Способ селективного извлечения индия из сульфатных цинковых растворов



Способ селективного извлечения индия из сульфатных цинковых растворов
Способ селективного извлечения индия из сульфатных цинковых растворов

 


Владельцы патента RU 2635584:

Тимофеев Константин Леонидович (RU)

Изобретение относится к технологии извлечения индия из сульфатных цинковых растворов с повышенным содержанием кремнезема. Способ селективного извлечения индия из сульфатных цинковых растворов включает стадию сорбции индия на минеральном алюмосиликатном ионите - монтмориллоните, модифицированном ди(2-этил-гексил)фосфорной кислотой (Д2ЭГФК), и последующую стадию десорбции индия раствором соляной кислоты. При этом сорбцию ведут с числом ступеней сорбции не менее 4, при температуре процесса не ниже 55°C; кислотности раствора не более 60 г/дм3 серной кислоты и объемной скорости пропускания раствора через слой ионита - не более 1 час-1. Технический результат заключается в упрощении процесса за счет исключения стадии экстракции и, как следствие, образования эмульсии, затрудняющей разделение органической и водной фаз, а также в отсутствии остаточной равновесной концентрации индия в обрабатываемых сульфатных цинковых растворах. 1 ил., 1 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при селективном извлечении индия из сульфатных цинковых растворов с повышенным содержанием кремнезема.

В настоящее время для извлечения индия из растворов используют жидкие экстрагенты с присущими им достоинствами и недостатками.

Известен способ концентрирования индия путем проведения следующих стадий: восстановление в растворе трехвалентного железа, экстракция индия, сульфидная очистка, цементация индиевой губки. Способ осуществляют при возврате раствора, получаемого после стадии цементации, в голову процесса, подвергнув его предварительной очистке от хлора пульпой медного кека цинкового производства при конечной кислотности пульпы 50-80 г/дм3 и с содержанием меди в растворе 2-5 г/дм3 (см. патент 2181783 RU от 21.09.2000, опубликованный 27.04.2002 по кл. C22B 58/00, C22B 3/26, C22B 3/46).

Недостатком указанного способа являются: потери индия при медно-хлорной очистке; дополнительное использование медного купороса для медно-хлорной очистки при уменьшении кислотности раствора менее 50 г/дм3.

Известен способ концентрирования индия из сульфатных цинковых растворов путем экстракции исходного индийсодержащего раствора с получением насыщенной по индию органики, промывки органики и реэкстракции из нее индия. Отмывку насыщенной индием органики от катионов-примесей осуществляют водным раствором 10-30 г/дм3 H2SO4 при соотношениях органической и водной фаз, равных 5-10 (см. патент 2186140 RU от 05.10.2000, опубликованный 27.07.2002 по кл. C22B 58/00, C22B 3/26).

Недостатком указанного способа являются: возможный переход индия в промывочный водный раствор; снижение качества реэкстракта по содержанию примесей, что увеличивает потери индия при переплавке губки.

Известен способ извлечения, очистки и концентрирования индия из сульфатных цинковых растворов экстракцией октановой кислотой (ОК) в органическом растворителе, дополнительно содержащей олигомерный пара-третичный бутилфенол (ОБФ) при молярном соотношении реагентов ОК:ОБФ=(1,5-2,5):(2,5-1,5) (см. патент 2275438 RU от 01.12.2004, опубликованный 27.04.2006, бюл. №12 по кл. C22B 58/00, C22B 3/32).

Недостатком указанного способа являются: возможная экстракция ионов цинка; образование осадка основных соединений индия, нарушающее процесс экстракции; уменьшаются коэффициенты распределения индия и коэффициенты разделения индия и цинка.

Известен способ разделения индия и галлия из кислых сульфатных растворов экстракцией смеси изододецилфосфетановой и диалкилфосфиновой кислот в органическом растворителе с возможностью проводить реэкстракцию металлов из органической фазы растворами серной кислоты с концентрацией 200-350 г/дм3 (см. патент 2280090 RU от 17.03.2005, опубликованный 20.07.2006 по кл. C22B 58/00, C22B 3/38).

