Селективное извлечение ионов рения (vii) из водных растворов катионов металлов
Изобретение относится к способу селективного извлечение ионов рения (VII) из водных растворов катионов цветных металлов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных стоков и для переработки отходов цветных металлов, содержащих рений (VII). Способ извлечения рения (VII) из растворов, содержащих цветные металлы, включает подготовку раствора и сорбцию рения (VII). Сорбцию ведут из сульфатных растворов, содержащих катионы цветных металлов никеля, кобальта или меди. Процесс осуществляют при перемешивании анионитом АМ-2б или активированным костным углем при величине рН растворов, меньшей величины рН гидролитического осаждения катионов цветных металлов. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности селективного извлечения рения (VII) из растворов цветных металлов. 4 ил., 3 табл.
Селективное извлечение ионов рения (VII) из водных растворов катионов металлов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных стоков и для переработки отходов цветных металлов, содержащих рений (VII).
Известно, что из водных растворов можно выделить рений в виде труднорастворимого комплексного соединения с некоторыми металлами в аммиачной среде [Абишева З.С. и др. Цветные металлы №6, 2003. С.69-72].
Недостатком способа является большое число основных операций схемы получения перрената аммония.
Наиболее близким техническим решением является способ извлечения рения (VII) из растворов, содержащих цветные металлы [RU 2093596 С1, МПК С22В 61/00, опубл. 20.10.1997], включающий подготовку раствора, сорбцию рения (VII) анионитом АМП.
Недостатком способа является то, что не исследована сорбция рения из растворов цветных металлов анионитом марки АМ-2б или активированным костным углем (АУ).
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение эффективного способа селективного извлечения рения (VII) из растворов цветных металлов.
Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является высокая селективность извлечения ионов рения (VII) из растворов цветных металлов при одновременной простоте и сокращении стадий получения рения и его соединений.
Этот технический результат достигается тем, что в способе извлечения рения (VII) из растворов, содержащих цветные металлы, включающем подготовку раствора, сорбцию рения (VII), а сорбцию ведут из сульфатных растворов, содержащих катионы цветных металлов никеля, кобальта или меди, при перемешивании анионитом АМ-2б или активированным костным углем при величине рН растворов, меньшей величины рН гидролитического осаждения катионов цветных металлов.
Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1-3 даны зависимости от времени сорбции обменной емкости сорбента ОЕ, мг/г по Re (VII), для сорбентов АМ-2б, АМП (для сравнения) или АУ (ОЕ, мг/г - обменная емкость сорбента, в мг сорбируемого иона металла на 1 г сорбента, в данный момент времени), а на фиг.4 дан вариант принципиальной технологической схемы переработки исходного раствора, и данными табл.1-3, где даны исходная и равновесная концентрации ионов металлов, а также степень их извлечения из раствора, и СОЕ, мг/г - сорбционная обменная емкость по Re (VII) в равновесном состоянии.
На фиг.1-3 обозначено:
1 - результаты сорбции Re (VII) из индивидуального раствора перрената калия.
2 - результаты сорбции Re (VII) из раствора сульфата никеля (II) и перрената калия,
3 - результаты сорбции Re (VII) из раствора сульфата кобальта (II) и перрената калия,
Сорбцию из растворов сульфатов металлов и перрената калия осуществляли в статических условиях при непрерывном перемешивании. Сорбцию Re (VII) осуществляли из 100 см3 исходного раствора перрената калия, масса сорбента 1 г. Концентрацию ионов рения определяли на фотоколориметре марки КФК-3, кислотно-основные характеристики раствора контролировали рН-метром марки рН-121.
Перемешивание и поддержание заданного значения рН осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Однако для большей гарантии достижения равновесия контакт сорбента и раствора осуществляли не менее суток. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе сорбции в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH и H2SO4. Заданное значение рН поддерживали в течение 2 часов от начала сорбции нейтрализацией раствора, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно. Сорбцию осуществляли при комнатной температуре. Используя значения концентраций ионов рения в водном растворе исходном и после сорбции, рассчитывали СОЕ, мг/г.
В качестве сорбентов использовали:
1. Пористый анионит АМ-2б смешанной основности со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и ДВБ смесью диметил- и триметиламинов. Крупность гранул 0,63-1,60 мм; удельный объем набухшей смолы 2,7-3,2 см3/г; удельная поверхность 50-100 м2/г; общий объем пор 0,80-0,87 см3/г, механическая прочность 98-99%; ПОЕ 3,3-3,7 мг-экв/г. Обменные группы:
.
2. Гелевый высокоосновный анионит АМП со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и 3,5-4,0% ДВБ пиридином. Крупность гранул 0,63-1,60 мм; удельный объем набухшей смолы 2,7-2,9 см3/г; механическая прочность 98-99%; ПОЕ 3,3-3,7 мг-экв/г. Обменные группы:
.
3. Активированный уголь (АУ) получен карбонизацией костей домашних животных (отход мясоперерабатывающей промышленности) с последующей активацией водяным паром.
Влажность 14,5%, зольность 2,5%. Фракционный состав АУ:
| Размер частиц, мм | +2,2 | +2,0 | +0,8 | +0,315 | +0,125 | +0,08 |
| Вес, % | 1,4 | 57,6 | 28,8 | 11,0 | 1,0 | 0,2 |
По данным спектрального анализа основными неорганическими компонентами АУ являются: Са, Mg и др, примесями: Мn и др.
Поверхность АУ в значительной степени определяют мезо- и макропоры, диаметр пор составляет 0,42-0,84 мкм, расстояние между волокнами 4,2-16,8 мкм.
