Способ извлечения и разделениякобальта,меди и никеля из аммиачныхрастворов
P А. Алекперов, В. А. Бабаев, Ф. И. Шекилиев А. By/ ), и Ф. А. Фатали-заде (72) Авторы изобретения
Институт неорганической и физической химии
АН Азербайджанской ССР (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ КОБАЛЬТА МЕДИ
И НИКЕЛЯ ИЗ АММИАЧНЫХ РАСТВОРСВ
Изобретение относится к гидрометаллурж цветных металлов, в частности к способам извлечения и разделения кобальта, меди и ни келя из аммиачных растворов.
Известен способ извлечения и разделения кобальта, меди и никеля из аммиачных растворов экстракцией алкилфеналами. По этому способу к раствору, содержащему кобальт и никель, в любых соотношениях добавляют водный раствор аммиака, до полного перехода их в растворимый аммиачный комплекс, затем контактируют с двухмолярным раствором алкилфенола в органических растворителях, например в керосине. Отношение водной и органической фаз составляет 2:1, контакт осуществляется в течение 1 — 2 мин при комнатной температуре 15 — 20 С. В рекомендуемых условиях кобальт селективно переходит в органическую фазу, а никель остается в водной фазе (1) .
Однако разделение кобальта и никеля проводят из раствора, содержащего только кобальт, никель и высокую концентрацию амми ака — более 2 М, при селективной экстрак2 ции кобальта. Присутствие в водном растворе меди мешает разделению компонентов.
Цель изобретения — разработка экстракционного cwco6a извлечения и разделения кобальта, никели и меди из водных аммиачных растворов, отличающегося высокой степенью извлечения и селективностью.
Поставленная цель достигается тем, что экстракцию ведут 0,125 — 0,5 М раствором бис-2-окси-5-алкил (Са-Сд) бензиламииа
ОН GH
R 3 из рас гвора, содержащего 0,8 — 25 г/л свобод, ного аммиака и 10-100 г/л аммонийных сог лей (сульфата и карбоната аммония) с последующим разделением металлов при реэкстракции их 0,1 — 2 н раствором серной кислоты. В соединении 8,— алкильиый радикал, содержащий 8-9 углеродных атомов. соединение условно названо КАФ.
817086
20
Табли ца 1
Металлы
99,0
0,723
0,85
0,85
100,0
0,73
4,25
Cu = 0,73 г/л
0,125
100,0
0,73
6,37
0,73
100,0
8,50
0,723
99,0
085
0,73
4,25
100,0
0,25
100,0
0,73
6,37
0,73
100,0
8,50
0,75
100,0
0,73
0,73
100,0
4,25
0,50
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.
Водорастворимые аммиачные комплексы меди, кобальта и никеля подвергают обработке раствором экстрагента в органических растворителях, например в керосине. При такой обработке, в зависимости от состава водного раствора все указанные металлы переходят в органическую фазу, разделение которых достигается на стадии реэкстракции.
Зкстрагент практически не растворяется в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях — алифатических, ароматических и алициклических углеводородах, в том числе и в керосине. Его растворы в органических растворителях обладают повышенной устойчивостью к кислотам, растворам аммиака и при длительном хранении не изменяют своих свойств.
В пределах концентрации аммиака в исходном растворе от 0,8 до 25 г/л приведенные металлы при однократной экстракции переходят. в органическую фазу с высоким коэффициентом распределения. Расслаивание фаз происходит быстро (в течение -3 мин) и четко.
Для полного перехода меди и никеля в органическую фазу в пределах соотношения вод4 ной (V 3 к органической (Но) фазы Н, . Ч»,=
= 1:1-10:1 потребуется перемешивать смесь
0,5 — 1,0 мин. Количественная же экстракция кобальта в отличие от меди и никеля наступает только после 2-х минутного перемешивания, Образование экстрагируемых соединений меди, кобальта и никеля с экстрагентом КАФ и полное извлечение их достигается,при концентрации экстрагента в керосине 0,1 — 0,5 моль/»
В указанных пределах концентрации экстрагента, после извлечения металлов органическая.фаэа становится прозрачной, обладает хорошей текучестью и расслаивание фаз происходит быстро в течение 2 — 3 мин. В случае применения более концентрированных растворов экстрагента несмотря на то, что достигается полное извлечение металлов, органическая фаза становится вязкой, прилипает к стенкам сосуда, что затрудняет осуществление процесса. При выполнении предлагаемого способа используют 0,1 — 0,5 М раствор экстрагента в керосине. Время перемешивания 2 мин, .
