Способ извлечения металлов сорбцией

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцмапмстмчесммх

Ресмубпмн («)885316 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 06. I I . 79 (2! ) 2837475/22-02 с присоединением запвкм М— (23) Приоритет (51)N. Кл.

С 22 В 34/00

Вжударатювй кемктет

СССР аа девам нзабретеххй к вткрыткк (53) УЙК 669. 1/89 (088. 8) Опубликовано 30. 11.81. бюллетень ма 44

Дата опубликования описамнп 30 11,81 (72) Авторы изобретения

Е.А.Филиппов, А.К,Нардова, Г.С.Евтифеева, Т,П,Беленко, Л.С.Определенкина, Л.П.Прохор в, р-„ ек,, !:

Ю.П.Сорокин, о.А.Ковловскии и о.А.Трофииенво - " -"Ы:.:-i: g

I . f- -: <..>, е)

/ е

: .- . .,1 / (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЕТАШЮВ

СОРБЦИЕЙ

Изобретение относится к технологии сор бционного извлечения металлов из водных растворов и может найти применение в гидрометаллургии.

111ироко известны способы сорбцион-ного извлечения металлов из водных

S растворов минеральных кислот с помощью органических ионообменников (1 J (21.

Однако в известных способах облас10 ти кислотностей исходного водного раствора узки, металлы извлекаются с высокими коэффициентами распределения. Это приводит к необходимости корректировки исходных растворов, повышенному расходу реагентов (кислоты и щелочи), увеличению объемов перерабатываемых и сбросных раствОров.

Ероме того степени концентрирования

) извлекаемых металлов при десорбции ни-в и. Полнота десорбции достигается пр нропускании 10-12 колоночиык объемов десорбирующего раствора.Это приводит к получению недостаточно концентрированных растворов металлов, увеличению объемов раствора и продолжительности технологического цикла, снижению производительности оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения металлов сорбцией на органических ионитах из кислых растворов с последующей десорбцией (3).

Недостатком известного способа является невысокая степень иэвлфчения металлов.

Цель изобретения — повышение степени извлечения металлов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения металлов сорбцией на органических иоиитах из кислых растворов с последующей десорбцией, сорбцию осуществляют с использованием в качестве ионитов ионитов, содержащих в структуре сажу.

Проведение процесса в указанных условиях расширяет диапазон концент885316 раций кислоты, при которых сорбция осуществляется с высокой степенью эффективности, и повышение концентрирования извлекаемых металлов на стадии десорбции (по сравнению с известным способом) связано, по-видимому, с изменением кинетики механизма сорбции вследствие существования в ионитах (по предлагаемому способу) изопористой структуры, обусловленной гомогенным распределением введенной в структуру ионита сажи.

Пример 1. Водные растворы, содержащие 378 мг/л тория в азотной кислоте с концентрацией 0,2> 0,5;

1,0; 2,0; 3,0; 5,0 и 7,0 М, контактируют с навесками катионита КУ-2пС, содержащими различное количество сажи (!,О; 2,0; 5,0; 7 вес.7).

Время контакта 24 ч, Т:И=l:100.

Зависимость коэффициентов распределения Th от содержания азотной кислоты в исходном растворе представлена в табл.l.

Как видно из табл.l, применение, для извлечения металлов ионитов,содержащих в своей структуре сажу, позволяет значительно расширять диапазон рабочих концентраций азотной кислоты. Количественное извлечение тория на катионите КУ-2 осуществляется иэ растворов азотной кислоты не выше 1,0 М. Применение катионита

КУ-", содержащего в своей структуре сажу КУ-2пС, позволяет извлекать торий с высокими коэффициентами распределения в диапазоне концентраций азотной кислоты 0,2-7,0 М, Пример 2. Водный раствор, содержащий 1,1 г/л циркония в 5,2М азотной кислоты фильтруют через слой анионита АС-5 с различным содержанием сажи, помещенного в сорбционную колонку. Время контакта раствора со смолой 10-15 мин, температура 60 С. о

После окончания сорбции (по достижении нагрузки 50 мг циркония на мл смолы) сорбент промывают 6 колоночными объемами 5М азотной кислоты.

