Способ извлечения и разделения цветных и редких металлов

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных и редких металлов, в частности к селективному разделению и извлечению более чистого продукта в твердой фазе осадка и в водной фазе фильтрата. На первой стадии исходный раствор обрабатывают неорганическими осадителями с получением осадка карбонатов или гидроксидов или гидроксокарбонатов тех элементов, у которых pH осаждения более низкий. Полученный фильтрат, содержащий элементы с более высоким значением pH осаждения, выводят из процесса как готовый продукт. Полученный осадок на второй стадии используют в качестве осадителя и им обрабатывают исходный раствор. Выделенный на второй стадии осадок содержит чистые элементы с более низким значением и выводят из процесса, а фильтрат обрабатывают неорганическим осадителем так же, как и на первой стадии. На первой стадии pH осаждения поддерживают равной 2-5, на второй стадии 0,5-3. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области производства цветных и редких металлов - меди, цинка, кобальта, германия, ниобия, циркония и др., в частности, к технологии гидрометаллургического обогащения и разделения с получением концентратов или чистых соединений указанных металлов.

Известно использование осадительных методов для разделения и извлечения из растворов цветных и редких металлов. В качестве осадителей часто используют наиболее дешевые гидроксид или карбонат натрия.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, в котором цветные металлы выделяют из раствора осаждением карбонатов или оксокарбонатов. Недостаток метода заключается в невысокой селективности разделения, вследствие чего получаемые продукты содержат примеси металлов, находящихся в исходном растворе.

Предлагается способ, который позволяет повысить селективность разделения и получать более чистые от примесей продукты. Суть способа заключается в следующем. Водный раствор, содержащий указанные металлы, обрабатывают осадителем, например, карбонатом натрия. В осадок выпадают те металлы, pH осаждения которых более низкий, чем у оставшихся в растворе. Осадок отделяют фильтрацией и промывают водой. В фильтрате получают раствор, содержащий достаточно чистые соли металлов, имеющих более высокое значение p осаждения. На второй стадии исходный раствор с избыточной концентрацией ионов водорода 0,1-0,5 М обрабатывают осадком, полученном на первой стадии. В осадке оставляют 0,6-0,9 массы металла, имеющегося в осадке, а в фильтрат переходит 0,1-0,4 массы осадка. За счет перераспределения происходит обогащение осадка металлами, имеющими более низкое значение pH осаждения. Осадок отделяют фильтрацией, промывают водой и выводят из процесса. Он содержит чистые соли металлов, имеющих более низкое значение pH осаждения. Фильтрат направляют на первую стадию для обработки карбонатом натрия. Вместо карбоната натрия можно использовать гидроксиды натрия или аммония, окись или гидроксид кальция, дешевые соли калия. В зависимости от состава смеси металлов, pH первой стадии следует поддерживать равной 2,0-5,0, второй 0,5-3,0. Особенно эффективно данный процесс можно использовать, если в смеси присутствуют металлы с низким значением pH осаждения (цирконий, гафний, ниобий, германий и др.) и металлы с более высоким значением pH (медь, цинк, никель и др.). Положительный результат заключается в повышении чистоты разделяемых металлов в жидкой фазе фильтрата и твердой фазе осадка. При осаждении могут образовывать карбонаты присутствующих в растворе металлов или гидроксиды или гидроксокарбонаты.

Пример 1. К 30 мл водного раствора сульфатов меди, цинка, железа и германия, содержавшего соответственно меди 4,1 г/л, цинка 3,5 г/л, железа 6,7 г/л, германия 0,05 г/л, серной кислоты 0,2 М, добавили водный раствор карбоната натрия до достижения pH 3,6. Образовавшийся осадок отфильтровали, промыли водой и обработали этим осадком 30 мл новой порции исходного раствора. Конечное значение pH жидкой фазы пульпы 2,6. Пульпу выдержали в течение 2 ч, затем отфильтровали осадок, промыли водой и растворили в азотной кислоте с конечным объемом раствора 60 мл. Полученный фильтрат подвергали осаждению карбонатом натрия при pH, равном 3,6. Полученные результаты приведены в таблице. Одновременно проведен анализ осадка, полученного в соответствии с прототипом. Осадок после первого осаждения промыт водой, растворен в 50 мл азотной кислоты (результаты - графа 4).

Как видно из полученных результатов, селективность разделения гораздо выше, чем в прототипе. Наряду с чистым по железу и германию фильтратом, в качестве готовой продукции получен осадок, почти не содержащий примесей меди и цинка. Особенно эффективно применение данного метода для концентрирования микропримесей циркония и гафния, четырехвалентного церия, тория, германия. Положительный эффект заключается в получении более чистой продукции. Предложенное техническое решение рекомендуется применять для переработки производственных растворов, а также для извлечения цветных и редких металлов из сбросных растворов и шахтных вод.

1. А. Н. Зеликман и др. Теория гидрометаллургических процессов. М., Металлургия, 1983 г. С.303.

2. А. Н. Плаксин, Д.М. Юхтанов. Гидрометаллургия. М., Металлургиздат, 1949. С. 144-146.

Формула изобретения

1. Способ извлечения и разделения цветных и редких металлов из водных растворов, включающий осаждение их карбонатов, гидроксидов или оксокарбонатов обработкой водного металлсодержащего раствора карбонатами или гидроксидами натрия, или калия, или аммония, или кальция и отделение осадка, содержащего соединения металлов, имеющих более низкое значение рН осаждения, от фильтрата, содержащего чистые соединения металлов с более высоким значением рН осаждения, отличающийся тем, что после промывки водой осадка проводят дополнительную вторую стадию обработки свежей порции исходного раствора осадком с получением в осадке чистых соединений металлов с более низким значением рН осаждения и фильтрата, который направляют на первую стадию.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первой стадии поддерживают значение рН в интервале 2,0 5,0, на второй стадии в интервале 0,5 3,0.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на второй стадии при обработке осадком в чистый продукт отбирают 0,6 0,9 массы металлов осадка.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед обработкой осадком концентрацию избыточных ионов водорода поддерживают равной 0,1 0,5 М.

РИСУНКИ

Рисунок 1