Способ очистки водных растворов кобальта от марганца

 

Способ очистки растворов кобальта от марганца относится к области извлечения веществ осаждением труднорастворимого соединения и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа, его экономичность и простота. Очистка водных растворов кобальта от марганца включает осаждение ионов марганца щелочным реагентом в присутствии окислителя с переводом при рН≥6 с использованием в качестве окислителя перекиси водорода с переводом в осадок марганца совместно с кобальтом. После осаждения полученный осадок обрабатывают кислым раствором при рН≤4 для растворения кобальта и перевода его в раствор с концентрированием соединений марганца в осадке. 1 ил., 2 табл.

Способ очистки растворов кобальта от марганца относится к области извлечения веществ осаждением труднорастворимого соединения и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известны способы извлечения марганца [В.Ф. Гиллебранд и др. Практическое руководство по неорганическому анализу. М.: Химия, 1966. С. 494-497, 503-505] в виде труднорастворимых соединений (МnO₂, МnРO₄ и др.) Недостатком способа является загрязнение марганца примесями.

Наиболее близким техническим решением являются способы очистки раствора кобальта от марганца [Худяков И.Ф., Кляйн С.Э., Агеев Н.Г. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов и проектирование цехов. М.: Металлургия, 1993, С. 166-167] осаждением последнего из нагретых кислых растворов в присутствии окислителей - активного хлора или гипохлорита натрия или калия.

Недостатком способов является то, что наряду с марганцем соосаждается значительное количество кобальта, к тому же использование в качестве окислителя хлора приводит к необходимости применения специального оборудования, а также принятия мер экологической безопасности от хлора для окружающей среды.

Задачей изобретения является создание эффективного способа извлечения ионов марганца из водных растворов солей кобальта без использования хлора в качестве окислителя.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени эффективности извлечения ионов марганца из водных растворов солей кобальта с одновременной экономичностью и простотой процесса.

Этот технический результат достигается тем, что в способе осаждения ионов марганца из растворов солей кобальта щелочным реагентом в присутствии окислителя осаждение ведут при рН≥6 с использованием в качестве окислителя перекиси водорода с переводом в осадок марганца совместно с кобальтом, а после осаждения полученный осадок обрабатывают кислым раствором при рН≤4 для растворения кобальта и перевода его в раствор с концентрированием соединений марганца в осадке.

Сущность способа поясняется данными табл. 1-2 и чертежа, из которых следует, что на первой стадии при щелочной обработке перекись водорода проявляет свойство окислителя, которую используют для окисления марганца и кобальта до высших степеней с целью полного осаждения последних, на второй стадии осуществляют обработку отфильтрованного осадка кислым раствором, при этом перекись, находящаяся в осадке, проявляет свойство восстановителя и используется для восстановления ионов кобальта для перевода их в растворимый сульфат кобальта (II), в то же время марганец в окисленной форме остается в осадке, таким образом осуществляется разделение ионов кобальта и марганца.

Примеры практического применения.

На чертеже дана схема процесса селективного осаждения ионов марганца из раствора сульфата кобальта (окислитель - ₂О₂, нейтрализатор - раствор щелочи NaOH) при рН≥6 с последующим обратным растворением кобальта при контакте выпавшего осадка с кислым раствором при рН≤4, а в табл. 1-2 дан материальный баланс этого процесса по марганцу и кобальту.

Пример 1 (чертеж, табл.1). Объем исходного раствора 1 дм³, концентрация исходного раствора: С_исх=30 г/дм³ Со, С_исх=0,05 г/дм³ Мn (массовое соотношение Со:Мn=600:1).

I стадия - осаждение ионов кобальта и марганца при рН 6,0-6,5.

Концентрация ионов кобальта в фильтрате после осаждения 0,34 г/дм³ Со, концентрация ионов марганца - следы; после доосаждения концентрация ионов кобальта составила 0,05 г/дм³ Со, концентрация ионов марганца - следы.

II стадия - растворение соли кобальта при рН 2 и температуре 65-75^oС.

В результате получен раствор объемом 0,775 дм³ с концентрацией 37,1 г/дм³ Со и 7,5 мг/дм³ Мn (массовое соотношение Со:Мn=5000:1). Остаточное содержание ионов кобальта в осадке 0,219 г Со (массовое соотношение Со:Мn=5: 1).

Пример 2 (фигура, табл. 2).

Условия эксперимента аналогичны примеру 1, с той лишь разницей, что увеличена в 200 раз концентрация ионов марганца.

Объем исходного раствора 1 дм³, концентрация исходного раствора: С_исх=30 г/дм³ Со, С_исх=10 г/дм³ Мn (массовое соотношение Со:Мn=3:1).

В результате получен раствор с концентрацией 23,5 г/дм³ Со и 1,47 г/дм³ Мn (массовое соотношение Со:Мn=16:1). Остаточное содержание ионов кобальта в осадке 0,378 г Со (массовое соотношение Со:Мn= 1:3).

Разработанный способ может быть использован для извлечения марганца из производственных растворов, в том числе содержащих катионы кобальта и других металлов, а также для очистки сточных вод от ионов марганца.

По сравнению с прототипом данный способ обеспечивает более высокую селективность разделения марганца и кобальта, обеспечивает большую экологическую безопасность.

Способ экономичен за счет использования недорогих реагентов и недорогой аппаратуры за счет использования менее агрессивных сред.

Обратное растворение осадка в кислом растворе, в том числе и при использовании восстановителя только на восстановление кобальта по схеме Со(III)-->Со(II), дает дополнительные возможности для глубокого разделения кобальта и марганца.

Замена хлора на другие окислители позволяет сделать процесс экономичнее и экологически безопаснее.

Формула изобретения

Способ очистки водных растворов кобальта от марганца, включающий осаждение ионов марганца щелочным реагентом в присутствии окислителя, отличающийся тем, что осаждение ведут щелочным реагентом при рН≥6 с использованием в качестве окислителя перекиси водорода с переводом в осадок марганца совместно с кобальтом, а после осаждения полученный осадок обрабатывают кислым раствором при рН≤4 для растворения кобальта и перевода его в раствор с концентрированием соединений марганца в осадке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3