Способ извлечения солей двухи/илитрехвалентных металлов из кислых pact-bopob

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ИВЛЬСТВУ

Со оз Советских

Социалистических

Рвспублин (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 14,05,79 {21) 2764885/23-26 (51)М. Кл.

В 01 0 15/00 с присоединением заявки Но 2765884/23-26

Государственный комитет

СССР но делам: изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23ЛЭЛ1. Бюллетень N9 11

Дата опубликования описания 230381 (53) УДК 541.183.

° 24(088.8) P.À.Ïåíçèí, Ю.З.Прокопчук, С.Я.Тр

В.М.Платова и В.И.Мурзинов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЛЕЙ ДВУХ- И/ИЛИ ТРЕХВАЛЕНТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к способам извлечения солей металлов иэ водных растворов с помощью неорганических веществ и может быть использовано в химической технологии для извлечения и разделения металлов из кислых растворов.

Известен способ извлечения и разделения солей двух- и трехвалентных металлов, например 5r -у и Ва - La и. + з+ 1 на окиси алюминия (1) .

Недостаток способа достоит в том, что окись алюминия химически неустойчива в кислых средах, поэтому область применения данного способа ограничивается только рН средами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату . к предлагаемому является способ извлечения солей двух- и/или трехвалентных 2О металлов из кислых растворов, включающий сорбцию на .сурьмяносодержащем катионите. По данному способу сорбцию ведут на специально синтезированном сурьмянофосфорнокремниевом катионите, который иэ растворов, содержащих двухи трехвалентные металлы, предпочтительнее поглощает трехвалентные Г2).

Недостатком данного способа являет- ся невысокая степень разделения двух и трехвалентных металлов. Кроме того, способ не предусматривает десорбции поглощенных ионов, а поэтому и сконцентрировать соли металлов.

Цель изобретения — возможность концентрирования солей металлов.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом извлечения солей двух- и/или трехвалентных металлов иэ кислых растворов, включающим сорбцию сурьмяносодержащим катионитом, после сорбции проводят десорбцию раствором минеральной .кислоты, содержащим гидразин или гидроксиламин и промывку катионита 10-12 М раствором кислоты при 80-100 С. При этом для концентрирования солей двухи/или трехвалентных металлов десорб.цию ведут раствором минеральной кислоты, содержащим 4-10 г/л гидразина или гидроксиламина, для разделения солей двух- и трехвалентных металлов десорбцию ведут в две стацииз сначала раствором кислоты, содержащим 2-3 г/л гидразина или гидроксиламина, а затем растворяют кислоты, содержащим 4-10 г/л гидразина или гидроксиламина.

Отличительным признаком способа является осуществление после сорб814391 ции стадии десорбции раствором минеральной. кислоты, содержащим гидраэин или гидроксиламин.

Другие отличия заключаются в том, что, с целью концентрирования солей двухвалентных и/или трехвалентных 5 .металлов, десорбцию ведут раствором .минеральной кислоты, содержащим

4-10 г/л гидразина или гидроксиламина, с целью разделения солей двух

ылй трехвалентных металлов десорбцию ведут сначала раствором кислоты, содержащим 2-3 г/л гидразина или гидроксиламина, а затем раствором кислоты, содержащим 4-10 г/л гидразина или- гидроксиламина.

Кроме того, после десорбции катионит промывают 10-12 М раствором кислоты при 80-100 С.

Технология способа состоит в следующем.

Для извлечения солей двухвалентных 20 металлов из О, 5-2 М кислых сред проводят сорбцию на различных сурьмяносодержащих катионитах по любому иэ известных вариантов осуществления сорбционных процессов (статическому, динамическому с неподвижным слоем сорбента или в противоточном режиме).

Затем, в случае необходимости, проводят промывку сорбента раствором с тем же рН или с той же кислотностью З,ъ что и исходный. Затем проводят десорбцию кислыми растворами, содержащими гидразин или гидроксиламин с концентрацией 4-40 г/л. Для эффективного проведения десорбции достаточно пропускания 4-10 "колоночных объемов"

4-6 М кислых растворов, содержащих

4-10 г/л гидразина, при температуре

20-50 С. Изменением температуры проо ведения процесса регулируют интенсивность разложения гидразина в кислой 40 среде и тем самым понижают или повышают концентрацию элемента в элюате.