Недостатком указанного способа являются: ограничения по кислотности исходного сульфатного раствора (не более 10-30 г/дм3 по серной кислоте); реэкстракцию индия из органической фазы осуществляют крепким раствором серной кислоты (200-350 г/дм3).

Известен способ извлечения и концентрирования индия из сернокислых растворов экстракцией смеси двух фосфорорганических кислот в разбавителе: одной из них является ди-2-этилгексил-фосфорная кислота (Д2ЭГФК), а другой - диоктилфенилфосфорная кислота (ДИОФФК), с концентрацией в смеси 10-30 и 5-10 об. % соответственно, остальное - разбавитель (см. патент 2359050 RU от 23.06.2008, опубликованный 20.06.2009, бюл. №17 по кл. C22B58/00, C22B 3/40).

Недостатком указанного способа являются: снижение степени извлечения индия из кислых (более 40 г/дм3) растворов; реэкстракцию индия из органической фазы осуществляют крепким раствором серной кислоты (250-450 г/дм3).

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ концентрирования индия из сульфатных цинковых растворов с использованием в качестве экстрагента смеси Д2ЭГФК, синтетической жирной кислоты (СЖК) фракции С79 и нефтяного парафина (НП) фракции С13 (см. патент 2221888 RU, от 08.04.2002, опубликованный 20.01.2004 по кл. C22B 58/00, C22B 3/26).

Недостатком указанного способа являются: возрастание вязкости органической фазы и увеличение образования эмульсии; ухудшение разделения фаз; потери индия с рафинатом. Общими недостатками экстракционных схем с Д2ЭГФК являются:

- наличие сопутствующей примеси М2ЭГФК (моно-2-этилгексилфосфорная кислота), загрязняющей водную фазу и образующей межфазные взвеси;

- высокие концентрации серной кислоты на стадии реэкстракции;

- сложность подготовки экстрагента к повторному использованию (удаление неорганической кислоты из экстрагента; очистка от труднореэкстрагируемого железа; корректировка состава экстрагента);

- низкая селективность по отношению к индию при pH=2,0-3,6 (степень извлечения цинка в реэкстракт составляет свыше 50% от исходного).

Технической задачей изобретения является повышение интервала кислотности, селективности и степени эффективного извлечения индия из водной фазы.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе селективного извлечения индия из сульфатных цинксодержащих растворов, включающем сорбцию индия на минеральном реагенте «Метозоль», структурная формула которого приведена на рисунке 1, концентрирование металла проводят на сорбенте, полученном при реакции взаимодействия высокодисперсного нерастворимого силиката с органическим модификатором - Д2ЭГФК в присутствии катализатора и представляющего собой нерастворимую коллоидную структуру (золь) на основе соединений кремния, содержащую в своем составе гидроксильные, фосфоновые и пр. группы, обладающую развитой поверхностью за счет малого радиуса частиц реагента, обеспечивающих высокую суммарную площадь поверхности частиц; десорбцию индия ведут растворами, содержащими 120-180 г/дм3 соляной кислоты.

Предлагаемый способ позволяет повысить степень извлечения индия из водной фазы при концентрации серной кислоты более 40 г/дм3, а также селективность его сорбции по примесям из растворов сложного химического состава.

Способ осуществляется следующим образом: исходный сульфатный цинковый раствор проходит стадию восстановления железа(III) до железа(II), затем пульпа фильтруется на фильтр-прессах и отфильтрованный раствор состава, г/дм3: цинк 70-100; индий 0,08-0,15; железо 4-8; медь 3-10; кремний 0,2-0,5, кислотность 20-60 (H2SO4), поступает на сорбцию.

