Способ очистки никелевого электролита от примесей железа (iii), кобальта (iii) и меди (ii) экстракцией

Изобретение относится к способу очистки никелевого электролита от примесей ионов Fe (III), Со (III) и Cu (II) экстракцией с селективным извлечением указанных ионов из электролита в органическую фазу. Селективное извлечение Fe (III) и Cu (II) из никелевого электролита ведут смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина в две стадии, при температуре t=40°С с извлечением Fe (III) в органическую фазу и при 5≤рН≤6 и температуре t=40°С с извлечением Cu (II) в органическую фазу. Селективное извлечение ионов Со (III) из никелевого электролита осуществляют экстрагентом марки CYANEX 272, активным компонентом которого является ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота, при рН=5-6. Техническим результатом является эффективность селективного извлечения ионов Fe (III), Co (III) и Cu (II) из никелевого электролита экстракцией. 3 ил., 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к извлечению веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известно, что ионы меди из никелевого электролита обычно удаляют методом цементации более электроотрицательным металлом - никелем. Для этой цели используют никелевый порошок. Очистка электролита от железа и кобальта проводится путем окисления хлором для перевода в трехвалентное состояние и последующего осаждения в виде основных солей переменного состава, нейтрализацию кислоты гидролиза осуществляют карбонатом никеля [Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов. М.: Металлургия, 1993, с. 303-307].

Недостатками способов является то, что селективное извлечение ионов железа и цветных металлов из таких растворов осаждением затруднено. Ионы Fe (II) осаждаются гидролитически совместно с основными ионами цветных металлов. Ионы Fe (III) осаждаются в более кислой области, но вместе с ними также осаждаются ионы цветных металлов и органические примеси, так как ионы Fe (III) являются коагулянтами.

Наиболее близким техническим решением является экстракционное извлечение ионов металлов из водных растворов смеси солей технологической смазкой [Voropanova L.A., Velichko L.N. Extraction of copper (II), nickel (II), cobalt (II), chromium (III) and iron (II, III) ions from aqueous solutions with a technical lubricant. Russian Journal of Applied Chemistry. 1999. T. 72. №11. C. 1970-1975].

Недостатком способа является то, что не выявлены оптимальные условия селективного и совместного извлечения ионов Fe (III), Co (III) и Cu (II) из никелевого электролита экстракцией.

Задачей изобретения является определение оптимальных условий селективного и совместного извлечения ионов Fe (III), Co (III) и Cu (II) из никелевого электролита экстракцией.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в эффективности селективного и совместного извлечения ионов Fe (III), Co (III) и Cu (II) из никелевого электролита экстракцией.

Данный технический результат достигается тем, что в известном способе очистки никелевого электролита от примесей ионов Fe (III), Co (III) и Cu (II) экстракцией, включающем обработку электролита и экстрагента, контакт электролита и экстрагента, селективное извлечение ионов Fe (III) и Cu (II) из никелевого электролита следует осуществлять смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина:

извлечение Fe (III) при 3<pH≤4 и t=40°C;

извлечение Cu (II) при 5≤pH≤6 и t=40°C,

совместное извлечение железа и меди следует осуществлять при

5≤pH≤6 и t=40°C,

а селективное извлечение ионов Co (III) из никелевого электролита следует осуществлять экстрагентом марки CYANEX 272 - ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновой кислотой при pH=5-6.

Сущность способа поясняется данными фиг. 1-3 и табл. 1-2, в которых указаны время контакта фаз, остаточная концентрация C, г/дм³, ионов металлов в рафинате, коэффициент распределения D=C_орг/C_вод=(С₀/С-1)·(В:O), извлечение металлов в органическую фазу E, % масс от исходного, коэффициент разделения в зависимости от величины pH, соотношения объемов водной В и органической О фаз В:O. Отмечали также окраску равновесных фаз - рафината и экстракта.

Примеры практического применения.

В качестве экстрагентов использовали смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине в объемном соотношении 12:6:82 соответственно, а также 30% раствором в керосине экстрагента марки CYANEX 272, активным компонентом которого является ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота.

Состав исходного электролита соответствовал никелевому электролиту Никелевого завода «ГМК «Норильский никель».

Концентрация ионов металлов в исходном растворе C₀ составила, г/дм³:

1,38 Cu (II); 0,33 Co (II); 86,9 Ni (II) и pH=2,2, температура 22°C.

Экстракцию осуществляли при перемешивании и регулировании постоянной величины pH 50 мин, в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH и H₂SO₄.

Пример 1 (табл. 1, фиг. 1)

В табл. 1 и на фиг. 1 дана зависимость результатов экстракции ионов Fe (III), Co (III), Cu (II) и Ni (II) при O:В=1:3 смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине от величины pH раствора.

На фиг. 1 обозначено: а - извлечение, β - коэффициент разделения.

Нагрев осуществляли постепенно от комнатной температуры до 40-45°C. Исследованиями установлено, что при комнатной температуре экстракция осуществляется менее эффективно.

Извлечение, в % масс от исходного, для никеля не превышает 3% при pH=2-5, для Co - 6% при pH=3-4, в то время как извлечение железа составляет 97-99% при pH=3-6, а меди - 73-95% при pH=5-6. В тех же интервалах pH наблюдаются наибольшие коэффициенты разделения β этих металлов с никелем.

Пример 2 (табл. 2, фиг. 2)

В табл. 2 и на фиг. 2 даны результаты экстракции ионов меди (II) и кобальта (II) на фоне макрокомпонента никеля (II), экстракция осуществлялась при соотношении органической и водной фаз O:В=1:6 (в качестве экстрагента использовали 30% раствор CYANEX 272 в керосине).

На фиг. 2 обозначено: а - извлечение, б - коэффициент разделения.

Извлечение меди составляет 78% при pH=4 и 96-98% при pH=5-6, кобальта 91-92% при pH=5-6 и никеля 0,2-0,4% при pH=3-4 и 1,8-2,6% при pH=5-6.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что извлечение ионов меди и кобальта с использованием в качестве реагента ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислоты осуществляется за счет образования фосфорорганического комплекса в широком диапазоне pH>3, причем при pH=4-6 медь и pH=5-6 кобальт экстрагируется органической фазой, а при pH≥7 медь и кобальт осаждаются в составе фосфорорганического соединения.

Возможности селективного извлечения металлов характеризуются коэффициентами разделения: β_мах(Cu/Co)=4 при pH=4, β_мах(Cu/Ni)=61-74 при pH=5-6 и β_мах(Co/Ni)=23-27 при pH=5-6.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что возможность разделения меди (II) и кобальта (II) незначительна, разделение кобальта (III) и никеля (II) происходит при pH=5-6.

Исходя из полученных экспериментальных данных, разработана принципиальная технологическая схема процесса экстракционного извлечения ионов меди (II), кобальта (II) и железа (III) из никелевого электролита (фиг. 3).

Способ очистки никелевого электролита от примесей ионов Fe (III), Со (III) и Cu (II) экстракцией с селективным извлечением указанных ионов из электролита в органическую фазу, заключающийся в том, что селективное извлечение Fe (III) и Cu (II) из никелевого электролита ведут смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина в две стадии, при 3<рН≤4 и температуре t=40°С с извлечением Fe (III) в органическую фазу и 5≤рН≤6 и температуре t=40°С с извлечением Cu (II) в органическую фазу, а селективное извлечение ионов Со (III) из никелевого электролита осуществляют экстрагентом марки CYANEX 272, активным компонентом которого является - ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота, при рН=5-6.