Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом



Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом
Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом
Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом
Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом
Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом
Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом
Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом
Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом
Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом
Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом
Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом

 


Владельцы патента RU 2572927:

Воропанова Лидия Алексеевна (RU)

Изобретение относится к способу экстракции железа из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Экстракцию железа (III) из водного раствора трибутилфосфатом (ТБФ) осуществляют из водного раствора с концентрацией 3 н. НСl, 240 г/дм3 NaCl и температурой 60°С порционным введением ТБФ при минимальном времени контакта раствора и экстрагента. Порционное введение экстрагента существенно сокращает расход экстрагента для практически полного извлечения железа. Технический результат при использовании изобретения заключается в экономичности и эффективности извлечения железа из водных растворов. 3 ил., 8 табл., 3 пр.

 

Способ экстракции железа 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.

Известен способ извлечения ионов железа (III) гидролитическим осаждением из водных растворов [Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов. - М., Металлургия, 1993, с. 303-307].

Недостатком способа является то, что хотя ионы Fe (III) осаждаются в более кислой области, чем многие цветные металлы, однако вместе с ионами Fe (III) также осаждаются ионы цветных металлов и органические примеси, так как ионы Fe (III) являются коагулянтами, к тому же осадки гидроксосолей железа (III) гидрофильны и плохо фильтруются.

Наиболее близким техническим решением является способ экстракции, при котором наряду с другими металлами, экстракцию ионов железа осуществляют из солянокислых водных растворов трибутилфосфатом (ТБФ) при переработке природного и техногенного сырья [Резник И.Д., Соболь С.И., Худяков В.М. Кобальт, том 2, М., Машиностроение, 1995. С. 91-93].

Недостатком способа является то, что отсутствуют данные о влиянии на экстракцию ионов железа исходной концентрации железа в водном растворе, температуры, поваренной соли, концентрации соляной кислоты и поваренной соли, соотношения органической О и водной В фаз O:В.

Задачей изобретения является использование экономичного и эффективного способа для извлечения железа из водных растворов.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в экономичности и эффективности извлечения железа из водных растворов.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе экстракции железа из водного раствора трибутилфосфатом, включающем контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией 3 н. HCl, 240 NaCl г/дм3 и температурой t=60°С порционным введением ТБФ при минимальном времени контакта раствора и экстрагента.

Сущность способа поясняется данными табл. 1-8 и фиг. 1-3, в которых указаны концентрация железа в исходных растворах, время экстракции, концентрация железа в осветленной водной фазе и экстракте, коэффициент распределения D, рассчитываемый как отношение равновесных концентраций железа в органической и водной фазах, извлечением ε, % масс. от исходного.

Примеры практического применения

Пример 1 (табл. 1-2)

В табл. 1 даны результаты экстракции при использовании ТБФ объемом VТБФ=0,04 дм3 при t=20°С, СНСl=3 н., CNaCl=240 г/дм3, О:В=2:5, время экстракции 10 мин. Молярное соотношение TБФ:Fe=4:1.

В табл. 2 даны результаты экстракции при порционном, постадийном использовании ТБФ при t=20°С, СНСl=3 н., CNaCl=240 г/дм3. Экстракцию осуществляли в пять стадий, на каждой стадии использовали ТБФ объемом VТБФ=0,02 дм3, O:В=1:5, суммарное использование объема ТБФ составило VТБФ=0,1 дм3, ΣΟ:Β=1:1, время экстракции на каждой стадии 5 или 10 мин. Извлечение железа при большем времени экстракции на каждой стадии немного убывает.

Сравнение экстракций в стадии 1 в течение 10 мин с использованием 40 дм3 (табл. 1) и в стадии 2 (табл. 2) по 5 мин (в сумме 10 мин) и по 10 мин (в сумме 20 мин) с использованием ТБФ VТБФ=0,04 дм3 позволяет сделать следующие выводы:

1. Постадийная экстракция по 5 мин увеличивает извлечение железа с 85,42 до 92,71% масс., а по 10 мин до 90,63% масс. соответственно, молярное соотношение ТБФ:Fe 3:1.

2. Увеличение времени экстракции на каждой стадии от 5 до 10 мин снижает извлечение железа с 92,71 до 90,63% масс.