Обработка активированного угля значительно изменяет вид его поверхности по сравнению с необработанным воздушно-сухим АУ. По величине пористости подготовленной поверхности способы обработки располагаются в ряд: (НСl+HF)>H2SO4=Н2O>NaOH.
Примеры конкретного выполнения способа.
Пример 1 (фиг.1, табл.1).
Сорбент АМ-2б.
Исходный раствор содержал, г/дм3: 0,984-1,201 Re (VII), 11-13 Me (II), где Me = Ni, Co, Cu.
На фиг.1 даны результаты извлечения рения (VII) из индивидуальных водных растворов сульфатов NiSO4, Co SO4, Сu SO4 сорбцией при рН=2,2-2,5.
В табл.1 дано извлечение ионов металлов через сутки сорбции.
Пример 2 (фиг.2, табл.2).
Сорбент АМП.
Исходный раствор содержал, г/дм3: 0,984-1,201 Re (VII), 11-13 Me (II), где Me = Ni, Co, Cu.
На фиг.2 даны результаты извлечения рения (VII) из индивидуальных водных растворов сульфатов NiSO4, Co SO4, Сu SO4 сорбцией при рН=2,2-2,6.
В табл.2 дано извлечение ионов металлов через сутки сорбции.
Пример 3 (фиг.3, табл.3).
Сорбент АУ.
Исходный раствор содержал, г/дм3: 0,984-1,201 Re (VII), 11-15 Me (II), где Me=Ni, Co, Cu.
На фиг.3 даны результаты извлечения рения (VII) из индивидуальных водных растворов сульфатов NiSO4, Со SO4, Сu SO4 сорбцией при рН=2,4-2,6.
В табл.3 дано извлечение ионов металлов через сутки сорбции.
Из данных фиг.1-3 и табл.1-3 видно, что получены высокие показатели сорбции ионов рения (VII) из водных растворов сульфатов цветных металлов, содержащих примесь ионов рения (VII), извлечение рения мас.%: 48,1-58,3 на АУ и 71,1-98,0 на анионитах АМ-2б и АМП. Сорбция ионов Me (II), где Me=Ni, Со, Сu, незначительна, извлечение Me (II), мас.%: 0,2-3,8.
По сравнению с сорбцией ионов рения (VII) из индивидуального раствора сорбция из растворов катионов металлов меньше для сорбентов АМ-2б и АМП и больше для АУ.
При величине рН больше рН гидролитического осаждения катионов металлов наблюдается образование осадка гидроксида или гидроксосоли соответствующего катиона.
На фиг 4 дан вариант принципиальной технологической схемы переработки исходного раствора.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает высокую селективность извлечения ионов рения (VII) из растворов катионов металлов при одновременной простоте и сокращении стадий получения чистого рения и его соединений.
| Таблица 1 | ||||||
| Результаты извлечения ионов металлов через сутки сорбции на анионите АМ-2б | ||||||
| Концентрация иона металла, г/дм3 | Извлечение, мас.% | СОЕ, мг/г | ||||
| Me (II) | Re (VII) | Me (II) | Re (VII) | Re (VII) | ||
| исходная | равновесная | исходная | равновесная | |||
| Me=Ni | ||||||
| 11,139 | 11,119 | 0,984 | 0,020 | 0,2 | 98,0 | 96,4 |
| Me=Co | ||||||
| 13,486 | 13,417 | 1,020 | 0,031 | 0,5 | 97,0 | 98,9 |
| Me=Cu | ||||||
| 12,771 | 12,280 | 1,201 | 0,184 | 3,8 | 84,7 | 101,7 |
| Таблица 2 | ||||||
| Результаты извлечения ионов металлов через сутки сорбции на анионите АМП | ||||||
| Концентрация иона металла, г/дм3 | Извлечение, мас.% | СОЕ, мг/г | ||||
| Me (II) | Re (VII) | Me (II) | Re (VII) | Re (VII) | ||
| исходная | равновесная | исходная | равновесная | |||
| Me=Ni | ||||||
| 11,139 | 11,038 | 0,984 | 0,031 | 0,9 | 96,8 | 95,3 |
| Me=Со | ||||||
| 13,486 | 13,418 | 1,020 | 0,024 | 0,5 | 97,6 | 99,6 |
| Me=Cu | ||||||
| 12,771 | 12,525 | 1,201 | 0,347 | 1,9 | 71,1 | 85,4 |
| Таблица 3 | ||||||
| Результаты извлечения ионов металлов через сутки сорбции на АУ | ||||||
| Концентрация иона металла, г/дм3 | Извлечение, мас.% | СОЕ, мг/г | ||||
| Me (II) | Re (VII) | Me (II) | Re (VII) | Re (VII) | ||
| исходная | равновесная | исходная | равновесная | |||
| Me=Ni | ||||||
| 11,139 | 11,050 | 0,984 | 0,510 | 0,8 | 48,2 | 47,4 |
| Ме=Со | ||||||
| 10,78 | 10,44 | 0,966 | 0,501 | 3,15 | 48,1 | 46,5 |
| Me=Cu | ||||||
| 15,521 | 15,375 | 0,984 | 0,410 | 0,9 | 58,3 | 57,4 |
Способ извлечения рения (VII) из растворов, содержащих цветные металлы, включающий подготовку раствора, сорбцию рения (VII), отличающийся тем, что сорбцию ведут из сульфатных растворов, содержащих катионы цветных металлов никеля, кобальта или меди, при перемешивании анионитом АМ-2б или активированным костным углем при величине рН растворов, меньшей величины рН гидролитического осаждения катионов цветных металлов.
