Способ очистки растворов электролитов от серной кислоты

 

Изобретение относится к сорбционным способам очистки растворов от серной кислоты в химической технологии и гидрометаллургии для переработки высококонцентрированных электролитов, содержащих серную кислоту и соли цветных металлов. Способ очистки растворов электролитов от серной кислоты включает контактирование растворов с аминоэтанольным анионитом, последующее удаление остатков контактирующих растворов из межзернового пространства анионита и регенерацию последнего водой, при этом в качестве анионита используют сорбент, содержащий группировки 2-аминометилен(N'-бис-β-оксиметил)пиридина и 2-аминометилен(N'-моно-β-оксиэтил)пиридина. Способ обеспечивает высокую степень очистки. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к сорбционным способам очистки растворов от серной кислоты в химической технологии и гидрометаллургии для переработки высококонцентрированных электролитов, содержащих серную кислоту и соли цветных металлов.

Рассмотрим известные из уровня техники решения, предназначенные для очистки растворов электролитов от серной кислоты.

Известен сорбционный способ извлечения серной кислоты из электролитов на высокоосновном анионите с группировками четвертичного аммониевого основания (АВ-17) путем фильтрации электролита через слой сорбента с последующим осушением и десорбцией серной кислоты водой (Береза С.В. и др. Полупромышленные испытания метода сорбционного удаления серной кислоты из высококонцентрированных растворов, ж. Цветная металлургия, N 22, 1974 г.).

Недостатком известного способа является низкая степень извлечения серной кислоты (около 70%).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки растворов электролитов от серной кислоты, который принят в качестве прототипа (авторское свидетельство СССР N 982784, опублик. 23.12.1982 г.). Способ включает контактирование растворов со стиролдивинилбензольным анионитом с функциональными группами моно- и диэтаноламина или аминотриметилметана, последующее удаление остатков контактирующего раствора из межзернового пространства анионита путем его осушения с последующей регенерацией сорбента водой.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа относят низкую емкость предлагаемого анионита по серной кислоте.

Анализ описанных выше аналога и прототипа выявил, что ни в одном из них не достигается желаемый результат - повышение степени очистки растворов электролитов от серной кислоты и сокращение расходов реагентов при ее проведении.

Авторами изобретения по настоящей заявке способ очистки растворов электролитов от серной кислоты создан.

Способ включает контактирование растворов с аминоэтанольным анионитом, содержащим группировки 2-аминометилен (N-бис-β-оксиметил) пиридина и 2-аминометилен (N-моно-β-оксиэтил) пиридина (СНР-97) с последующим удалением из межзернового пространства анионита остатков контактирующих растворов и регенерацию сорбента водой.

Заявляемый способ очистки растворов электролитов от серной кислоты отвечает всем критериям патентоспособности. Он является новым, т.к. аналогичные известные из уровня техники решения не обладают тождественной совокупностью признаков, о чем свидетельствует проведенный выше анализ известных технических решений.

Сущность заявляемого изобретения для специалиста, знающего способы сорбционной очистки растворов электролитов от серной кислоты, не следует явным образом из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "Изобретательский уровень", т.к. заявляемый способ позволяет повысить степень очистки растворов электролитов от серной кислоты и сократить расходы реагентов.

Заявляемое изобретение является промышленно применимым, т.к. может быть использовано в производстве по своему назначению, т.е. для очистки растворов электролитов от серной кислоты. Ни один признак, взятый в отдельности, ни вся совокупность признаков способа не противоречат возможности их применения в промышленности и не препятствуют достижению усматриваемого заявителем технического результата.

В качестве исходных растворов для сорбционной очистки от серной кислоты используют некондиционные (отработанные) электролиты электрохимических производств, гальванотехники, кислые растворы гидрометаллургии, травильные растворы и т.д., содержащие повышенные концентрации серной кислоты и солей металлов.

Указанные растворы контактируют с анионитами, содержащими группировки пиридинового азота совместно со спиртовыми группировками моно-, диэтаноламина (СН-3, СНР-97) до заданной или полной очистки от серной кислоты. Благодаря сочетанию пиридинового азота, алифатического азота и спиртовых групп в фазе анионита создаются благоприятные условия для повышенной сорбции серной кислоты. Причем в отличие от известных способов (АВ-17; АН-61-низкоосновной анионит с группировками 2-аминометилен - (N'-бис-β-оксиметил) пиридина, АНБ-11-низкоосновной анионит с группировками аминотриметилолметана), пиридинсодержащие аниониты с аминоспиртовыми группировками в присутствии солей металлов поглощают серную кислоту в большей степени. Анионит, насыщенный серной кислотой отделяется от частично захваченного им электролита (из межзернового пространства и с поверхности зерен) путем отдувки сжатым воздухом, вакуумированием или центрифугированием. Обескислоченный раствор направляется на соответствующую химико-гидрометаллургическую переработку, а осушенный анионит промывается водой с целью десорбции серной кислоты. При десорбции образуются элюаты, содержание серной кислоты в которых составляет 50-120% от ее содержания в исходном растворе. Регенерированный анионит используют повторно.

Режимы осуществления способа очистки электролитов от серной кислоты подобраны экспериментально, результаты сведены в таблицу с указанием параметров ведения процессов и основных достигнутых показателей.

Пример 1.

Аниониты АН-61, АНБ-11, СН-3, СНР-97 приводим в контакт с растворами серной кислоты различной концентрации в течение 30 минут, после чего сорбенты отделяем от растворов центрифугированием, подвергаем регенерации водой и по содержанию серной кислоты в элюатах рассчитываем емкость по кислоте (таблица).

Пример 2. Через колонку, заполненную 40г низкоосновного анионита с группировками 2-аминометилен - (N'-бис-β-оксиметил) пиридина (СН-3) фильтровалось 150 мл отработанного электролита после электрорафинирования меди, содержащего, г/л: серной кислоты - 205; меди - 41,4; никеля - 9,1 со скоростью 40 см³/час.

В результате получено 150 мл обескислоченного раствора, содержащего, г/л: меди - 37,5; никеля - 8,7; серной кислоты - 1,2. Степень извлечения серной кислоты на сорбент составила 98%.

Пример 3.

При использовании ионита СНР-97 степень извлечения серной кислоты на сорбент составила > 99%.

Пример 4.

При использовании ионита АН-61 степень извлечения серной кислоты на сорбент составила < 85%.

Как следует из приведенных данных, использование ионитов с группировками пиридина в сочетании с аминоспиртовыми группировками позволяет существенно повысить степень извлечения серной кислоты по сравнению с известными способами. Предлагаемый способ может быть эффективно использован для обескислочивания сернокислых растворов известного состава.

Формула изобретения

1. Способ очистки растворов электролитов от серной кислоты, включающий их контактирование с аминоэтанольным анионитом, последующее удаление остатков контактирующих растворов из межзернового пространства анионита и регенерацию последнего водой, отличающийся тем, что контактирование ведут с анионитом, содержащим группировки пиридина в сочетании с аминоспиртовыми группировками.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве анионита используют сорбент с группировками 2-аминометилен (N'-бис-β-оксиметил) пиридина и 2-аминометилен (N'-моно-β-оксиэтил) пиридина.

РИСУНКИ

Рисунок 1