V : V„- =2.1.
Извлечение металлов иэ аммиачных растворов в зависимости от концентрации экстрагента в керосине дано в табл. 1.
817086
Извлечение металлов в органическую фазу
Металлы г/л
% извлечения
100,0
6,35
0,73
8,50
100,0
0,73
100,0
0,55
8,50
100,0
0,55
12 75
0,55
100,0
17,00
0,125
100,0
21,25
0,55
100,0
8,50
0,55
0,55
0,25
100,0
12 75
17,00
0,55
100,0
Со = 0,55 г/л
21,26
100 0
0,55
100,0
0,55
8,50
0,50
12,75
100,0
0,55
0,55
100,0
17,00
21,25
0,55
100,0
8,50
100 0
0,69
100,0
12 75
0,69
0,125
100,0
17,00
0,69
100 0
0,69
21 25
100,0
0,69
8,50. 12,75
ИЮ,О
0,69
17,00
Ni 0,69 г/л
100,0
0,25
21,25
100,0
Концентрация экстрагента, мол/л
Концентрация аммиака в исходном рас-.. творе,г/л
0,69
0,69
Продолжение табл.1
817086
Продолжение табл. 1.
Извлечение металлов в органическую фазу
Концентрация аммиака в исКонцентра ция экстрагента, мол/л
Металлы ходном раствоРе г/л % извлечения
8,50
0,69
100,0! 2,75
0,69
0,50
100,0
17,00
0,69
100 0
21,25
0,69
100,0
П р и м е ч а н и е. Насыщение органической фазы по отдельным элементам составляет, г/л: для 0,1 М раствора экстрагента в керосине.
Си 5,9; Со 5,0; и Ni 5,0; для 0,5 М раствора экстрагента в керосине:
Си 30; Со 25 и Ni 25.
Присутствие в водном растворе 10 †1 г/л карбоната аммония почти не влияет на полноту извлечения медй и кобальта в органическую фазу. Извлечение меди и кобальта иэ аммиачных растворов, содержащих карбонаты аммония в широком интервале концентрации так же высокоэффективно, как и при его отсутствии. Присутствие в одном растворе карбоната аммония особенно его высокой концентрации неблагоприятно для извлечения никеля.
Предлагаемый экстрагент извлекает медь и кобальт из аммиачных растворов независимо от концентрации в них сульфата аммония
-,так же эффективно, как и в его отсутствие.
Иэ водных аммиачных растворов, содержащих более 60 г/л сульфата аммония данный экстрагент не экстрагирует никель.
При одновременном присутствии в водном растворе сульфата аммония и карбоната аммония медь и кобальт также хорошо экстрагируются раствором КАФ в керосине. В отличие
° от указанных металлов никель из водных аммиачных растворов, содержащих (ИН ) Ì4 и (ЙН )эСОэ абсолютно не извлекается и полностью остается в рафинате.
Исследование механизма экстракции металлов иэ аммиачных растворов предлагаемым экстрагентом показывает, что переход их в органическую фазу происходит в результате обменной реакции, Под действием минеральных щ кислот извлекаемые соединения разлагаются.
Устойчивость экстрагируемых соединений по, отношению к минеральным кислотам неодинакова. Медь из органической фазы легко реэкстрагируется слабым 0,1 н раствором Нэ$0д.
При соотношении водной и органической фазы
V6 . Че = 1:1 и времени перемешивания
10 мин медь количественно реэкстрагируется из органической фазы в водную (температура комнатная, 20 — 25 C). В идентичных условиях резкстракция кобальта и никеля почти не происходит. Для полной реэкстракции кобальта и никеля из органической фазы необхо. димо 10-и минутное перемешивание соответствующих экстрактов с 2 н раствором серной кислоты, при соотношении водной и
45 органической фазы V . Vo = 1:1.
Данные по реэкстракции металлов из органической фазы в зависимости от концентраЯО ции серной кислоты приведены в табл. 2.
817086
Таблица 2
Си 8,6
Со 5,0
8,56
99,5
10
0,06
1,2
9,94 98,8
5,98 92,0
Ni 6,5
0,52
8,0
10 от исходного, а никель целиком остается в водном растворе. Для разделения меди и кобальта органическая фаза последовательно кон- тактируется в течение 10 мин с 25 мл 0,1 и
2 н раствора серной кислоты. При реэкстракции с 25 мл 0,1 н серной кислотой в водную фазу переходит 99% меди и 1% кобальта. При последующей реэкстракции органической фазы с 25 мл 2 н серной кислоты кобальт полностью переходит в водную фазу.