Пример 2 (табл. 3-4, фиг. 1)

В табл. 3-4 даны результаты порционного введения экстрагента при t=20 и 60°С и времени экстракции на каждой стадии 10 мин из растворов с концентрацией СНСl=2 н., CNaCl=240 г/дм3 и Сисх, г/дм3=23,00 Fe (табл. 3) и из растворов с концентрацией СНСl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и Сисх, г/дм3=24,00 Fe (табл.4), на каждой стадии O:В=1:5, всего ΣΟ:Β=1:1.

На фиг. 1 даны результаты постадийной экстракции при t=20 и 60°С и времени экстракции на каждой стадии 10 мин из растворов с концентрацией СНСl=2 н., CNaCl=240 г/дм3 и Сисх=23,00 г/дм3 Fe и из растворов с концентрацией СHCl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и Сисх=24,00 г/дм3 Fe по данным табл. 3 и 4:

а - зависимость остаточной концентрации железа от числа стадий экстракции,

б - зависимость извлечения железа от числа стадий экстракции.

Из данных табл. 3-4 и фиг. 1 можно сделать выводы.

1. Разница в результатах экстракции для растворов с концентраций СНСl=2 н. и 3 н. невелика, однако худшие результаты извлечения получены из растворов с концентрацией 2 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=20°С, лучшие - из растворов с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=60°С.

2. Извлечение железа 96,74% осуществляется из растворов с концентрацией 2 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=60°С с исходной концентрацией 23,00 г/дм3 Fe на третьей стадии: O:В=3:5, TБФ:Fe=3,6:1.

3. Извлечение железа 95,83% осуществляется из растворов с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=20-60°С с исходной концентрацией 24,00 г/дм3 Fe на третьей стадии: O:В=3:5, TБФ:Fe=2,9:1.

Пример 3 (табл. 5-6)

В табл. 5-6 даны результаты порционного введения экстрагента при t=20 и 60°С и времени экстракции на каждой стадии 10 мин из растворов с концентрацией СHCl=2 н., CNaCl=240 г/дм3 и Сисх, г/дм3=47,25 Fe (табл. 5) и из растворов с концентрацией СНСl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и Сисх, г/дм3=50,00 Fe (табл. 6), на каждой стадии O:В=1:5, всего ΣΟ:Β=1:1.

Из данных табл. 5-6 можно сделать следующие выводы:

1. Разница в результатах экстракции для растворов с концентраций СНСl=2 н. и 3 н. невелика, однако худшие результаты извлечения получены из растворов с концентрацией 2 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=20°С, лучшие - из растворов с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=60°С.

2. Извлечение железа 94,71% осуществляется из растворов с концентрацией 2 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=60°С с исходной концентрацией 47,25 г/дм3 Fe на пятой стадии: O:В=1:1, TБФ:Fe=3,5:1.

3. Извлечение железа 95,5% осуществляется из растворов с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=60°С с исходной концентрацией 50,00 г/дм3 Fe на пятой стадии: O:В=1:1, TБФ:Fe=3:1.

Пример 4 (табл. 7-8)

В табл. 7-8 даны результаты разовой экстракции при t=20 и 60°С из растворов с концентрацией СНСl=2 н., CNaCl=240 г/дм3 и Сисх, г/дм3=47,25 Fe (табл. 7) и из растворов с концентрацией СНСl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и Сисх, г/дм3=50,00 Fe (табл. 8).

Из данных табл. 7-8 можно сделать следующие выводы:

1. При разовом введении экстрагента экстракция завершается за 10 мин.

2. Худшие результаты извлечения получены из растворов с концентрацией 2 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=20°С, лучшие - из растворов с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=60°С.

3. Извлечение железа 77,78% осуществляется из растворов с концентрацией 2 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=60°С с исходной концентрацией 47,25 г/дм3 Fe за 30 мин и ΣΟ:Β=1:1, TБФ:Fe=5,6:1.

4. Извлечение железа 83,50% осуществляется из растворов с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=60°С с исходной концентрацией 50,00 г/дм3 Fe за 50 мин и ΣΟ:Β=1:1, TБФ:Fe=5:1.

