Способ извлечения кобальта из водных растворов
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
С 22 В 23/04 с присоединением заявки ¹
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий
-(23) Приоритет
Опубликоваио30. 08. 82.Бюллетень ¹ 32
РЗ) УДК 669. 053. .4(088.8) Дата опубликования описания 30 08 82
Г.A.ßãîäèí, В.H.KóçüÌèí, O.H.Ôåäîòîâ, A.H 4йьКйн; Г.:Л.ивашков, В.В.Сергиевский, Н.В.Протасова, A Ñ.Êóëåí в, В;.Й.Докучаев, Ю.Н.Зинде, С.И.Степанов, Ю.П.Шлемов, A.M.Ê панев;и.В.Н.Холькииа
-" ." =...
Государственный научно-исследовательский и проек 1 иож„. конструкторский институт гидрометаллургни цветных металлов../
"Гидроцветмет", Отдел химии и химической технологии
Института неорганической химии Сибирского отделения AH СССР и Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОБАЛЬТА ИЗ ВОДНЫХ
РАСТВОРОВ
Изобретение относится к гидрометаллургии тяжелых цветных металлов, в частности, может быть использовано . для извлечения кобальта при глубокой очистке растворов цинкового, кадмиевого или никелевого производства, а также для получения солей кобальта высокой чистоты.
Известен способ экстракции кобальта10 из сульфатных цинковых растворов смесью 5-30% 2-окси-5-алкилалка-нофеноноксима и 5-25 г/л галогена, например йода, в углеводородах (1) .
Способ позволяет проводить глубокую очистку сульфатных цинковых растворов от кобальта. Однако, учитывая высокую стоимость йода, не всегда оказывается экономически целесообразным.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае мому результату является способ из-: влечения кобальта из сульфатных цинковых растворов экстракцией, заключающийся в том, что в исходный водный раствор, содержащий 20-50 мг/л кобальта, при рН 2-4 вводят о -нитроэо-)-иафтол. Экстракцию проводят 0,5«
1,0%-ным раствором амилового спирта в ксилоле или четыреххлористом угле роде в течение 25 мин при 20оС.
При этом иэ водной фазы в органичес кую переходит до 98,5% кобальта.
Л
Реэкстракцию кобальта проводят кон" центрированными.растворами 8
10 моль/л соляной, азотной нли серной кислоты, а также 20%-ным водным раствором гидроксида натрия (2) .
Однако известный способ обладает
:рядом недостатков. Процесс экстракции осуществим лишь в узкой области рН исходного раствора, а именно рН = 2-4; реэкстракцию,кобальта проводят в жестких условиях при высоких расходах реагентов, используя для этих целей концентрированные растворы минеральных кислот или щелочей.
Цель изобретения - полное извлечение кобальта в широком интервале значений рН водных растворов, при ко торых возможна экстракция кобальта, . а также улучшение условий реэкстракции при снижении расходов реагентов.
Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения кобальта из водных растворов сложного состава например,, раствором цинкового производства, экстракцией органическим растворителем в присутствии производного ,нитроэофенола с последующей реэкстрак 954471 (O Na, Na Оф
При экстракции кобальта из растворов с рН 3-11 используют соедине ния общей формулы f(R4 R2 R gR 4) N3 h Х С
R i ° R i " 3 R 4 apH apH a кил или алкил с общим числом атомов углерода 20-34, а в качестне алкилфенола используют соединения общей
Формулы R C6H40H, где R g — углеводо- 3О родный радикал с числом атомов углерода от 4 до 12.
Молярное соотношение четвертичной аммониеной соли и алкилфенола может изменяться н пределах от 1:1 до35
1:4. Предпочтительно иметь соотношение 1:3. В качестве органического растворителя могут быть использованы растнорители арбматического ряда, нормальные углеводороды, высшие али- 4Q фатические спирты или их смеси, галогенпроизнодные углеводороды.
