СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ИОНОВ МЕДИ, КОБАЛЬТА И НИКЕЛЯ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ИОНОВ МЕДИ, КОБАЛЬТА И НИКЕЛЯ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ


RU (11) 2203969 (13) C2

(51) 7 C22B3/26, C22B15:00, C22B23:00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001112483/02 
(22) Дата подачи заявки: 2001.05.14 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.05.14 
(45) Опубликовано: 2003.05.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ГИГАНОВ Г.П. и др. Экстракция кобальта и никеля из сульфатных растворов кислыми фосфорорганическими реагентами. Цветные металлы, 1989, №7, с. 58-62. GB 1466085, 02.03.1977. GB 1499406, 01.02.1978. US 3728366, 17.04.1973. 
(71) Заявитель(и): Воропанова Лидия Алексеевна 
(72) Автор(ы): Воропанова Л.А.; Крутских Ю.Е.; Титухина В.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Воропанова Лидия Алексеевна 
Адрес для переписки: 362031, РСО-Алания, г. Владикавказ, пр-т Коста, 278, кв.127, Л.А.Воропановой 

(54) СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ИОНОВ МЕДИ, КОБАЛЬТА И НИКЕЛЯ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 

Способ может быть применен в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Селективное извлечение цветных металлов осуществляется дробной экстракцией с постепенным изменением величины рН раствора и поддержанием измененной величины рН на каждой периодической операции экстракции. В качестве экстрагента используют CYANEX 272, активным компонентом которого является ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота. Извлечение преимущественно ионов меди осуществляется экстракцией при рН 4-5, кобальта - при рН 5-6, никеля - при рН 6-7, обеспечиваются высокие показатели селективного извлечения меди, кобальта и никеля при их совместном присутствии из водных растворов сульфатов их солей. 11 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ экстракции ионов меди, кобальта и никеля из водных растворов относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известны способы извлечения и разделения меди, кобальта и никеля из аммиачных и аммиачно-карбонатных растворов экстракцией с использованием в качестве экстрагентов карбоновых полиалкилфосфонитрильных кислот (ПАФН), триалкилфосфатов, триалкилфосфиноксидов, оксимов и других [Экстракция и сорбция в металлургии никеля, кобальта и меди. Под ред. Меркина Э.Н. М.: Цветметинформация, 1970].

Недостатком способов является то, что результаты экстрагирования ионов цветных металлов получены только из растворов, содержащих ионы аммония.

Наиболее близким техническим решением является экстракция кобальта и никеля из сульфатных и хлоридных растворов кислыми фосфорорганическими реагентами [Г.П. Гиганов, В.Ф. Травкин, С.Б. Котухов и др. Экстракция кобальта и никеля из сульфатных растворов кислыми фосфорорганическими реагентами. Цветные металлы. 1989, 7, с. 58-62]. Экстракция кобальта растворами изододецилфосфетановой кислоты (ИДДФ) в керосине достигает максимума при рН 4-5.

Недостатком способа является то, что экстракционное разделение кобальта и никеля при оптимальных условиях не обеспечивает очистки кобальта от меди.

Задачей изобретения является создание эффективного и селективного способа извлечения ионов меди, кобальта и никеля из водных растворов.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени эффективности и селективности извлечения ионов меди, кобальта и никеля из водных растворов.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ионов цветных металлов из водного раствора, включающем контакт реагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, селективное извлечение цветных металлов осуществляется дробной экстракцией с постепенным изменением величины рН раствора и поддержанием измененной величины рН на каждой периодической операции экстракции. В качестве экстрагента используют CYANEX 272, активным компонентом которого является ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота. Извлечение преимущественно ионов меди осуществляется экстракцией при рН 4-5, кобальта - при рН 5-6, никеля - при рН 6-7.

Сущность способа поясняется данными табл. 1-7, в которых указаны время контакта фаз при заданной величине рН, концентрация ионов цветных металлов и величина рН в осветленной водной фазе, коэффициент распределения D, рассчитываемый как отношение равновесных концентраций ионов цветных металлов в органической и водной фазах, коэффициент разделения экстрагируемых ионов, рассчитываемый как отношение их коэффициентов распределения, извлечение ионов, в % от исходного содержания в водном растворе.

Реагент добавляли к исходному раствору сульфатов объемом 190 см3 в количестве 10 см3 (5 об.%). Перемешивание и поддержание заданного значения рН осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Однако, для большей гарантии достижения равновесия контакт органической и водной фаз осуществляли не менее суток. По достижении равновесия между органической и осветленной водной фазами органическую фазу отделяли от водной, в последней определяли величину рН и остаточную концентрацию ионов металлов. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе извлечения ионов цветных металлов в качестве нейтрализаторов применяли растворы щелочи NaOH и кислоты H2SO4. Заданное значение рН поддерживали в течение 0,1-1,0 ч, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно. Объемы органической и водной фаз изменяются по сравнению с исходными незначительно: объем органической - не изменяется, водной - в пределах 0,8-1,0.

Используя значения концентраций ионов металлов в водном растворе - исходном и после экстракции, рассчитывали коэффициент распределения металла между органической и водной фазами.

Реэкстракцию осуществляли растворами серной кислоты при рН 0-1, время реэкстракции 1 сут.