Пример 5 (фиг. 2)

На фиг. 2 по данным табл. 5-8 показано сравнение результатов экстракции при разовом и порционном введении экстрагента для растворов с концентрациями: СНСl=2 н., CNaCl=240 г/дм3 и Сисх=47,25 г/дм3 Fe и из растворов с концентрациями: СНСl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и Сисх=50,50 г/дм3 Fe при температурах 20 и 60°С:

а - зависимость остаточной концентрации железа от числа стадий экстракции,

б - зависимость извлечения железа от числа стадий экстракции.

Каждый этап осуществляется в течении 10 мин

Из данных фиг. 2 можно сделать следующие выводы:

1. Порционное введение ТБФ при минимальном времени контакта раствора и экстрагента позволяет практически полностью извлечь железо в первых порциях экстрагента.

2. Порционное введение экстрагента повышает извлечение железа в 1,14-1,22 раза.

3. Порционное введение экстрагента существенно сокращает расход экстрагента для практически полного извлечения железа: для получения одинакового результата экстракции при постадийном введении экстрагента за время 40 мин требуется O:В=4:5, а при разовом введении экстрагента за время 10 мин O:В=1:1.

При регенерации каждой порции экстрагента можно сократить расход экстрагента в 5 раз.

4. Лучшие результаты экстракции получены при порционном введении экстрагента из растворов с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температурой t=60°С при минимальном времени контакта раствора и экстрагента.

На фиг. 3 дана принципиальная технологическая схема извлечения ионов железа из водных растворов их солей.

Способ экстракции железа (III) из водного раствора с использованием в качестве экстрагента трибутилфосфата (ТБФ), включающий контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, отличающийся тем, что экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией 3 н. НСl, 240 г/дм3 NaCl и температурой 60°С при порционном введении ТБФ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургической отрасли, в частности к способу получения меди. Способ электролитического получения меди включает электролитическое анодное растворение медьсодержащего сырья в сернокислом медьсодержащем электролите с осаждением меди на катоде.
Изобретение относится к металлургической отрасли, в частности к способу выделения серебра из медного серебросодержащего сплава в процессе электролитического получения меди.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению медных порошков. Способ получения медного электролитического порошка с содержанием кислорода не более 0,15% включает электролиз, промывку от электролита, стабилизацию, отмывку от избытка стабилизатора, сушку, размол и просев.
Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано на предприятиях по получению цветных, благородных металлов и их сплавов, получаемых при утилизации электронных приборов и деталей.

Изобретение относится к области электрохимических методов получения медных порошков и может найти применение в производстве катализаторов, порошковой металлургии, антифрикционных смазках, гальванопластике, процессах очистки стоков от ионов меди.

Изобретение относится к способу получения высококачественной меди. .
Изобретение относится к гидрометаллургическому использованию катодов, полученных путем электролиза. .
Изобретение относится к способу переработки сульфидных медно-никелевых сплавов. .
Изобретение относится к способу извлечения меди из сульфидных или оксидных руд. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам электрохимического рафинирования меди из анодов с примесями других металлов. .
Изобретение относится к способу кислотной переработки красных шламов, получаемых в процессе производства глинозема, и может применяться в технологиях утилизации отходов шламовых полей глиноземных заводов.
Изобретение относится к области гидрометаллургии редких металлов. Способ обработки смеси оксидов ниобия и/или тантала и титана для отделения ниобия и/или тантала от титана включает растворение смеси при нагревании в растворе фтористоводородной кислоты с получением фторидного раствора.
Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для мембранного извлечения, концентрирования и очистки молибдена от вольфрама как в технологии, так и в аналитической практике.
Изобретение относится к гидрометаллургии редкометального сырья, в частности к сольвометаллургической переработке лопаритового концентрата, и может быть использовано в химической промышленности для извлечения из него соединений ниобия и тантала.

Изобретение относится к способу получения металлической сурьмы из сурьмяного сырья. .
Изобретение относится к технологии сольвометаллургической переработки редкометалльного сырья, в частности перовскитового концентрата, с извлечением ниобия и тантала и может быть использовано в химической и смежных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области утилизации отходов гальванического производства, например шламов, путем переработки последних и может быть использовано на предприятиях цветной металлургии и предприятиях, использующих в своем производственном цикле соединения цветных металлов.
Наверх