Способ экстракции меди из водных растворов

 

Способ может быть применен в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Экстракцию меди осуществляют с использованием в качестве экстрагента растительного масла при рН ≥ 4 и регулировании величины рН в течение не более 4,5 ч. Способ позволяет повысить извлечение меди при одновременной экономичности и безопасности процесса. 1 табл.

Способ экстракции меди из водных растворов относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известны способы извлечения меди экстракцией нейтральными органическими растворителями (трибутилфосфатом, спиртами, эфирами), катионобменными органическими растворителями [Бубнов В.К. и другие. Теория и практика добычи полезных ископаемых для комбинированных способов выщелачивания.- Алма-Ата, 1992, с. 213-215].

Недостатками способов являются относительная дороговизна используемых экстрагентов, их летучесть и способность к воспламенению.

Наиболее близким техническим решением является экстракция меди смесью непредельных карбоновых кислот состава, мас.%: 20 - 30 олеиновой, 20 - 40 линолевой, 40 эруковой и 2 - 9 пальмитиновой в интервале pH 4-8 [Бубнов В.К. и другие. Теория и практика добычи полезных ископаемых для комбинированных способов выщелачивания.- Алма-Ата, 1992, с. 522.].

Недостатком способа является относительная дороговизна используемых экстрагентов.

Задачей изобретения является создание эффективного и недорогого селективного способа извлечения меди из водных растворов с использованием менее летучего экстрагента.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени эффективности извлечения меди из водных растворов с одновременной экономичностью и безопасностью процесса.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе экстракции меди из водного раствора, включающем контакт экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, в качестве экстрагента используют растительные масла, а экстракцию осуществляют при pH ≥ 4 и регулировании величины pH в течение не более 4,5 ч.

Сущность способа поясняется данными таблицы, в которой указаны концентрация меди в исходных растворах, время экстракции при заданной величине pH, концентрация меди и величина pH в осветленной водной фазе, коэффициент распределения, рассчитываемый как отношение равновесных концентраций меди в органической и водной фазах, указана также окраска органической и водной фаз по окончании экстракции.

В рассматриваемых примерах исходный водный раствор содержал сульфат меди с концентрацией 500 мг/дм³ по меди и pH 5,15.

В качестве экстрагента использовали растительные масла: подсолнечное, оливковое, кукурузное и соевое.

Экстрагент добавляли к исходному раствору медного купороса объемом 190 см³ в количестве 10 см³ (5% объемн.). Перемешивание и поддержание заданного значения pH осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Однако для большей гарантии достижения равновесия контакт органической и водной фаз осуществляли не менее суток. По достижении равновесия между органической и осветленной водной фазами органическую фазу отделяли от водной, в последней определяли величину pH и остаточную концентрацию меди. Для поддержания заданного значения pH раствора в процессе экстракции в качестве нейтрализаторов использовали растворы щелочи NaOH и кислоты H₂SO₄.

Используя значения концентраций меди в водном растворе - исходном и после экстракции, рассчитывали коэффициент распределения меди между органической и водной фазами.

Экспериментальные данные, полученные при комнатной температуре, представлены в таблице.

Пример 1 (табл., п. 1).

В качестве экстрагента использовали подсолнечное масло, сорт "Кубанский", нерафинированное (ТОО "Юг", сельскохозяйственное производственное объединение, Россия, г. Армавир).

Заданное значение pH поддерживали в течение 4,0 - 4,5 ч, в дальнейшем величина pH изменялась незначительно. Лучшие результаты экстракции получены при pH ≥ 5 при времени экстракции не более 4,5 ч. Максимальное значение коэффициента распределения D = 1004,89 получено при pH 11,26. Минимальная остаточная концентрация C = 2 мг/дм³ Cu(II) получена при pH 9,29.

Осадки образуются в следующих условиях: pH 5,24 5,99 7,61 8,35 9,29 10,45 12,45 Цвет осадка голуб., бирюз., голуб., голуб., голуб., голуб., корич.

Пример 2 (табл., п. 2).

В качестве экстрагента использовали оливковое масло, продукция и упаковка ACEITES DEL SUR. S.A. FORMERLY ACEITER V.J. LUCA DETEN AS. A. SEVILLA ESPANA.

Заданное значение pH поддерживали в течение 0,1-4,5 ч, в дальнейшем величина pH изменялась незначительно. Лучшие результаты экстракции получены при pH ≥ 4 при времени экстракции не более 4,5 ч, при этом коэффициенты распределения имели значения D = 19,72 - 4588,50. Максимальное значение D = 4588,50 получено при pH 7,79 - 8,36. Минимальная остаточная концентрация C = 2 мг/дм³ Cu (II) получена при pH 7,79.

Осадки образуются в следующих условиях: pH 5,51 6,49 10,15 10,42 Цвет осадка зеленов.-голуб., голуб., голуб., голуб.

Пример 3 (табл., п. 3).

В качестве экстрагента использовали кукурузное масло, изготовитель БМК, г. Беслан, Россия, РСО - Алания.

Заданное значение pH поддерживали в течение 0,1 - 4,0 ч, в дальнейшем величина pH изменялась незначительно. Лучшие результаты экстракции получены при pH ≥ 4 при времени экстракции не более 4 ч, при этом коэффициенты распределения имели значение от D = 20,28 до D > 10000. Максимальное значение D > 10000 получено при pH 7,36 - 7,70 и 10,4. Минимальная остаточная концентрация C < 1 мг/дм³ Cu (II) получена при pH 7,36 - 7,70 и 10,40.

Осадок бирюзового цвета образуется при pH 5,31.

Пример 4 (табл., п. 4).

В качестве экстрагента использовали соевое масло рафинированное, изготовитель. АОН ALGEMTNT OLIEHANDEL B.V. UTRECHT - HOLLAND.

Заданное значение pH поддерживали в течение 0,7- 2,5 ч, в дальнейшем величина pH изменялась незначительно. Лучшие результаты экстракции получены при pH ≥ 5 при времени экстракции не более 2,5 ч. Минимальная остаточная концентрация C = 14 мг/дм³ Cu (II) получена при pH 5,91.

Осадки образуются в следующих условиях: pH 5,06 5,91 7,59 8,05 9,64 10,9 11,19 Цвет осадка голубой, коричневый, темно-коричневый Предлагаемый экстракционный способ извлечения меди может быть применен при обработке технологических растворов, сточных вод промышленных предприятий, шламов после осаждения тяжелых металлов гальванических производств, шахтных и рудничных вод, растворов кучного и подземного выщелачивания и т.п.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом повышает извлечение меди при одновременной экономичности и безопасности процесса.

Формула изобретения

Способ экстракции меди из водного раствора, включающий контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют растительные масла, а экстракцию осуществляют при pH ≥ 4 и регулировании величины pH в течение не более 4,5 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3