Экстракцию и реэкстракцию осуществляли при комнатной температуре.

Примеры практического применения

Пример 1 (табл.1)

В табл. 1 представлены результаты экстракции из индивидуальных растворов сульфатов меди, кобальта и никеля.

Экстракция ионов меди осуществляется в интервале 3рН<7. Лучшие результаты экстракции получены при рН 3-6 и времени экстракции не более 1 ч, максимальные значения коэффициента распределения D= 2482,7 и остаточной концентрации С=3 мг/дм3 Cu(II) получены при рН 5-6 при времени экстракции не более 0,5 ч.

Объемы органической и водной фаз изменяются по сравнению с исходными незначительно (см. табл. А).

Экстракция ионов кобальта осуществляется в интервале 4рН<7. Лучшие результаты экстракции получены при рН 5-6 и времени экстракции не более 1 ч, максимальное значение коэффициента распределения D=1710 и минимальная остаточная концентрация С=6 мг/дм3 Со(II) получены при рН 6.

Объемы органической и водной фаз изменяются по сравнению с исходными незначительно (см. табл. Б).

Экстракция ионов никеля осуществляется в интервале 6рН<9. Лучшие результаты экстракции получены при рН 6-9 при времени экстракции не более 1,5 ч, максимальное значение коэффициента распределения D=10108,0 и минимальная остаточная концентрация С= 1 мг/дм3 Ni(II) получены при рН 7 и времени экстракции не более 0,5 ч.

Объемы органической и водной фаз изменяются по сравнению с исходными незначительно (см. табл. В).

Из экспериментальных данных следует, что селективное извлечение исследуемых ионов из водных растворов по данным экстракции из индивидуальных растворов сульфатов возможно при следующих условиях:

Ион - рН

Cu - 4-5

Co - 5-6

Ni - 6-7

Пример 2 (табл. 2-6)

В табл.2 представлены результаты экстракции из растворов сульфатов смеси солей меди, кобальта и никеля.

Экстракция ионов меди осуществляется в интервале 4рН<10. Лучшие результаты экстракции получены при рН 6-7 при времени экстракции не более 0,5 ч, максимальное значение коэффициента распределения D= 1045,0 и C=3 мг/дм3 Cu(II).

Экстракция ионов кобальта осуществляется в интервале 4рН<10. Лучшие результаты экстракции получены при рН 5-7 при времени экстракции не более 0,5 ч, максимальное значение коэффициента распределения D>10000,0 получено при рН 7.

Экстракция ионов никеля осуществляется в интервале 4рН<10. Лучшие результаты экстракции получены при рН 6-9 при времени экстракции не более 0,5 ч, максимальное значение коэффициента распределения D>10000,0 получено при рН 7.

Объемы органической и водной фаз изменяются по сравнению с исходными незначительно (см. табл. Г).

В табл. 3 даны коэффициенты разделения ионов меди, кобальта и никеля, рассчитанные по данным табл.1-2.

Из растворов, содержащих смесь солей меди, кобальта и никеля, лучшие результаты отделения меди от кобальта и никеля получены при рН 4-6, меди от кобальта - при рН 4, меди от никеля - при рН 5, лучшие результаты отделения кобальта от никеля получены при рН 5.

В табл.4-5 даны результаты реэкстракции ионов меди, кобальта и никеля из экстрактов, полученных в опытах, представленных в табл.2.

Реэкстракция эффективна при рН<1, когда экстракция осуществлялась при рН 4-6, и при рН<0, когда экстракция осуществлялась при рН 7-8.

В табл. 6 дано извлечение ионов меди, кобальта и никеля в экстракт и реэкстракт, полученное по данным табл.2, 4.

Селективное извлечение исследуемых ионов из водных растворов смеси солей в процессе экстракции возможно по величине рН в следующей последовательности:

Ион - рН

Cu - 4-5

Co - 5-6

Ni - 6-7

Пример 3 (табл.7)

В табл.7 даны результаты экстракции, которая осуществлялась при соотношении органической и водной фаз О:В=1:19 и ступенчатом повышении рН раствора в процессе экстракции по схеме 4-->5-->6, и последующей реэкстракции каждой ступени при рН 1 и соотношении О:В=1:5.

Из данных табл. 7 следует, что при рН 4 извлекается 82% меди, при рН 5 извлекается 98% кобальта и при рН 6 извлекается 76% никеля.

Предлагаемый способ селективного извлечения меди, кобальта и никеля может быть применен при обработке технологических растворов, сточных вод промышленных предприятий, шламов после осаждения тяжелых металлов гальванических производств, шахтных и рудничных вод, растворов кучного и подземного выщелачивания и т.п.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает высокие показатели селективного извлечения меди, кобальта и никеля при их совместном присутствии в водных растворах сульфатов их солей. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ селективного извлечения ионов цветных металлов из водных растворов, включающий контакт экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, отличающийся тем, что селективное извлечение цветных металлов осуществляют дробной экстракцией с постепенным изменением величины рН раствора и поддержанием измененной величины рН на каждой периодической операции экстракции, в качестве экстрагента используют CYANEX 272, активным компонентом которого является ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота и извлечение преимущественно ионов меди осуществляют экстракцией при рН 4-5, кобальта - при рН 5-6, никеля - при рН 6-7.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru