Способ селективного извлечения цинка (ii) и меди (ii) из водных растворов

Способе селективного извлечения ионов Zn (II) и Cu (II) из водных растворов экстракцией трибутилфосфатом включает контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз. При этом селективное извлечение ионов Zn (II) и Cu (II) из водных растворов смеси их солей осуществляют сначала экстракцией ионов Zn (II) трибутилфосфатом из водного раствора с концентрацией 3н. HCl, 240 NaCl г/дм³ и температурой 20°С порционным введением ТБФ. Затем осуществляют реэкстракцию ионов цинка из экстракта водой и извлечение меди из рафината. Из рафината после экстракции цинка трибутилфосфатом медь можно извлечь путем электролиза, гидролитического осаждения, в виде сульфида меди. Способ обеспечивает высокую селективность процесса извлечения ионов цинка и меди из водных растворов их солей. 4 ил., 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов и может быть использовано при переработке концентратов, промпродуктов и твердых отходов, содержащих металлы.

Известны способы извлечения ионов Zn (II) и Cu (II) их гидролитическим осаждением из водных растворов [Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов. М., Металлургия, 1993, с. 303-307].

Недостатками способов являются то, что селективное извлечение ионов цинка и меди из таких растворов осаждением затруднено.

Наиболее близким техническим решением является способ экстракции цинка(II) из водного раствора с использованием в качестве экстрагента трибутилфосфата (ТБФ) [Патент РФ 2571743, C01G 9/00 B01D 11/04 С22В 3/38, приоритет 9.09.2014, опубл. 20.12.2015. БИ №35 заявка 201436669/05. Воропанова Л.А., Кокоева Н.Б. Экстракция ионов цинка(II) из водных растворов трибутилфосфатом], включающий контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, а экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией 3 н HCl, 240 г/дм³ NaCl порционным введением ТБФ при температуре t=20°С.

Недостатком способа является то, что не выявлены оптимальные условия извлечения ионов Zn (II) и Cu (II) из водных растворов смеси их солей.

Задачей изобретения является определение оптимальных условий селективного извлечения ионов Zn (II) и Cu (II) из водных растворов смеси их солей.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в эффективности извлечения ионов Zn (II) и Cu (II) из водных растворов.

Данный технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ионов Zn (II) из водных растворов экстракцией трибутилфосфатом, включающем контактирование экстрагента и- раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, селективное извлечение ионов Zn (II) и Cu (II) из водных растворов смеси их солей осуществляют сначала экстракцией ионов Zn (II) трибутилфосфатом, из водного раствора с концентрацией 3н HCl, 240 NaCl г/дм³ и температурой 20°С порционным введением ТБФ, затем осуществляют реэкстракцию ионов цинка из экстракта водой и извлечение меди из рафината.

Сущность способа поясняется данными фиг. 1-3 и табл. 1-2, в которых указаны время контакта фаз, температура, остаточная концентрация С, г/дм³, ионов металлов в рафинате, коэффициент распределения D=С_орг/С_вод=(С₀/С-1)⋅(В:О), извлечение металлов в органическую фазу Е, % масс от исходного, коэффициент разделения

Экстракцию осуществляли в 5 стадий, на каждой стадии использовали ТБФ объемом V_ТБФ=0,02 дм³, O:В=1:5, суммарное использование объема ТБФ составило V_ТБФ=0,1 дм³, ΣO:В=1:1, время экстракции на каждой стадии 10 мин.

Экстракцию осуществляли при перемешивании и регулировании постоянной величины рН 30-50 мин, в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH и HCl.

Реэкстракцию ионов цинка из экстракта осуществляли дистиллированной водой.

На фиг. 1 и 2 даны: а - зависимость остаточной концентрации меди и цинка от числа стадий экстракции, б - зависимость извлечения цинка и меди от числа стадий экстракции.

Примеры практического применения

Пример 1 (табл. 1 и фиг. 1).

Экстракция из Cu (II) водных растворов CuCl₂ трибутилфосфатом.

Для приготовления растворов использовали соль CuCl₂⋅2H₂O

Из водного раствора CuCl₂ с концентрацией 13 и 19 г/дм³ Cu, 3н HCl, 240 NaCl г/дм³ и температурой 20 и 60°С осуществляли экстракцию ионов Cu (II) порционным введением ТБФ.

Из данных табл. 1 и фиг. 1 следует, что при температуре 60°С медь не экстрагируется трибутилфосфатом, а при 20°С экстракция незначительна, не превышает 20% масс на 3 стадии.

Таким образом, в указанных условиях, при которых экстрагируются ионы Zn (II), ионы Cu (II) при нагревании практически не экстрагируются, а при комнатной температуре экстрагируется менее 20% масс.

Пример 2 (табл. 2, фиг. 2)

Концентрация ионов металлов в исходном растворе С₀ составила, г/дм³: 9,42 и 5,23 Cu (II); 22,59 Zn (II), температура комнатная.

Как следует из данных табл. 2 и фиг. 2 при комнатной температуре медь не экстрагируется трибутилфосфатом.

Пример 3 (табл. 2, фиг. 3)

Концентрация ионов металлов в исходном растворе С₀ составила, г/дм³: 11,51 Cu (II); 21,98 Zn (II), температура 60°С.

Как следует из данных табл. 2 и фиг. 3 при температуре 60°С в присутствии ионов цинка медь экстрагируется трибутилфосфатом на 4 стадии экстракции.

Присутствие в растворе ионов меди и температура влияют на результаты экстракции цинка: чем ниже концентрация меди и температура, тем выше извлечение ионов цинка в экстракт.

На фиг. 4 дана принципиальная технологическая схема извлечения ионов цинка и меди из водных растворов их солей.

Из рафината после экстракции цинка трибутилфосфатом медь можно извлечь электролизом, гидролитическим осаждением, в виде сульфида меди, экстракцией другими экстрагентами и т.д.

Способ селективного извлечения ионов Zn (II) и Cu (II) из водных растворов смеси солей, включающий экстракцию трибутилфосфатом (ТБФ), контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание, разделение фаз экстракта и рафината и реэкстракцию, отличающийся тем, что сначала осуществляют экстракцию ионов Zn (II) трибутилфосфатом из водного раствора с концентрацией 3н. HCl, 240 NaCl г/дм³ и температурой 20°С порционным введением трибутилфосфата, а затем осуществляют реэкстракцию ионов цинка из экстракта водой и извлечение меди из рафината.