Пример 3. К 50 мл водного раствора, содержащего г/л: медь 0,25; кобальт 0,25; никель 0,25; аммиак 0,8; сульфат аммония
99 и карбонат аммония 90 прибавляют 25 мл
0,5 М раствора КАФ в керосине и смесь перемешивают в течение 2 мин, После разделения фаэ в водной фазе найдено, г/л: никель 0,25;медь 0,00 и кобальт 0,008.
З5 Из органической фазы медь и кобальт селективно разделяются реэкстракцией последовательно 0,1 и 2 и серной кислотой. Для этого органическая фаза контактируется с т 25 мл 0,1 н серной кислоты перемешиванием
4е в течение 10 мин. После разделения фаэ в водном растворе найдено 99,5% меди. Во второй раэ органическая фаза промывается с
25 мл 2 н раствора серной кислоты перемешиванием 10 мин. При этом кобальт полностью переходит в водную фазу.
Таким образом, подборкой оптимальной ще1лочности (0,8 — 25 г/л) аммиачного раствора и аммоиийных солей (10-100 г/л) удается полностью извлекать из раствора не только кобальт (как в известном способе), но и медь
Я I ,и никель либо все вместе, либо в различных их сочетаниях из аммиачных растворов с по следующим их селективным рмделением при резкстракции из органической фазы s 0,12 н раствором серной кислоты.
5$
Формула изобретения
Иэ табл. 2 следует, что после извлечения меди, кобальта и никеля в органическую. фазу, промывка последней 0,1 М раствором серной кислоты способствует селективному разделению меди от кобальта и никеля. Медь при этом количественно переходит в водную фазу, а кобальт и никель остаются в экстракте, Кобальт и никель иэ экстракта полностью переводится в водную фазу с помощью 2 н раствора серной кислоты.
Пример 1. 50 мл водного раствора, содержащего, г/л: медь 0,5; кобальт 0,5; никель 0,5 и аммиак 0,8 в делительной воронке при комнатной температуре (20 — 25 .С) концентрируют с 5 мл 0,125 М раствором
КАФ в керосине перемешиванием в течение
2 мин. После расслаивания фаз, для чего требуется 2 — 3 мин, органический слой отделяют от водного и в последнем определяют содержа нне оставшегося металла. Воднь|й раствор содержит, г/л: кобальт 0,004, никель, 0,002, медь — не .обнаружена, т.е. извлечение металлов в органическую фазу составляет,%: кобаль
99,2; никель 99,6 и медь 100.
Органическую фазу. контактируют с 5 мл
01 н раствора серной кислоты перемешиванием в течение 10 мин. Водный слой отделя-. ют от органического. В водном растворе найдено 24,75 мг меди. Затем органическую фазу в течение 10 мин контактируют с 5 мл
2 н раствора серной кислоты. Фазы отделяют и водный раствор анализируют на.содержание кобальта и никеля. Найдено 24,4 мг кобельта и 22,8 мг никеля.
Пример 2. Водный раст;вор в объеме
50 мл, содержащий, г/л: кобальт 0,33; медь
0,33; никель 033; аммиак 0,8 и сульфат аммония 75 контактируют с 25 мл 0,25 М раствором КАФ в керосине перемешиванием в те чение 2 мнн. После разделения фаз в водном растворе найдено, г/л: медь 0,00; кобальт
0,008 и никель 0,33. В органическую фазу медь извлекается полностью, кобальт — 97,5%
Способ извлечения и разделения кобальта, меди и никеля из аммиачных растворов экстаммония, с последующим разделением металлов при реэкстракции 0,1 — 2 н раствором серной кислоты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР N 534507, С 22 В 23/04, 1974.
Составитель А Важина
Техред M. Ло я Корректор А. Гриценко
Редактор В. Матюхин»
Тираж 681 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий
113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5
Заказ 1236/34
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная, 4!
1 817086 ракцией алкилфенолаии, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени извлечения и селективности разделения кобальта никеля и меди, экстракцию ведут 0,125-0,5 М раствором бис-2-окси-5-алкил (Са — Cg) бензоламина в керосине из раствора, содержащего
0,8 — 25 г/л свободного аммиака и 10 — 100 г/л аммонийных солей — сульфата и .карбоната