Минимальное число атомов углерода н замещенном аммониевом основании ран ное 20 объясняется тем, что с дальней 5 шим уменьшением числа атомов углерода н молекуле растворимость данного экстрагента н водных растворах увеличивается, что ведет к потере зкстрагента.
Верхний предел числЬ атомов углерода определяется вязкостью экстрагента. В соединениях, в которых сумма атомов углерода более 34, наблюдается увеличение вязкости экстрагента, что в свою очередь ведет к ухудшению расслаиваемости водных и органических фаз при экстракции.
При экстракции достигается практически количественное извлечение ко:бальта из нодного раствора н органи- б9 ческую фазу с минимальной соэкстракцией фоновых элементов: цикла, кадмия, Для полного разделения кобальта и фо-. новых элементов органическую фазу— экстракт промывают раствором 10пней кобальта растнором щелочи в исходный водный раствор при рН от 1 до 11 вводят нитрозо P-соль, раствор выдерживают при температуре 40-80©С
s течение 10-60 мин и осуществляют экстракцию кобальта 5-20%-ным раство- 5 ром соли замешенного аммониевого основания и алкилфенола н органическом растворителе.
При экстракции кобальта из раство
)ров с рН 1-3 используют соединения обН) щей Формулы (R R
20-34, X — анион минеральной кислоты, нитроэо-P-соль представляет собой 1- 5
-нитрозо-2-нафтол-З,б-дисульфокислоту динатриеной соли:
20 г/л серной кислоты, а затем проводят реэкстракцию кобальта 3- 10%-ным раствором щелочи. Из полученного реэкстракта кобальт выделяют известными способами.
Ниже приведены примеры по извлечению кобальта из различных растворов сложного соленого состава.
Пример 1. К 20 мл сульфатного раствора с рН = 1, содержащего, г/л: цинк 119, марганец 2,4, никель
0,058 и кобальт 0,073 добавляют
0,095 r нитрозо-P-соли и выдерживают раствор при 80 С 10 мин. После этого экстрагируют кобальт 20 мл 5%-ного раствора сульфата триоктиламина в толуоле в течение 2 мин. Экстракт отделяют от водной фазы и промывают
5 мл 10%-ного раствора серной кислоты для разрушения комплексов нитрозо-Р-соли с цинком, никелем и марганцем.
Полученный промытый экстракт содержит 0,070 г л кобальта и следы цинка, никеля, марганца. Концентрация кобальта н водной фазе после зкстракции не пренышает 0,003 г/л (извлечение кобальта 97, ЗЪ) .Реэкстракцию кобальта проводят 10 мл 5%-ного раствора NaOH. Органическую фазу после реэкстракции обрабатывают 10 мл
5%-ного раствора серной кислоты и исподьзуют для повторной экстракции кобальта
Пример 2. К 100 мл исходного водного раствора, содержащего, г/л: цинк 120, марганец 2,0, железо 1,0, никель 0,1, кобальт 0.13 и имеющего рН = 5, добавляют 0,5 г нитрозо-Рсоли и выдерживают его при 40 С в течение 60 мин. Экстракцию кобальта проводят органическим раствором, содержащим 0,1 М сульфата метилтриалкиламмония и 0,3 м алкилфенола н керосине. Соотношение органической и водной фаз 0:В = 1:5. Продолжительность перемешивания фаэ 5 мин. После экстракции рафинат содержит, г/л: цинк 119, марганец 2,0, никель 0,08, железо 1,0, кобальт 0,008. Извлечение кобальта составляет 92%. Содержание нитрозо-P-соли в рафинате не превышает 1 мг/л.
Полученный органический экстракт обрабатывают 5%-ным раствором NaОН при OsB =- 5:1. Кобальт полностью переходит в водную фазу. Концентрация кобальта в реэкстракте 25 г/л.
