Способ извлечения ванадия
Владельцы патента RU 2358029:
Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (RU)
Изобретение относится к гидрометаллургии редких и цветных металлов и может быть использовано для извлечения, очистки и концентрирования ванадия, например, при переработке оборотных маточных растворов производства V2O5 и кислых растворов выщелачивания зол от сжигания мазута. Способ извлечения ванадия из слабокислых сред включает экстракцию азотсодержащим экстрагентом, в качестве которого используют N-(2-гидрокси-5-нонилбензил)-ββ-дигидроксиэтиламин (НБЭА) в органическом разбавителе. После экстракции проводят реэкстракцию ванадия раствором аммиака. Техническим результатом изобретения является повышение степени извлечения ванадия из слабокислых растворов. 1 табл.
Изобретение относится к металлургии редких и цветных металлов, в частности к способам извлечения ванадия из водных растворов, и может найти применение в технологии для его извлечения и очистки от примесей.
Известен способ извлечения ванадия из солянокислых растворов трибутилфосфатом (ТБФ). С максимальной экстракцией при 8 моль/л НС1. Реэкстракцию проводят соляной кислотой 0,8-1,4 моль/л [А.О.Байконурова, Л.И.Меньшикова, А.М.Резник. Экстракция ванадия из хлоридно-фторидных растворов трибутилфосфатом. // Ж. неорг. химии, 1978., т.XXIII, вып.10, с.2766; Н.И.Кириченко, И.В.Винаров, Н.А.Костромина. Исследование экстракции ванадия три-н-бутилфосфатом методами ИК спектроскопии и протонного резонанса. // Ж. неорг. химии, 1977, т.XXII, вып.9, с.2522].
Основной недостаток экстракции ванадия ТБФ - это протекание экстракции из концентрированных кислых растворов, таким образом, для слабокислых растворов необходимо добавлять кислоту до нужной кислотности, что экономически невыгодно. Также при экстракции происходит частичное восстановление ванадия как самим экстрагентом, так и ионами хлора, поэтому при экстракции необходимо вводить окислитель Н2О2, KClO3, KMnO4 и др.
Так же известен способ экстракции ванадия ди-2-этилгексилфосфорной кислотой (Д2ЭГФК) из умеренно кислых растворов, в области значений рН от 2,0 до 3,7 для солянокислых растворов и 2,5-4,0 для сернокислых. Однако в этих областях рН Д2ЭГФК экстрагирует ванадий в степени окисления IV. Степень извлечения ванадия(IV) составляет 96%. Реэкстракцию поводят растворами соляной или серной кислот с концентрацией 6 и 3 моль/л, либо растворами щелочи или аммиака. [Резник A.M., Байконурова А.О. Экстракционные методы извлечения ванадия. - Экспресс-информация, сер. 07, вып.90 (724), Алма-Ата, КазНИИНТИ, 1979, 32 с.]
Недостаток метода экстракции ванадия Д2ЭГФК - низкая степень извлечения ванадия (5+) по сравнению со степенью извлечения ванадия(IV).
Общим недостатком экстракционных систем ванадия, использующих ТБФ и Д2ЭГФК, является загрязнение ванадия фосфором, что недопустимо.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ извлечения ванадия диизододециламином (ДИДА) в органическом разбавителе [А.А.Палант, В.А.Брюквин, В.А.Петрова. Экстракционное получение чистого пентаоксида ванадия с использованием диизододециламина. Металлы, 2006, №4, с.30-32]. Экстракцию ванадия 0,14 моль/л раствором экстрагента ДИДА в октане проводили из раствора с исходной концентрацией ванадия 1 г/л, имеющего рН 4, который контактировал при соотношении фаз Vo:Vв=1:5. После разделения фаз при рН 6 степень извлечения ванадия составляет 91%. Реэкстракцию ванадия из раствора проводят раствором аммиачной воды.
Недостатком диизододециламина (ДИДА) является невысокая степень извлечения ванадия при его экстракции из слабокислых сред.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения ванадия экстрагентом при его извлечении из слабокислых растворов.
