентным раствором NaOH [1] Недостатком способа является значительная скорость снижения емкости анионита по ванадию в процессе десорбции, что связано с химической деструкцией сильноосновных анионитов в щелочных средах.

По способу [2] десорбцию ванадия с анионита АВ-27 проводят 1-нормальным раствором соляной кислоты. К недостаткам способа относится аналогичное предыдущему способу снижение емкости анионита по ванадию в процессе десорбции вследствие химической деструкции сильноосновных анионитов в кислых средах.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ [3] десорбции ванадия с анионита АМП 2-молярным раствором серной кислоты. Недостатком данного способа является значительное снижение емкости анионита в процессе десорбции ванадия сильнокислыми растворами, связанное с отщеплением ионообменных групп (деаминированием).

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение скорости снижения емкости анионита по ванадию в процессе десорбции сильнокислыми растворами.

Это достигается в способе десорбции ванадия с сильноосновных анионитов, включающем обработку насыщенного по ванадию анионита раствором серной кислоты в присутствии азотной кислоты.

Уменьшение емкости сильноосновных анионитов по ванадию в кислых средах связано с реакциями нуклеофильного замещения триалкиламинной (или пиридиновой) группы на нуклеофильный остаток молекулы растворителя: Образующийся в результате реакции (1) триалкиламин (или пиридин), в свою очередь, является сильным нуклеофильным реагентом и вступает во вторичную реакцию нуклеофильного замещения в функциональной группе анионита: Присутствие азотной кислоты в десорбирующем растворе в количестве оказывает подавляющее действие на реакцию (2). При растворении азотной кислоты в серной образуется сульфат нитрония: HNO₃+H₂SO₄ __→ NO⁺₂HSO^-₄+H₂O (3) Выделившийся в результате реакции (1) триалкиламин атакует электрофильный центр NO⁺₂ сульфата нитрония с образованием устойчивого катионного комплекса [NO₂N(CH₃)₃]⁺ Таким образом, триалкиламин теряет нуклеофильные свойства и не участвует во вторичной реакции (2), приводящей к разрешению функциональных групп. В результате скорость уменьшения емкости анионита падает в 1,5-1,9 раза.

Присутствие азотной кислоты в десорбирующем растворе в концентрациях менее недостаточно для образования катионных комплексов с триалкиламином (или пиридином). В результате снижения скорости уменьшения емкости анионитов по ванадию не происходит.

При увеличении концентрации азотной кислоты в десорбирующем растворе более происходит увеличение скорости химической деструкции анионитов, так как азотная кислота при таких концентрациях вступает в реакции нитрозамещения отдельных атомов и активных групп в структуре анионитов.

Таким образом, совокупность отличительных признаков предлагаемого изобретения, а именно: обработку сильноосновного анионита, насыщенного по ванадию, ведут раствором серной кислоты в присутствии азотной кислоты, позволяют замедлить на стадии десорбции процессы химической деструкции, сопровождающиеся потерей обменной емкости сильноосновных анионитов.

Пример 1(по прототипу). Анионит АМП в количестве 100 г, содержащий 135 г/кг ванадия, обрабатывали 500 мл десорбирующего раствора, содержащего серной кислоты. Степень десорбции ванадия составили 100% Провели 100 циклов (сорбция-десорбция) в этих условиях. Затем определили емкость анионита по ванадию, которая снизилась до 70,2 г/кг, т.е. на 48% по сравнению с исходной.

Пример 2. Анионит АМ-п в количестве 100 г, содержащий 157 г/кг ванадия, обрабатывали 500 мл десорбирующего раствора, содержащего серной кислоты и 0,1 г-экв./л азотной кислоты. Степень десорбции ванадия составила 100% Провели 100 циклов (сорбция-десорбция) в этих условиях. Затем определили емкость анионита по ванадию, которая снизилась до 106,8 г/кг, т.е. на 32% по сравнению с исходной, что в 1,5 раза меньше, чем по прототипу.

Пример 3. Анионит АМП в количестве 100 г, содержащий 135 г/кг ванадия, обрабатывали 500 мл десорбирующего раствора, содержащего 1,7 г-экв/л серной кислоты и 0,5 г-экв. /л азотной кислоты. Степень десорбции составила 100% Провели 100 циклов (сорбция-десорбция). Затем определили емкость анионита по ванадию, которая снизилась до 101,2 г/кг, т.е. на 25% по сравнению с исходной, что в 1,9 раз меньше, чем по прототипу.

Пример 4. Анионит АМ-п в количестве 100 г, содержащий 157 г/кг ванадия, обрабатывали 500 мл десорбирующего раствора, содержащего 1,5 г-экв./л серной кислоты и 0,8 г-экв. /л азотной кислоты. Степень десорбции составила 100% Провели 100 циклов (сорбция-десорбция). Затем определили емкость анионита по ванадию, которая снизилась до 113 г/кг, т.е. на 28% по сравнению с исходной, что в 1,7 раз меньше, чем по прототипу.

Формула изобретения

Способ десорбции ванадия с сильноосновных анионитов, включающий обработку насыщенного по ванадию анионита раствором серной кислоты, отличающийся тем, что обработку анионита проводят в присутствии 0,1 0,8 моль/л азотной кислоты.