Способ извлечения олова из водных растворов

 

Использование: извлечение олова из отработанных технологических растворов гальванического производства. Сущность: осаждение олова из водных растворов осуществляют дисперсным алюминием в щелочной среде при pH>12 и мольном соотношении олова к алюминию 1:(1-2), что позволяет полностью извлечь олово из водных растворов и сократить время его извлечения в 8-20 раз. 1 табл.

Изобретение относится к способу извлечения олова из водных растворов, например отработанных технологических растворов гальванического производства.

Извлеченное из отработанных растворов олово может быть использовано в металлургии, машиностроении и других областях.

Необходимость обезвреживания водных растворов, содержащих токсичные соединения олова, а также значительные материальные и энергетические затраты при его выделении известными способами обуславливают необходимость создания более технологического способа его извлечения из отработанных растворов.

Известен способ извлечения олова из водных растворов путем осаждения его реагентами, в состав которых входят магнетит (FeO·Fe₂O₃) и высокомолекулярные соединения [1] Данный способ позволяет извлекать олово в виде органических соединений, в состав которых входит также и железо, эти соединения не находят применения и оказывают неблагоприятное влияние на окружающую среду, а для их утилизации необходимы дополнительные материальные и энергетические затрата.

Наиболее близким по технической сущности является способ извлечения олова из водных растворов путем его осаждения алюминием, осаждение ведут посредством цементации на алюминии или алюминиевых сплавах в кислой среде (pH<4), подкисление ведут соляной, серной или азотной кислотами, при мольном соотношении олово алюминий 1:1. Олово осаждают в виде порошка или гранул.

Недостатком этого способа является то, что время извлечения олова составляет 1-4 ч, а в случае протекания побочных процессов при пассивировании алюминия серной и азотной кислотами скорость процесса значительно уменьшается. Кроме того, раствор после осаждения олова пропускают через ионообменную колонну для снижения в нем остаточного содержания олова, что свидетельствует о недостаточно полном выделении олова [2] Задачей изобретения является полное извлечение олова из водных растворов с широким диапазоном концентрации ионов олова (несколько порядков) в виде металлического порошка или гранул и сокращение времени его извлечения.

Техническая задача решается способом извлечения олова из водных растворов путем осаждения алюминием, в котором осаждение ведут дисперсным алюминием в щелочной среде при pH>12 и мольном соотношении олово алюминий 1:(1-2), что позволяет извлечь олово из водных растворов с широким диапазоном концентрации ионов олова (0,5-10^-5 моль/л) и получить олово высокой степени чистоты (99% и выше) в виде порошка или гранул при сокращении времени его извлечения в 8-20 раз.

Характеристика веществ, используемых в способе: сульфат олова (II) ТУ 6-09-1502-75; хлорид олова (IV) ТУ 6-09-3182-82; хлорид олова (II) двухводный ГОСТ 36-78; гидроксид натрия (калия) ГОСТ 4328-77; алюминиевые порошки ГОСТ 11069-74 марки ПА-3 (средний диаметр частиц 169,5 мкм; коэффициент вариации 0,48), АСД-0 (средний диаметр частиц 77,8 мкм; коэффициент вариации 0,29), АСД-4 (средний диаметр частиц 45,7 мкм; коэффициент вариации 0,18).

Способ иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. В емкость помещают 100 мл водного раствора сульфата олова (II) с концентрацией 0,1 моль/л, приготовленного с добавлением серной кислоты ρ 1,84 г/см³) для подавления гидролиза, к которому при перемешивании добавляют 45 мл раствора гидроксида натрия (калия) с концентрацией 3 моль/л, pH раствора составляет 13,1, и 0,27 г алюминиевого порошка марки ПА-3, т.е. при мольном соотношении Sn:Al 1:1. После введения всех реагентов процесс ведут до полного осаждения олова, периодически отбирая пробы реакционной смеси и оттитровывая их стандартным раствором йода в присутствии крахмала для установления момента полного осаждения. Время полного (100%-ного) выделения олова составляет 2 мин. Содержание олова и примесей в осадке определяют методом рентгенофлуоресцентного анализа.

Пример 2. В емкость помещают 100 мл водного раствора сульфата олова (II) с концентрацией 0,0001 моль/л, к которому при перемешивании добавляют 1 мл раствора гидроксида натрия (калия) с концентрацией 3 моль/л, pH раствора составляет 12,0, и 0,0005 г алюминиевого порошка марки ПА-3, т.е. при мольном соотношении Sn:Al 1:2. Далее аналогично примеру 1.

Пример 3. В емкость помещают 100 мл раствора сульфата олова (II) с концентрацией 0,01 моль/л, к которому при перемешивании добавляют 5 мл раствора гидроксида натрия (калия) с концентрацией 3 моль/л, pH раствора составляет 12,0 и 0,035 г алюминиевого порошка марки ПА-3, т.е. при мольном соотношении Sn:Al- 1:1,3. Далее аналогично примеру 1.

Пример 4. В емкость помещают 100 мл водного отработанного раствора гальванической ванны лужения следующего состава, (моль/л): SnSO₄ - 0,25; H₂SO₄ 0,72, к которому при перемешивании добавляют 80 мл раствора гидроксида натрия (калия) с концентрацией 3 моль/л, pH раствора составляет 13,2, и 0,998 г алюминиевого порошка марки ПА-3 т.е. при мольном соотношении Sn:Al- 1:1,48. Далее аналогично примеру 1.

Пример 5. В емкость помещают 100 мл водного отработанного раствора гальванической ванны лужения следующего состава (моль/л): Na₂Sn(OH) ₆ 0,34, NaOH 0,42, pH раствора составляет 13,2 и 1,8346 г алюминиевого порошка марки ПА-3, т.е. при мольном соотношении Sn:Al 1:2. Далее аналогично примеру 1.

Результаты по извлечению олова из водных растворов приведены в таблице Таким образом, заявляемый способ, по сравнению с прототипом, позволяет извлекать олово с чистотой 99,5- 99,9% из водных растворов с разной концентрацией ионов олова. Время полного (100%-ного) извлечения олова при этом в 8-20 раз меньше по сравнению с прототипом. Полное извлечение олова из отработанных производственных растворов исключает применение дополнительной очистки промышленных стоков, а также оказывает благоприятное влияние на состояние окружающей среды. Олово извлекают в виде порошка или гранул, которое может найти применение в порошковой металлургии, приборостроении и других отраслях.

Формула изобретения

Способ извлечения олова из водных растворов, включающий осаждение его алюминием, отличающийся тем, что осаждение ведут дисперсным алюминием в щелочной среде при pH > 12 и мольном отношении олова к алюминию 1 1 2.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2