Время контакта 10 мин, температура

60 С. Десорбцию проводят 0,7 M азотной кислотой. Время контакта 20 мин, температура 60 С.

Показатели цикла сорбции — десорбции Zr на анионитах, содержащих различное содержание сажи, представлены в табл.2, Анализ данных, приведенных в табл. 2, показывает, что степень концентрирования извлекаемого металла повышается за счет того, что более чем 987 сорбнрованного металла элюируется 4-8 колоночными объемами.

Пример 3. Водные растворы, содержащие 60 мл/л палладия (П) в азотной кислоте с концентрацией 0,5;

1,0; 2,0; 3,0; 5, О моль/л, конта;стируют с навесками анионита АС-5, соII! держащего 5 вес.7 сажи, Время контакта IO мин, Т:Ж = I;100. Зависимость коэффициентов распределения палладия от содержания азотной кислоты в исходном растворе представлена в табл.3.

Пример 4 ° Водные растворы, содержашие 70 мг/л рения в азотной кислоте с концентрацией 0 5 1,0;

2,0; 3,0; 5,0 моль/л, контактируют с навесками ионита АС-5, содержащего

5 вес.7. сажи. Время контакта 1О мин, Т:Ж = 1:100. Зависимость коэффици— ентов распределения рения (УП) от . содержания азотной кислоты в исходном растворе представлена в табл.4.

35 Пример 5. Водные растворы, содержашие 100 мг/л висмута (Ш) в азотной кислоте с концентрацией 0,5, I,O; 2,0; 3,0; 5„0 моль/л, контактируют с навесками ионита АС-5, содержащего 57 сажи. Время контакта 10 мин, Т:Ж=l:100. Зависимость коэффициентов распределения висмута (Ш) от содержания азотной кислоты в исходном растворе дана в табл.5.

Пример 6. Водные растворы, 35 содержащие 100 мг/л меди (П) в азотной кислоте с концентрацией 0,2;

0,5; 1,0; 2,0; 4,0 моль/л, контактируют с навесками катионита КУ-2пС., 40 содержащего 5 вес.7 сажи. Время контакта 10 мин, Т:Ж=1:100. Зависимость коэффициентов распределения меди (П) от содержания азотной кислоты в исходном растворе представлены в табл.6.

Пример 7. Водные растворы содержащие IOO мг/л лантана(Ш) в азотной кислоте с концентрацией 0,2; 0,5!

1,0; 2,0; 4,0 моль/л, контактируют

5 с навесками катионита КУ-2пС, содержащего 5 вес.7 сажи. Время контакта

10 мин, Т:Ж=l:100.Зависимость коэффициентов распределения лантана (Ш) от содержания азотной кислоты в исходном

55 растворе приведена в табл.7.

Пример 8. Водные растворы, содержащие 100 мг/л урана {У1) н азотной кислоте с концентрацией 0Ä2Ä 0Ä5Ä

5316

Таблица 1

Концентрация в исходном растворе, M

0,5 1,0 -2,0

Ионит

3,0 5,0 7,0

0,2

КУ-,2пС+

IX сажи 10000 10000 9000 1!00

650 400 300

КУ-2пС+

2Х сажи 10000 10000 . 9000 2500

1200 750 600

КУ-2пС+

5Х сажи

КУ-2пС+

77 сажи I 0000 10000 9000 5000

10000 !0000 9000 6000

2000 1 100 1050

2600 1800 1500

КУ-2 (известный) 10000 10000 9000 20

10

Т аблица 2

Промывка

Десорбция

Сорбция

Ионит

Количество объемов,содержащих 98Х сорбированного 2г

Содержание, Х

Содержание в фильтр атах, 7.