Так, при проведении максимального насыщения сурьмяносодержащих сорбентов двухвалентными ионами (100

500) мг/г процесс ведут при 45-50 С, а при насыщении (10-20.) мг/г — при

20-25 С. Вследствие газовыделения в процессе десорбции предпочтительным является его проведение при направ- щ ленин раствора снизу вверх. Объемная скорость, протекания элюата составляет 2-3 объема/ч. Затем промывают сорбент 2-5 колоночными объемами

10-12 М азотной кислоты при 80-100 C.

Эта операция необходима для разложе 55 ния остатков гидразина, который, в случае его задержки в объеме сорбента, вызывает резкое ухудшение процесса сорбции в следующем цикле. Для эффективноГо проведения данной опера- 60 ции ее можно осуществлять во взвешенном слое сорбента, для чего горячим раствором кислоты с направлением потока снизу вверх поднимают весь сорбент в расширитель,и проводят бар- 65 ботаж воздухом в течение 10-30 мин.

Затем колонку промывают.тем же по кислотности раствором, что и исходный, и вновь повторяют сорбционный цикл.

Вместо гидразина по предлагаемому способу можно использовать те же но концентрации растворы.гидроксиламина, которые обладают аналогичным строением молекулы (гидразин—

Н .Н4ч ХННО или - Х Н S04, гидроксиламин — (НН ОН) Х HNOg или - XHgSOq) и также, как и гидразин, являются восстановителями. Следует отметить, что в случае выделения двухвалентных металлов эти восстановительные свойства не могут иметь решающего влияния на процесс десорбции, так как большое количество ионов, например

Cd, Ва, Sг, обладают только одним валентным соотношением. Механизм десорбции в данном случае заключается в том„ что гидраэин или гидроксиламин, взаимодействуя с кислыми растворами и разлагаясь при этом, проникают в микропоры сорбента и вытесняют оттуда ионы, которые затем по транспортным порам кислыми растворами окончательно вымываются.

В случае необходимости совместного выделения двух- и трехвалентных металлов десорбцию ведут 4-10 колоночными объемами 4-6 M кислот, содержащих 4-10 г/л гидразина или гидроксиламина, при 40-50 С. Для раздельной десорбции сначала колонку промывают 4-6 колоночными объемами 4-6 M кислот, содержащих +2-3 г/л гидразина или гидроксиламина при

20-40оС, затем раствором . кислоты той же концентрации, содержащим 410 г/л гидразина или гидроксиламина.

Скорость пропускания растворов при десорбции составляет 2-4 объема/ч.

Перед проведением следующего сорбционного цикла разлагают остатки гидразина или гидроксиламина путем прогрева колонки при 80-100оС, Пример 1. Проводят в динамическом режиме сорбционное поглощение

Sr из 1 M раствора HNO> на фосфорносурьмяном катионите по известному и предлагаемому способу при следующих условиях: сорбция — нагрузка

20 мг/г сорбента при 50 С десорбция — 12 М HNO при 50 С, объемная скорость 2 об/ч (известный); и 4 М

ННО + 8 г/л гидразиннитрата (температура и скорость та же)(предлагаемый).

В первом и втором случае проведено по 5 циклов сорбции-десорбции; в первом случае в 10 колоночных объемах содержалось от 5 до 10Ъ отсорбированного количества стронция, во втором в 5 — около 60, а в 10 — примерно 100%. После проведения процесса сорбенты выгружались из колонок, . тщательно .перемешивались, высушиОвались до постоянного веса при 160 С

814 391

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 870/6 Тираж 706 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 и рентгеноспектральным методом определялось остаточное содержание стронция в сорбенте. По известному способу остаточное содержание стронция составляет 9,42% по предлагаемому — 0,34%.

