Способ концентрирования и извлечения металлов, находящихся в растворе в ионной форме

 

Изобретение относится к гидрометаллургии и процессам обогащения ценных металлов и редкоземельных элементов, находящихся в растворе, и может найти применение для деионизации растворов, обессоливания воды и концентрирования веществ, при охлаждении раствора. Сущность: перед охдаждением и при охлаждении действуют на раствор потоком волно-частиц фотонов в виде интерфирирующих пучков, в узлах которых за счет фотонного или электронного обмена концентрируется коллигенд,с последующим замораживанием раствора и вырезкой междуузлий лучом лазера, с выделением их оттаиванием и получением концентрата коллигенда и обедненного раствора.

Изобретение относится к гидрометаллургическим процессам обогащения ценных металлов и редкоземельных элементов, находящихся в растворе в ионной форме.

Известен способ в гидрометаллургии цветных и редких металлов для выделения из растворов металлов в виде чистых солей, основанный на кристаллизации и дробной кристаллизации солей. Процесс выделения из раствора кристаллического осадка включает четыре стадии: образование пересыщенного раствора; образование зародышей кристаллов; рост кристаллов; перекристаллизацию, зачастую многократную.

Наиболее близким прототипом является изогидрическая кристаллизация, достигаемая путем охлаждения раствора и его пересыщения за счет понижения растворимости соли с понижением температуры.

Недостатком известного способа концентрирования и извлечения металлов является многооперационность. Для выделения металлов проводят несколько перекристаллизаций, однако выход очищенных кристаллов невысокий, при этом теряется металл. Поэтому чаще используют схему перекристаллизации с возвратом маточного раствора на предыдущие операции, увеличивая число ступеней кристаллизации, что делает процесс трудоемким, малоэффективным, нестерильным.

Предлагаемое изобретение основано на концентрировании и извлечении ценных металлов и редких элементов, находящихся в ионной, молекулярной и коллоидно-дисперсной формах в растворе потоком волночастиц, например, за счет пронизывания раствора потоком фотонов или электронов при действии на раствор сильного пучка света или электронов в виде интерферирующих пучков, когда коллоиды, молекулы и ионы ценных металлов и редких элементов собираются в узлах стоячих волн и удерживаются за счет обменов фотонов и электронов. Концентрирование коллоидов, молекул и ионов в такой оптической среде раствора происходит по закону I_n (C/C_o) i Δνh/KT и пропорционально дефекту частоты излучений Δν, где С концентрация коллигенда (коллоидов, молекул или ионов) вблизи волно-частицы; С_о начальная концентрация коллигенда до облучения светом (потоком света) или потоком электронов в глубине раствора; i число одновременно действующих квантов, равное числу узлов в стоячих волнах; КТ тепловая энергия.

Для выделения и извлечения концентрата коллигенда из раствора, подвергнутого действию интерферирующих пучков света, его замораживают и разрезают по междоузлиям лазерным лучом, т.е. по плоскостям, между которыми заключены узлы интерферирующих пучков света или электронов. Затем отделяют их и растапливают с получением концентрата коллигенда (коллоидов, молекул и ионов ценных веществ и редких элементов) и обедненного раствора.

Таким образом получают продукт концентрата коллигенда стерильный без примесей вводимых реагентов.

П р и м е р. Раствор с исходной концентрацией по литию 28 мг/л, лантана 36 мг/л и индия 32 мг/л пронизывается волночастицами от сильного пучка света в виде интерферирующих пучков. Спустя 2 мин после того, как ионы лития, лантана и индия собрались в узлах стоячих волн, раствор заморозили при температуре -5^оС холода и разрезали лазерным лучом по плоскостям, между которыми заключены замороженные узлы интерферирующих пучков света. Затем узлы с оболочками четырьмя взаимно перпендикулярными плоскостями выделяют от основной массы раствора, растапливают и определяют конечные концентрации ионов: лития методом пламенной фотометрии, лантана фотокалориметрически на "Спеколе" фирмы ГДР и индия по методу (а.с. СССР N 1627519). Коэффициент концентрирования по литию, лантану и индию соответственно составил 54; 33 и 17 за счет фотонного взаимодействия.

Аналогичные результаты получаются при использовании интерферирующих пучков электронов и протонов за счет электронного и протонного взаимодействия.

При отсутствии лазера разрез и выделение участков узлов стоячих волн осуществляется в замороженном виде нагретой струной-пилой при пропускании по ней электротока.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ, НАХОДЯЩИХСЯ В РАСТВОРЕ В ИОННОЙ ФОРМЕ, включающий охлаждение исходного раствора, отличающийся тем, что перед охлаждением и при охлаждении раствор подвергают воздействию волночастиц путем пронизывания его интерферирующими пучками фотонов света для образования концентрата в узлах стоячих волн в растворе, охлаждение ведут до замораживания раствора с последующим выделением участков с узлами путем разрезания лучом лазера по междуузлиям и оттаиванием выделенных участков.