Сорбцию индия в динамических условиях проводили с объемной скоростью пропускания исходного раствора vуд=Vж/Vреагент=1-2,7 час-1 или 4,8-12,7 см3/(см2⋅час) при температуре 25-55°C в колонках (d=2,0 см, h=40 см) реагентом «Метозоль» 15 см3 (m=0,75 г; ρ=1,8 г/см3; ro=25⋅10-7 см; S=50 м2), иммобилизованным на кварцевом песке (d=1,5-2 мм; Lсл=11,8 см; V=37 см3; порозность слоя ε=(V-Vs)/V=(37-22)/37≈0,4) с помощью неионогенного флокулянта - 1% «Праестол-2500» (V=0,25-0,3 см3). Порции фильтрата после сорбции объемом 10, 25 и 50 см3 анализировали на остаточную концентрацию ионов In3+, Fe2+, Zn2+, Cu2+.

Подачу исходного раствора осуществляли по направлению сверху вниз на каскад из четырех ступеней (I-IV), которыми являются последовательно работающие сорбционные колонки №№1-4. Количество последовательно работающих на сорбции колонок определяется выявленными значениями динамической обменной емкости сорбента, мг/г: ПДОЕ/ДОЕ=49,47/12,4≈4 при удельной скорости фильтрации vуд=Vж/Vреаг=1 час-1 и температуре 55-60°C, где ПДОЕ - полная динамическая обменная емкость; ДОЕ - динамическая обменная емкость до «проскока» индия в фильтрат. Величина загрузки реагента «Метозоль» в каждой колонке определяется производительностью по исходному раствору и составляет 15 см3 или 0,75 г. Продолжительность цикла сорбции при заданной скорости фильтрации обусловлена достижением ПДОЕ и составляет 40 час. По окончании цикла сорбции колонку №1 выводят на операции взрыхления загрузки и десорбции, а на сорбцию вслед за колонкой №4 подключают колонку №5, которая начинает работать как сорбционная колонка IV ступени. Исходный раствор на сорбцию подают на колонку №2 в качестве I ступени. По истечении очередного цикла сорбции на десорбцию выводят колонку №2, а после колонки №5 подключают регенерированную колонку №1, которая начинает работать как сорбционная колонка IV ступени.

Предложенный динамический режим сорбции индия из производственных растворов обеспечивает достижение ПДОЕ для реагента «Метозоль» и степень извлечения металла не менее 99% от исходного содержания.

Взрыхление, регенерация и отмывка ионита технологически связаны, поскольку операцию регенерации предваряет взрыхление ионита деионизированной водой после окончания сорбции индия, которую подают по направлению снизу вверх в количестве 25 см3 в течение 1,5 час.

После взрыхления ионита проводят десорбцию индия с одновременной регенерацией реагента «Метозоль» рабочим раствором элюента, содержащим 120-180 г/дм3 соляной кислоты, объемом 15 см3 в течение 2 час.

Полученный элюат с концентрацией индия ~ 1,7 г/дм3 направляют на производство первичного индиевого концентрата.

После десорбции и регенерации ионита в Н-форме проводят его отмывку от кислоты деионизированной водой объемом 15 см3 в течение 2 часов. Первые 7-8 см3 (~0,5 удельных объемов) образующихся отмывочных вод используют для приготовления рабочего раствора элюента.

Предложенный способ испытан в промышленных условиях.

Сущность предложенного способа видна из примеров, обобщенных и представленных в таблице.

Из приведенных данных видно, что использование в качестве сорбента реагента «Метозоль» обеспечивает извлечение индия более чем на 99% от исходного содержания с остаточной концентрацией металла менее 1 мг/дм3. Интервал кислотности, в котором происходит эффективная экстракция индия (>99%), по верхней границе расширяется в 1,5 раза и достигает 60 г/дм3 серной кислоты (вместо 40 г/дм3 по прототипу).