Пример 2. По примеру 1 проводят сорбционное поглощение стронция на сурьмянокремниевом катионите. В .качестве элюента используют 5 M азот нокислые растворы +4 г/л гидразиннит- 0 рата. Остаточное содержание стронция по известному способу составляет

8,42%, по предлагаемому — 0,20%. . Пример 3. По примеру 1 проводят поглощение 8а на сурьмяноХ фосфорнокремниевом катионите при нагрузке 80 мг/г сорбента, в качестве элюента используют 6 M азотнокислые растворы +10 г/л гидроксиламина нитрата. По известному способу средний процент десорбции по 5 циклам 20

5-8, по предлагаемому 98,4.

Пример 4. По примеру 1 проводят поглощение Сй из сернокислых растворов при нагрузке 10 мг/г сорбента. В качестве элюента используют 4 М сернокислые растворы +4 г/л гидразинсульфата.

По известному способу средний процент десорбции по 5 циклам 2-4, а по предлагаемому 97,4.

Пример 5. В динамическом режиме проводят сорбционное поглощение

Sr и Се из 0,5 M HN03 растворов на сурьмянофосфорнокремниевом катионите, в следующем режиме: сорбция — нагрузка 10 мг каждого элемента на 1 г сорбента, температура 50 С, десорбция

4 М НМО + 10 г/л гидразиннитрата, температура 50 С. Скорость — 2 об./ч.

В первых 5 колоночных объемах десорбирующегося раствора содержится 40 около. 90% Се и 7% Sr, в следующих 5 около 10% Се и 92% Sr.

Пример 6. В условиях примера 1 проводят совместную сорбцию

Sr и Се. 4S

Десорбцию ведут в следующем режиме: а) промывка сорбента 4 колоночными объемами 6 М HN03 + 3 г/л гидразиннитрата при 20 С со скоростью 50

3 об./ч, б) промывка сорбента 6 колоночными объемами 4 M HNO + 8 г/л гидразиннитрата со скоростью 2 об./ч.

Анализ показал, что в растворе (а) содержится 100% Ce H 5% Sr, а в растворе (б) — Се не обнаружен, Sr 95%.

Пример 7. По иримеру 1 про1+ водят сорбционное поглощение Ва и

АВ на сурьмянокремниевом катионите g) из О, 2 М HN03 раствора. Количество циклов сорбции — десорбции 5. Десорбцию ведут по примеру 6 за исключением того, что вместо гидразина используют гидроксиламин; колонку сначала промывают,6 колоночными объемами 4 M НМО + 2 г/л гидроксиламина, затем 10 колоночными объемами

6 M HNO> + 4 г/л гидроксиламина.

Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет проводить как совместное, так и раздельное концентрирование 2-3 валентных металлов при сорбционном извлечении их из кислых сред с получением солей металлов при многоциклическом проведении процесса.

1 ° Способ извлечения солей двухи/или трехвалентных металлов из кислых растворов, включающий сорбцию сурьмяносодержащим катионитом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью концентрирования солей металлов, после сорбции проводят десорбцию раствором минеральной кислоты, содержащим гидразин или гидроксиламин;

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью концентрирования солей двухвалентных и/или трехвалентных металлов, десорбцию ведут раствором минеральной кислоты, содержащим 4-10 г/л гидразина или гидроксиламина.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью разделения солей двух- и трехвалентных металлов, десорбцию ведут в две стадии, сначала раствором кислоты, содержащим 2-3 г/л гидразина или гидроксиламина, затем раствором . кислоты, содержащим 4-10 г/л гидразина или гидроксиламина.

4. Способ по пп.1-3, о т л и ч а— ю шийся тем, что после десорбции катионит промывают 10-12 M раствором кислоты при 80-100 С.

Источники информации, принятые во вниМание при экспертизе

1. Михеев Н.Б. Производство изотопов. — Тезисы докл. на Всесоюзной научно-технической конференции.

ХХ лет производства и применения изотопов и источников ядерных излучений в народном хозяйстве СССР, М., :Ат.изд. 1968, с. 11.

2. Авторское свидетельство СССР

9 415034, кл. В 01 J 1/22, 1972 (прототип).