Способ очистки сульфатных цинковых растворов

 

(11> 861313

Союз Советских

Социапистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Зая алеко 07.12.79 (21) 2862419Д3.26 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет (5I)М. Кл.

С 01 6 9/06

Гаеударетваииый кенитет

СССР лв делан иаебретеиий и еткрытий

Опубликовано 07.09.81. Бюллетень М 33

Дата опубликования описания 07.09.81 (53) УДК 661.847.

532 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ

РАСТВОРОВ

Изобретение относится к области гидроме- . таллургии тяжелых цветных металлов, в частности к способам очистки сульфатных цинковых растворов от галогенид — ионов; хлора и фтора, наиболее трудно удаляемых из сульфатных цин5 ковых растворов перед операцией электролиза цинка.

Известен способ очистки сульфатных цинковых растворов. от ионов хлора осаждением медным кеком (1) °

Недостатками способа являются большая продолжительность процесса очистки, частичное соосаждение и потери цинка и кадмия с меднохлорным кеком, а также невысокая степень очистки. т5

Наиболее близким к изобретению Ilo технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки сульфатных цинковых растворов от хлора экстракцией сульфатами жирных и жирноароматических четвертичных аммониевых оснований в присутствии высокомолекулярных спиртов или три-н-бутилфосфата с по:ледующей реэкстракцней водными растворами соепинений, содержацих бисульфат-ион (2).

Экстракцию Cl- u Р— ионбв осуществляют

10-4№- ным раствором сульфата четвертичного аммониевого основания (бензилтриалкнламмония или метилтриалкиламмония). При использовании в качестве разбавителя предельных углеводородов, например керосина, для предотвращения образования прн экстракции двух органических фаз к экстрагенту добавляют 10 — 20% высокомолекулярного спирта или три-н-бутилфосфата. Реэкстракштю хлора и фтора иэ органической фазы и регенерацию экстрагента проводят обработкой 1-2 н. водными растворами бисульфата щелочного металла или аммония, или стехиометрической смесью серной кислоты и сульфата щелочного металла или аммония.

3а одну ступень экстракции в зависимости от содержания Cl — иона в исходном растворе, хлорид-ион извлекается в органич скую фазу на

45 — 98%.

3а пять ступеней реэкстракпии хлорндиона из органической фазы раствором бисульфата натрия, в водную фазу переходит до 95% хлорид — иона. Недостатками способа являются: низкая степень извлечения хлора и особенно фтоВ. И. Кузьмин, Н. В. IIpoTBcoBR, А. И. Холькин, Г. Л, Пашков, А. П. Крысин и В. А. Коптюг

=-ъ

Отдел химии и химической технологии института,неорганипеской химии Сибирского отделения АН СССР, Новосибирский,ннcmrут органической хиьпти Сиби"ского отделетппг kH CCCP и Государственный 1 научно — исследовательский и проектно — конструьа орский:-йнстйт1 т, гид ометалл гии цветных металло

861313 ра при эксгракции; многоступенчатость операции реэкстракции, болыпой расход бисулвфатов щелочных металлов и аммония на стадии реэкстракции и серной кислоты на стадии регенерации и получение разбавленных по галогенидиону растворов при реэкстракции.

Целью изобретения является повышение степени очистки сульфатных цинковых растворов от галогенид — ионов, упрощение технологии на стадии реэкстракции, получение концентри.рованных по галогеиид — иону реэкстрактов.

Поставленная цель достигается тем, что про водят зкстракцию экстрагентом, содержащим сульфаты четвертичных аммониевых оснований в органическом растворителе в присутствии производных фенола, предпочтительно с алкильными или арильными заместителями в орто — положении, а реэкстракцию ведут водным раствором . щелочи. При использовании в качестве зкстрагента смеси сульфата четвертичного аммониевого основания и производных фенола происходит значительное увеличение коэффициентов распределения галогенид — ионов и степени очистки по сравнению с системой беэ фенола вследствие взаимодействия образующихся галогенидов четвертнчных аммониевых оснований и молекул с образованием водородных связей

ЩЙ )+50<) os(H K-)6+ 2 (НА)о

2И4 з .НЧ +(gO$-)+ ... где НА — молекула фенола.

При этом наиболее эффективно использование фенолов с алкильными заместителями в орто — положении. Для реэкстракции галогенид— ионов нз органической фазы достаточно контактнрования ее с разбавленным раствором щелочи, в результате чего происходит образование фенолята четвертичного аммониевого основания в .органической фазе, а хлорид- и фторид-ионы переходят в водную фазу (HO HQo+(014 )g

4 (®4НА)о+,(1 2О)я (Ha )о

Реэкстракция происходит полностью за одну ступень, в результате получаются концентрированные по галогенидам растворы. Регенерация сульфатной формы экстрагента легко осуществляется контактироваиием органической фазы после резкстракции с разбавленным раствором серной кислоты

2Ф41чйо+1Ж+)g+(902 )g $ (R4N )g SO4)<+2(H A)o

Пример 1. Проводят экстракцию хлора из 2 5f раствора сульфата цинка, содержащеПример 3. Исходный органический раствор, содержащий 005 „" ТАМАС и

0,15 „п-трет-октилфенола в толуоле, встряхивают с водным раствором, содержащим

2 ZnSO4è 0,044 — — F (соотношение объемов фаз 1:1) в течение 5 мин. В реэуль45 тате двух контактов получают водный раствор, содержащий 0,024 — „Р, т. е. 0 -= 0,83.