Пример 3. К 20 мл аммиачного раствора, содержащего, г/л: никель 48, кобальт 1,5, медь 0,5, аммиак 25, карбонат аммония 250, добавляют 0,7 r нитрозо-P-соли и перемешивают при 30 С 40 мин. Затем
Ф экстрагируют кобальт 10 мл 12%-ного раствора сульфата триоктилбензиламмония, содержащего 12% октилфенола в течение 2 мин. Экстракт промывают для
954471
Формула изобретения
Составитель A.Âàæèíà редактор A.Ôðoëoâà Техред М.Тепер Корректор А. Дзятко
Заказ 6372/24 Тираж 660 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5
Ъ \
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная,4 разрушения комплексов, соэкстрагируемых совместно с кобальтом, 5 мл
10%-ного раствора серной кислоты.
Полученный экстракт содержит 2,95 г/л кобальта и следы других элементов.
Концентрация кобальта в рафинате
0,072 г/л (извлечение 95,3%). Из органической фазы кобальт реэкстрагируют 5 мл 10%-ного раствора щелочи.
Органическую фазу после реакции обрабатывают 10 мл 10%-ной серной кислоты и повторно используют для экс-. тракции.
Пример 4. К 100 мл сульфатного раствора, содержащего, г/л: цинк 100, кобальт 0,10, никель 0,10, 15 марганец 5,0, таллий 1,0, кадмий 5,0 хлор 0,4, магний 5,0, при pH = 2 добавляют 0,5 г нитрозо-Р-соли и выдерживают раствор 60 мин при 60 .
После этого экстрагируют кобальт,Я
20%-ным раствором сернокислого триалкиламина (алкил С>-С9) в октане в течение 5 мин при 0:B = 1:5.
После экстракции водная фаза содержит 0,005 г/л кобальта (извле- 25 чение в органическую фазу составляет 95%).реэкстракцию осуществляют в условиях, указанных в примере 2.
Предлагаемый способ позволяет селективно извлекать кобальт из ЗО растворов сложного состава в широком интервале значений РН раствора. Способ позволяет сократить время экстракции и уменьшить затраты щелочи при реэкстракции кобальта, 35
1. Способ извлечения кобальта из вОдных растворов сложного состава экстракцией органическим растворителем в присутствии производного нит. розофенола с последующей реэкстракцицией кобальта раствором щелочи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с . :- 45 целью полного извлечения кобальта в широком интервале РН исходного водного раствора и снижения расхода щелочи при реэкстракции, в исходный водный раствор при РН = 1-11 вводят нитрозо-Р-соль выдерживают раствор о при 40-80 С в течение 10-60 мин и проводят экстракцию 5-20%-ным расI твором соли замещенного аммониевого основания и- алкилфенола в органическом растворителе.
2. Способ по п,1, о т л .и ч а ю— шийся тем, что при экстракции кобальта из растворов с рН 1-3 в качестве соли замещенного аммониевого основания используют соединения общей формулы (Я4R2Я3)NHX или их смеси,- где Я4, R2 R3 — арил, арилалкил или алкил с общим числом атомов углерода 20-34, Х вЂ” анион мине--. ральной кислоты.
3. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что при экстракции кобальта из растворов с РН = 3-11 в качестве соли замещенного аммониевого основания используют соединения общей Формулы f(R< R4R R4 ) N) и X где R<, Я2, R3, R4- арнл, арилалкил или алкил с общим числом атомов угле рода 20-34, а в качестве алкилфенола используют соединения общей формулы
Я С6Н40Н, где Я вЂ” Углеводородный радикал с числом атомов углерода
4-12.
4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч аю шийся тем, что молярное cooTHQшение соли замещенного аммониевого основания и алкилфенола в органической фазе составляет 1:(1-4).
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 552300, кл. С 01 G 51/00, B 01 О 11/04, 1974.
2. Zelle А. Przemysl chemiczny.1965, Т. 44, Р 4, с. 196.