Технический результат достигается тем, что в способе извлечения ванадия из слабокислых сред экстракцией азотсодержащим экстрагентом в органическом разбавителе с последующей реэкстракцией ванадия раствором аммиака, в качестве азотсодержащего экстрагента используют N-(2-гидрокси-5-нонилбензил)-ββ-дигидроксиэтиламин (НБЭА). Общей формулой:
Эффект увеличения степени извлечения ванадия достигается тем, что ванадий данным экстрагентом извлекается в виде декаванадат-иона при соотношении ванадий:реагент=2,5:1
Экстрагент был проверен в лабораторных условиях. Использовали растворы азотсодержащего экстрагента фенольного типа - НБЭА (со средней молекулярной массой 337,51 г/моль и содержанием азота 4,2%) в октане с добавкой 25% октанола. Экстракцию проводили при соотношении объемов органической и водной фаз Vo:Vв=1:5.
Примеры, иллюстрирующие изобретение:
Пример 1. Раствор, содержащий 1 г/л ванадия, контактируют с органической фазой, содержащей 0,1 моль/л НБЭА в октане с добавкой 25% октанола, при соотношении объемов фаз Vo:Vв=1:5 в течение 10 минут. После разделения фаз рН 3,96, степень извлечения ванадия в органический раствор достигает Ev=99,5%.
Пример 2. Раствор, содержащий 1 г/л ванадия, контактируют с органической фазой, содержащей 0,1 моль/л НБЭА в октане с добавкой 25% октанола, при соотношении объемов фаз Vo:Vв=1:5 в течение 10 минут. После разделения фаз рН 2,16, степень извлечения ванадия в органический раствор достигает Ev=95,5%.
Пример 3. Раствор, содержащий 1 г/л ванадия, контактируют с органической фазой, содержащей 0,1 моль/л НБЭА-1 в октане с добавкой 25% октанола, при соотношении объемов фаз Vo:Vв=1:5 в течение 10 минут. После разделения фаз рН 3,86, степень извлечения ванадия достигает Ev=99,3%.
Пример 4. Раствор, содержащий 1 г/л ванадия, контактируют с органической фазой, содержащей 0,1 моль/л НБЭА-2 в октане с добавкой 25% октанола, при соотношении объемов фаз Vo:Vв=1:5 в течение 10 минут. После разделения фаз рН 3,15, степень извлечения ванадия в органический раствор достигает Ev=99,l%.
Пример 5. Раствор, содержащий 1 г/л ванадия, контактируют с органической фазой, содержащей 0,1 моль/л НБЭА-2 в октане с добавкой 25% октанола, при соотношении объемов фаз Vo:Vв=1:5 в течение 10 минут. После разделения фаз рН 2,66, степень извлечения ванадия в органический раствор достигает Ev=97,1%.
Результаты, изложенные в примерах, сведены в таблицу
| № | Экстрагент | рН равн. | С экстрагента концентрация моль/л | Ev, % | Dv коэф. распределения |
| ДИДА прототип | 6 | 0,14 | 91 | 50 | |
| 1 | НБЭА | 3,96 | 0,1 | 99,5 | 971,25 |
| 2 | НБЭА | 2,16 | 0,1 | 95,5 | 105,5 |
| 3 | НБЭА-1 | 2,40 | 0,1 | 92,7 | 63,351 |
| 4 | НБЭА-2 | 3,15 | 0,1 | 99,1 | 558,95 |
| 5 | НБЭА-2 | 2,66 | 0,1 | 97,1 | 165,82 |
Таким образом, из сопоставления известного и предлагаемого способов извлечения ванадия видно, что использование НБЭА для экстракционного извлечения ванадия более эффективно по сравнению с экстрагентом ДИДА. Т.е. достигается практически полное извлечение ванадия (Ev=99,5%) при использовании заявляемого экстрагента с концентрацией, в 1,4 раз меньшей, чем у прототипа. Это является следствием более высокой экстракционной способности заявляемого экстрагента. Степень извлечения ванадия 0,1 моль/л раствора НБЭА из раствора, содержащего 1 г/л, составляет 99,5%, против 90% для 0,14 моль/л раствора ДИДА.
Способ извлечения ванадия из слабокислых сред, включающий экстракцию азотсодержащим экстрагентом в органическом разбавителе и последующую реэкстракцию ванадия раствором аммиака, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего экстрагента используют N-(2-гидрокси-5-нонилбензил)-ββ-дигидроксиэтиламин (НБЭА), общей формулой
,