Установлено, что в динамическом режиме ионы железа(II), цинка и меди количественно не сорбируются на реагенте «Метозоль». В условиях динамического режима происходит вытеснение первично адсорбированных ионов железа(II), меди и цинка ионами индия, образующего хелатные соединения с ионогенными группами ди(2-этил-гексил)фосфорной кислоты, что повышает селективность сорбционного извлечения индия на реагенте «Метозоль» из сложных по составу сульфатных цинковых растворов.

Таким образом, использование предлагаемого способа извлечения индия из сульфатных цинковых растворов позволяет:

- повысить степень выделения металла свыше 99% при остаточной концентрации индия в фильтрате менее 1 мг/дм3;

- увеличить селективность процесса по металлам-примесям;

- упростить процесс за счет отсутствия органической фазы экстрагента, способного образовывать устойчивые, трудно расслаивающиеся эмульсии;

- снизить потери индия с рафинатом и эмульсиями.

Способ селективного извлечения индия из сульфатных цинковых растворов, включающий стадию сорбции индия на минеральном алюмосиликатном ионите - монтмориллоните, модифицированном ди(2-этил-гексил)фосфорной кислотой (Д2ЭГФК), и последующую стадию десорбции индия раствором соляной кислоты, отличающийся тем, что сорбцию ведут с числом ступеней сорбции не менее 4, при температуре процесса не ниже 55°C, кислотности раствора не более 60 г/дм3 серной кислоты и объемной скорости пропускания раствора через слой ионита - не более 1 час-1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к извлечению индия электролизом. Предложен электролизер экстракции индия из выпуска расплава конденсата рафинирования чернового олова из вакуумной печи.

Настоящее изобретение относится к обработке алюминийсодержащего материала, в частности к извлечению редкоземельных элементов из алюминийсодержащего материала.

Изобретение относится к металлургии рассеянных элементов и представляет собой способ извлечения галлия из щелочно-карбонатных алюминийсодержащих растворов. Способ включает экстракцию галлия раствором азотсодержащего экстрагента N-(2-гидрокси-5-нонилбензил)-β,β-дигидроксиэтиламина в смеси разбавителей, содержащей октан с добавкой 25 об.% октанола.

Группа изобретений относится к переработке высокотемпературных вулканических газов. Повышают давление собранных газов низкого давления из фумарольных трещин и каналов вулкана, затем охлаждают их с обеспечением конденсации сульфидных соединений рассеянных и редких элементов, полученную смесь охлаждают до температуры, превышающей температуру плавления серы, смешивают с распыленной жидкой серой и проводят очистку с обеспечением получения расплава, содержащего серу и твердые и жидкие сконденсированные сульфидные соединения рассеянных и редких элементов, и охлажденных очищенных вулканических газов.

Изобретение относится к технологии редких и рассеянных элементов и может быть использовано при получении галлия высокой чистоты. Технический галлий подвергают вакуум-термической обработке в вакуумной камере с размещенными в ней графитовыми тиглями, соосно расположенными один над другим.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Устройство получения трихлорида галлия высокой чистоты включает реактор 1, ректификационную колонну 14 с рубашкой обогрева 21, узел «инертного дыхания» 17, пост выгрузки и фасовки готового продукта 20.

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к переработке отходов полупроводниковых соединений на основе галлия. Вакуумный аппарат для разложения фосфида галлия содержит вакуумную камеру, размещенный внутри камеры по оси цилиндрический нагреватель, установленную коаксиально внутри нагревателя на подине колонку испарительных тарелей для фосфида галлия, цилиндрические экраны, концентрично установленные снаружи колонки тарелей и герметично закрытые крышками, трубчатый спиральный водоохлаждаемый конденсатор, установленный над крышками экранов, скруббер для паров пятиокиси фосфора, полученных при разложении фосфида галлия, при этом конденсатор выполнен с эжекторной камерой смешения, содержащей фланцевое соединение с соплом подачи в нее для окисления паров фосфора до пятиокиси фосфора и диффузором для отвода пятиокиси фосфора в скруббер.