При обработке органической фазы 1 н. раствором NaOH фторид-ион полностью переходит в водную фазу. В аналогичных условиях проводят очистку 2 М раствора ZnSO4экстракцией 005 М раствором ТАМАС в толуоле без добавления фенола. Получают значение 0 = 0,57.

Пример 4. Исходный органический раствор, содержащий 0,05 TOÀC и

0,15 — „- 4-этнл-2-трет-бугилфенола в толуоле мол встряхивают с водным раствором, содержащим

2 о"ь.ZnSO4 и 0,02 „C1 (соотношеиие

35 г-ион

ro 0,02 С1, смесью триалкилметиламмоний сульфата (ТАМАС) 0,09 моль/л и п-трет октилфенола 0,27 моль/л в толуоле. Соотношение объемов водной и органической фаз 1:1, продолжительность встряхивания 5 мин, температура комнатная.В результате экстракции получают водный раствор ZnSG>, содержащий

Г-ион

0,0066 л С l, коэффициент распределения

0С - = 2,0; После отделения органической фа. зы ее обрабатывают 1 н. раствором NaOH (соотношение объемов фаз 1:1). По результатам анализа Cl-ион при этом полностью реэкстрагируется в водную фазу. Для регенерации сульфатной формы экстрагента органическую фазу контактируют с 1 н. раствором Н SO

4 и 5%-ным раствором NA SO .

Для сравнения в аналогичных условиях проводят экстракцию хлора 0,09 М раствором

ТАМАС в толуоле без добавления фенола. В результате при экстракции получают значение

0 - = 1,6, реэкстракции Cl — иона 1 М раствором NaOH из органической фазы практически не происходит.

Пример 2. Исходный органический раствор, содержащий 0.05 „и-тетраоктиламмоль моний сульфата (TOAC) и 0,15 и-трет-октилфенола в толуоле, встряхивают с водным раствором, содержащим 2 ZnSO u

r-ион

0,02 — „С l (соотношение объемов водной и органической фаз 1:1) в течение 5 мин. В результате экстракции получают водный раствор. содержащ и 00086 л " С1 Dñå = 140

После обработки органической фазы 1 н. раствором NaOH хлорид-ион полностью переходит в водную фазу.

Составитель Б. Кирша

Техред,А. Ач КорректоР М. Шароши

Редактор Н. Потапова

Заказ 6443/2 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пе делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул: Проектная, 4

5 8613 объемов водной и органической фаэ 1:1) в течение 5 мин.

В результате экстракции получают водвй раствор, содержащий 00054 „Cl", О 27, извлечение Сl — иона составляет 73% за одну ступень.

Пример 5. Органический раствор, содержащий 0,05 „ТОАС и 0,015 4-эгил-2,6-ди-трет-бутилфенола в толуоле встряхивают

tO с водным раствором, содержащим 2 « @ - 2пЗЯ

-sou и 0,02 — — Сl (соотношение объемов водной и органической фаэ 1:1) в течение 5 мин.

В результате экстракции получают водный раствор, содержащий 0,0034 Cl, О «у 4,9. . Извлечение Сl — иона за одну ступень составляет 83%.

Пример 6. Проводят реэкстракцию хлора из органической фазы, содержащей

0,2 моль/л триалкилметиламмоний хлорида (7,1 г/л Сl ) н 0,6 моль/л п-трет-октилфеиола . в толуоле, встряхиванием с 2,5 н. раствором

NaOH цри соотношении объемов органической и водной фаз 10:1 в течение 5 мин. В результате реэкстракции получают водный раствор с содержанием 71 г/л Сl . Таким образом, происходит полная резкстракция хлори -иона за одну ступень с получением малого объема концентрированного раствора хлорида натрия.

Для сравнения в известном способе при реэкстракции хлорид-иона из органического раствора триалкилбензиламмоний хлорида (7,668 г/л Cl ) в отсутствие фенола в системе

2 М раствором бисульфата натрия при соотношении объемов фаз 1:1 за одну ступень, в И водный раствор переходит только 3,114 г/л Cl, т. е. 40,6%, а при пятикратной отработке 2 н. раствором бисульфата натрия, хлорид-ион реэкстрагируется их органической фазы только на 95%.

13 6

Таким образом, предлагаемый способ позволяет: повысить эффективность процесса очистки сульфатных цинковых растворов за счет увеличения коэффициентов распределения галогенидов в 1,3 — 4,4 раза, упростить операцию реэкстракции галогенидов нз органической фазы, так как многоступенчатый процесс реэкстракции заменяется одноступенчатым; получать концентрированные по галогенидиону (70-80 г/л Сl ) реэкстракты в малых объемах, что обеспечивает возможность их дальнейшей переработки с целью комплексного использования сырья, сократить расход реагентов на стадии реэкстракции в 3 — 5 раэ; достичь полной регенерации экстрагента.

Формула изобретения

Способ очистки сульфатных цинковых растворов от галогенид — ионов. хлора и фтора путем экстракции сульфатами четвертичных аммониевых оснований в органическом растворителе с последующей реэкстракцией и регенерацией экстрагента, отличающийся тем, что, с целью повышения степени оистки, упрощения технологии и получения концентрированных по галогенщ -иону реэкстрактов, экстракцию ведут в присутствии производных и-алкнлфенола с алкильными или арильными заместителями в орто-положении, а реэкстракцию ведут водным раствором щелочи.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

l. Лоскутов Ф. М, Металлургия свинца н цинка. М., 1956, с. 24.

2. Авторское свидетельство СССР N 496237, кл. С 01 G 9/06, 1975 (прототип).