Экстракция меди из водных растворов растительными маслами



Экстракция меди из водных растворов растительными маслами
Экстракция меди из водных растворов растительными маслами
Экстракция меди из водных растворов растительными маслами
Экстракция меди из водных растворов растительными маслами
Экстракция меди из водных растворов растительными маслами
Экстракция меди из водных растворов растительными маслами

 


Владельцы патента RU 2481409:

Воропанова Лидия Алексеевна (RU)

Изобретение относится к экстракции меди из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Способ экстракции меди из водного раствора включает контактирование экстрагента, в качестве которого используют растительные масла, и раствора. Затем ведут перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз. При этом экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией меди ≤5 г/дм3 при отношении водной и органической фаз В:O≤8, рН 5,5-6,5 и 8,5-10,5. Причем регулирование величины рН проводят в течение не более 30 мин. Технический результат заключается в высокой степени эффективности извлечения меди из водных растворов с одновременной экономичностью и безопасностью процесса. 6 ил., 6 пр.

 

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 смесью непредельных карбоновых кислот состава, мас.%: 20-30 олеиновой, 20-40 линолевой, 40 эруковой и 2-9 пальмитиновой в интервале рН=4-8 [Бубнов В.К. и другие. Теория и практика добычи полезных ископаемых для комбинированных способов выщелачивания. Алма-Ата, 1992, стр.522].

Недостатком способа является относительная дороговизна используемых экстрагентов.

Наиболее близким техническим решением является экстракция меди из водных растворов с концентрацией 500 мг/дм3 растительными маслами при рН≥4, отношении органической и водной фаз О:В=1:19 и регулировании величины рН в течение не более 4,5 [Патент РФ №2155815 от 2000 г., МПК 7 С22В 3/26 // С22В 3/26 // С22 В 3/26 // С22В 15:00, БИ №25].

Недостатком способа является недостаточная точность условий экстракции. Известно, что при рН>5,5 из водного раствора выделяется гидроксид меди. Кроме того, не исследована экстракция из более концентрированных водных растворов >500 мг/дм3, других соотношениях О:В и времени экстракции, для экстракции исследованы лишь 4 вида растительных масел.

Задачей изобретения является уточнение оптимальных параметров экстракции ионов меди из водных растворов растительными маслами (исходной концентрации, величины рН, отношением органической и водной фаз О:В, времени и температуры) с использованием большего количества видов растительных масел.

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 растительными маслами, включающем контакт экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией ≤5 г/дм3 по меди при В:О≤8, рН 5,5-6,5 и 8,5-10,5 и регулировании величины рН в течение не более 30 мин.

Сущность способа поясняется данными фиг.1-6, в которых указаны концентрация меди в исходных растворах, время экстракции при заданной величине рН, концентрация меди и величина рН в осветленной водной фазе, коэффициент распределения, рассчитываемый как отношение равновесных концентраций меди в органической и водной фазах.

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 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 рН и остаточную концентрацию меди. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе экстракции в качестве нейтрализаторов использовали растворы щелочи или кислоты.

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

Примеры конкретного выполнения способа.

Пример 1 (фиг.1)

На фиг.1 дана зависимость остаточной концентрации ионов меди от величины рН раствора. Экстрагент - оливковое масло, С0=1,2 г/дм3, время экстракции 1 час, О:В=1:3, t=24°С. Лучшие результаты экстракции получены при рН 5,5-6,5 и 8,5-10,5. Вероятно, экстрагируются различные по составу комплексы меди с составляющими экстрагента: один - при рН 6, другой - при рН 10. При рН≥11 образуются осадки.

Пример 2 (фиг.2)

На фиг.2 дана зависимость остаточной концентрации ионов меди от времени экстракции. Экстрагент - оливковое масло. С0=3,21 г/дм3, рН 10, О:В=1:3, t=24°С. Видно, что время экстракции не превышает 30 мин.

Пример 3 (фиг.3)

На фиг.3 дана зависимость остаточной концентрации ионов меди от отношения В:О и рН экстракции: графики 1 - рН 6 и 2 - рН 10. Экстрагент - оливковое масло, С0=1,1 г/дм3, время экстракции - сутки, t=24°С. Экстракция осуществляется при В:О≤8. При В:О>8 образуются осадки.

Пример 4 (фиг.4)

На фиг.4 дана зависимость остаточной концентрации ионов меди от времени и начальной концентрации С0, г/дм3: 1,1; 2,2; 3,2; 4,5. Экстрагент - оливковое масло, рН 10, О:В=1:3, t=24°С. Экстракция осуществляется за время не более 30 мин.

Установлено, что экстракция описывается уравнением первого порядка вида

где K - константа скорости процесса.

По данным фиг.4 рассчитаны значения К в уравнении (I):

В интервале исходных концентраций С0=1-3 г/дм3 с увеличением концентрации скорость процесса возрастает.

Пример 5 (фиг.5)

На фиг.5 дана зависимость остаточной концентрации ионов меди от времени экстракции и температуры t=18, 24, 30, 35°С. Экстрагент - оливковое масло, рН 10, С0=4,5 г/дм3, О:В=1:3. Экстракция осуществляется за время не более 30 мин.

Установлено, что экстракция описывается уравнением первого порядка (1). По данным фиг.5 рассчитаны значения К в уравнении (1):

В интервале температур t=18-35°С скорость процесса уменьшается.