Емкость мг на мл смолы

АС-5+

17 сажи

0,4

3,0

АС-5+

2,0Х сажи

0,4

2,8

АС- 5+

5,07, сажи

0,4

2,0

5 88

l,0; 2,0; 4,0 моль/л, контактируют с навесками катионита КУ-2пС, содержащего 5 вес,Х сажи, Зависимость коэффициентов распределения урана (У!) от содержания азотной кислоты в исходном растворе представлена в табл.8.

Пример 9. Водные растворы содержащие 100 мг/л титана(!У) в азотной кислоте с концентрацией 0,2;

0,5; 1,0;,.2,0; 4,0 моль/л, контактируют с навесками катионита КУ-2пС, содержащего 5 вес.Х сажи. Зависимость коэффициентов распределения титана (1У) от содержания азотной кислоты в исходном растворе приведена в табл.9.

Предлагаемый способ сорбционного извлечения металлов-при использовании в народном хозяйстве обеспечит зна чительное расширение диапазона концентраций кислот, из которых металлы извлекаются с высокими коэффициентами распределения. Это приводит к ликвидации операции корректировки раствора перед сорбцией, еньшению расхода реагентов и объема перерабатываемых растворов. !

Повысится (в 1,5-2 раза) степень концентрирования извлекаемых метал-. лов при десорбции. Уменьшатся объемы получаемых десорбатов извлекаемых ме"

lS таллов, сократится время проведения технологического цикла, повысится производительность оборудования, снизятся капитальные затраты.

885316

Продолжение табл. 2

Ионит

Сорбция

Промывка

Десорбция

Емкость мг на мл смолы

АС-7+

7,0% сажи

2,0

0,3

3,6

0,5

12.Т а б.л и ц а 3

Сорбент

Коэффициент распределения

0,8

2,0 3,0 5,0

АС-5+

5Х сажи

20

10

15

10

5 0

Таблица 4

HNO моль/

Сорбент

Коэфф ициент распределения в л

0,5

1,0

2,0

3,0

5 0

100

АС-5

600 400 200

600 100 80 40

1Î

Таблица 5

Коэффициент распределения в НЙО, моль/л

Сорбент

0 5

5 0

2,0 3,0

АС-5

2,0

20

10

20

2,0

АИп (известный) ЛИп (известный) АИп (известный) Содержа ние в фильтра тах,Ж

Содержание, z

Количество объемов, содержащих 987. сорбированного Zr

8853!6!

О,Таблица 6

Коэффициент распределения в НИО, моль/л

Сорбент

КУ-2 пС 3 70

200

15Î

2,0

30

3,0

Таблица 7

Сорбент

Коэффициент распределения в HNO моль/л

0,2 0,5 !,0 2,0 4,0

5000 1000 100

КУ вЂ” 2 пС

10!

О! 800 270 50

Таблица 8

Коэффициент распределения в HNO, моль/л

Сорбент

05 10 20

4,0

0,2

КУ-2пС

300! 50 100 20

КУ-.2 и (известный) . 260 70 . 25 10

Таблица 9

Сорбент

Коэффициент распределения в HNO,ìîëü/ë

4,0

2,0

0 5

l,0

0,2

320 100

480

КУ-2пС

70 15

460

КУ-2п (известный) 350

КУ-2п (известный) КУ-2п (известный) I

0 5 0 2 0 4 0

Формула изобретения

885316

Составитель О. Голыжннкова

Редактор Н. Кешеля Техред А.Савка Корректор Н. Стец

Заказ 10453/36 Тираж 684 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

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

Способ извлечения металлов сорбt цией на органических ионитах из кислых растворов с последующей десорбцией, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения, сорбцию осуществляют с использованием в качестве ионитов ионитов, содержащих в структуре сажу.

12

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Самуэльсон О. Ионообменные разделения в аналитической химии.

М.-Л., "Химия", l 966,,с.21-23.

2. Мимонова M.С. и др. Аналитическая химия элементов. M., "Наука", 1965, с, 8-11.

3. Егоров Е.В., Макаров С.Б.Ионный

ie обмен в радиохимии. M., Атомиэдат, i971, с. 63.