Изобретение относится к области переработки отходов полупроводниковых соединений на основе галлия. Способ заключается в том, что отходы смешивают с селитрой и содой в соотношении 1:(1-1,25):(1-1,25), теоретически необходимом для реакции окисления.

Изобретение относится к способу электрохимического выделения галлия из шелочно-алюминатных растворов глиноземного производства процесса Байера. Способ включает подготовку исходной смеси смешением маточного и оборотного растворов в соотношении, равном 1: (0,8÷0,9), при постоянном перемешивании и обрабатывают воздухом в количестве 0,4-0,6 нм3/час на 1 м3 смеси при температуре 70-90°C, а затем вводят известь в количестве 28-30 кг CаОакт.

Изобретение относится к области получения и концентрирования рассеянных элементов из топочных отходов. Способ концентрирования рассеянных элементов, входящих в состав твердого полезного углеродсодержащего ископаемого, включает возгонку летучих рассеянных элементов при сжигании твердого углеродсодержащего ископаемого с получением первого возгона в виде обогащенной золы-уноса.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к области извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке технологических и продуктивных растворов, и может быть использовано в технологии получения концентратов РЗЭ.
Способ переработки растворов после карбонатной переработки вольфрамовых руд включает вскрытие вольфрамового концентрата автоклавным содовым выщелачиванием вольфрама из вольфрамового концентрата, регенерацию вскрывающего реагента и возвращение его на стадию выщелачивания, концентрирование вольфрама с помощью ионного обмена на твердом анионите, десорбцию с получением десорбата десорбата и регенерацию анионита.
Изобретение относится к способу переработки фторсодержащих концентратов редкоземельных элементов (РЗЭ) и может быть использовано в гидрометаллургии. Иттрофлюоритовый концентрат, содержащий в мас.
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к извлечению скандия из красных шламов - отходов глиноземного производства. Способ включает выщелачивание красного шлама карбонатными растворами при одновременной газации шламовой пульпы газовоздушной смесью, содержащей СO2.

Изобретение относится к сорбционной гидрометаллургии урана и рения и может быть использовано для селективного извлечения рения из растворов. Способ извлечения рения из урансодержащих растворов включает сорбцию рения слабоосновным наноструктурированным ионитом на стиролакрилатной матрице, содержащим функциональные группы циклогексиламина в количестве 1,9-3,0 мг-экв/г.

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения урана из сложносолевых растворов и пульп. Способ сорбционного извлечения урана из сернокислых растворов и пульп заключается в том, что сорбцию урана проводят на анионите смешанной основности.

Изобретение относится к извлечению ценного металла из материала. При этом применяется нанофильтрация, при которой ценный металл извлекают из руды или отходов посредством выщелачивания с помощью подходящего выщелачивающего средства.

Изобретение относится к способам извлечения микроколичеств благородного металла, такого как палладий, из разбавленных растворов. Cпособ извлечения палладия из многокомпонентных растворов включает перемешивание дитиооксамидированного полисилоксана с раствором, в котором при помощи ацетатной буферной системы создана кислотность среды в диапазоне pH 2.0-4.0, в течение 30 минут.

Изобретение относится к области металлургии драгоценных металлов, в частности к гидрометаллургической переработке сырья, содержащего драгоценные металлы и сульфиды.

Изобретение относится к способу переработки апатитового концентрата. Способ включает обработку концентрата кислым раствором в присутствии катионита с последующим отделением продукционной фосфорной кислоты от катионита, содержащего кальций и примесные металлы.
Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а более конкретно к способам извлечения галлия из твердых порошкообразных галлийсодержащих материалов. Порошкообразные галлийсодержащие отходы подвергают варке в каустической щелочи при температуре 350-400°С, затем растворяют в вводе, и проводят реакцию цементации с использованием алюминия. Способ позволяет получить галлий полупроводниковой чистоты. 1 з.п. ф-лы.
Наверх