Исходя из кинетического анализа реакции можно предположить, что первый порядок процесса - увеличение скорости процесса с ростом исходной концентрации - может свидетельствовать о том, что процесс лимитируется скоростью внешней диффузии. Уменьшение скорости экстракции с ростом температуры может быть связано с коалесценцией (слиянием капель растительного масла) внутри подвижного раствора при перемешивании. С увеличением температуры скорость коалесценции растет, а следовательно, уменьшается межфазная поверхность между органической и водной фазой, что согласно первому закону Фика снижает скорость диффузии. Кроме того, положение двойной связи в олеиновой кислоте может меняться при нагревании и при различных химических воздействиях. Например, термообработка в щелочной среде способствует миграции двойной связи в положение, смежное с карбоксильной группой.

Пример 6 (фиг.6)

На фиг.6 дана зависимость коэффициента распределения D от вида растительного масла: 1 - абрикосовое, 2 - тыквенное, 3 - кедровое, 4 - соевое, 5 - виноградное, 6 - кукурузное, 7 - грецкого ореха, 8 - подсолнечное, 9 - льняное, 10 - оливковое. О:В=1:6. t=24°С.

Условия экстракции:

а - С0=1,1 г/дм3; рН=6 б - С0=1,1 г/дм3; рН=10

в - С0=5 г/дм3; рН=6 г - С0=5 г/дм3; рН=10

Для абрикосового кедрового, соевого и кукурузного масел в условиях экстракции «г» в случае, когда при нейтрализации до рН 10 выпадали осадки гидроксидов, проводили нейтрализацию серной кислотой, которую добавляли порционно до растворения гидроксидов (практически до рН 6,5).

Высокие показатели экстракции получены для абрикосового, тыквенного, соевого, грецкого ореха, подсолнечного, оливкового масел, плохо экстрагируют ионы меди виноградное и льняное масла.

Высокие показатели экстракции получены, вероятно, потому, что в составе растительных масел содержатся олеиновая кислота и другие компоненты, способные экстрагировать ионы тяжелых металлов. Растительные масла - это насыщенные и ненасыщенные (с одной, двумя и тремя двойными связями) одноосновные жирные кислоты с неразветвленной углеродной цепью и четным числом углеродных атомов (преимущественно C16 и C18). Так, содержание олеиновой кислоты, мас.%: в подсолнечном масле 24-40, в кукурузном масле - 30-49, в оливковом масле - около 80, в соевом масле - 23-29. Кроме того, в растительных маслах обнаружены в небольших количествах жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов (от С15 до С23).

Способ экстракции меди из водного раствора растительными маслами, включающий контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, отличающийся тем, что экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией меди ≤5 г/дм3 при отношении водной и органической фаз В:O≤8, рН 5,5-6,5 и 8,5-10,5 и регулировании величины рН в течение не более 30 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения солей иттрия (III) из бедного или техногенного сырья с помощью метода флотоэкстракции. .

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам количественного определения ионов олова (II) и (IV) в водных растворах. .

Изобретение относится к способу экстракции ионов меди(II), никеля(II) и/или кобальта(II) из слабокислых и аммиачных водных растворов органическим реагентом с последующей реэкстракцией водным раствором минеральной кислоты.

Изобретение относится к новым соединениям класса N',N'-диалкилгидразидов и может быть использовано в области гидрометаллургии меди. .

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии переработки руд и концентратов, содержащих редкоземельные элементы. .

Изобретение относится к переработке урановых руд. .

Изобретение относится к способу отделения в водной среде, по меньшей мере, одного актиноида от одного или более лантаноидов. .

Изобретение относится к химии и металлургии, конкретно к технологии извлечения скандия из техногенных и продуктивных сернокислых скандийсодержащих растворов, образующихся после извлечения урана, никеля, меди или других металлов при их добыче методом подземного выщелачивания, а также получения твердого экстрагента - ТВЭКСа - для его извлечения из указанных растворов.

Изобретение относится к способу извлечения из водных сульфатных растворов ионов вольфрама(VI), или молибдена(VI), или совместно ионов вольфрама(VI) и молибдена(VI), или раздельно при одновременном их присутствии в растворе экстракцией органическим реагентом.

Изобретение относится к способу извлечения из водных растворов солей щелочных металлов и серебра. .
Изобретение относится к области флотационного обогащения техногенного сырья. .
Изобретение относится к извлечению цветных металлов, в частности меди, никеля и кобальта, из металлургических отходов, содержащих эти цветные металлы в степени окисления, большей или равной нулю.
Изобретение относится к гидрометаллургическому производству меди и может быть использовано при бактериальном выщелачивании сульфидсодержащих руд. .

Изобретение относится к способу извлечения металлов из сульфидного минерального сырья. .

Изобретение относится к способу извлечения металлов из металлсодержащего сульфидного минерального сырья. .
Изобретение относится к способу выделения меди и/или никеля из растворов, содержащих кобальт. .
Изобретение относится к способу извлечения меди и молибдена из сульфидных медно-молибденовых руд. .
Изобретение относится к металлургической промышленности и литейному производству и может быть использовано для изготовления прутков, трубных заготовок различной конфигурации.
Изобретение относится к способу выделения меди в виде хлорида меди из минерального сырья. .

Изобретение относится к способу получения высококачественной меди. .

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при разделении медно-молибденовых руд
Наверх