Способ селективного извлечения железа (iii) и меди (ii) из водных растворов

Способ селективного извлечения ионов Fe(III) и Cu(II) из водных растворов экстракцией трибутилфосфатом включает контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз. При этом сначала осуществляют экстракцию ионов Fe(III) трибутилфосфатом из водного раствора смеси солей Fe(III) и Cu(II) с концентрацией 3 н. HCl, 240 NaCl г/дм и температурой 60°C порционным введением ТБФ при минимальном времени контакта раствора и экстрагента. Затем осуществляют реэкстракцию ионов железа из экстракта водой с осаждением из раствора оксида Fe₂O₃, а из рафината извлекают медь известными способами. Из рафината после экстракции железа трибутилфосфатом медь можно извлечь электролизом, гидролитическим осаждением, в виде сульфида меди, экстракцией другими экстрагентами. Способ обеспечивает высокую селективность процесса извлечения ионов железа и меди из водных растворов их солей. Технический результат заключается в эффективности селективного извлечения ионов Fe(III) и Cu(II) из водных растворов. 3 ил., 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов и может быть использовано при переработке концентратов, промпродуктов и твердых отходов, содержащих металлы.

Известны способы извлечения ионов Fe(III) и Cu(II) их гидролитическим осаждением из водных растворов [Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов. М., Металлургия, 1993, с. 303-307].

Недостатками способов являются то, что селективное извлечение ионов железа и цветных металлов из таких растворов осаждением затруднено. Ионы Fe(II) осаждаются гидролитически совместно с основными ионами цветных металлов. Ионы Fe(III) осаждаются в более кислой области, но вместе с ними также осаждаются ионы цветных металлов и органические примеси, так как ионы Fe(III) являются коагулянтами.

Наиболее близким техническим решением является способ экстракции железа(III) из водного раствора с использованием в качестве экстрагента трибутилфосфата (ТБФ) [Патент РФ 2572927, С22В 15/00, С22В 3/16, С25С 1/12, заявка 2014136589/02, приоритет 9.09.2014, опубл. 20.01.2016 БИ №2 Воропанова Л.А., Кокоева Н.Б. Экстракция ионов железа(III) из водных растворов трибутилфосфатом (ТБФ)], включающий контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией 3 н HCl, 240 NaCl г/дм³ и температурой 60°С порционным введением ТБФ при минимальном времени контакта раствора и экстрагента.

Недостатком способа является то, что не выявлены оптимальные условия селективного извлечения ионов Fe(III) и Cu(II) из водных растворов смеси их солей.

Задачей изобретения является определение оптимальных условий селективного извлечения ионов Fe(III) и Cu(II) из водных растворов смеси их солей.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в эффективности извлечения ионов Fe(III) и Cu(II) из водных растворов.

Данный технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ионов Fe(III) из водных растворов экстракцией трибутилфосфатом, включающем контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, сначала осуществляют экстракцию ионов Fe(III) трибутилфосфатом из водного раствора смеси солей Fe(III) и Cu(II) с концентрацией 3н HCl, 240 NaCl г/дм³ и температурой 60°C порционным введением ТБФ при минимальном времени контакта раствора и экстрагента, затем осуществляют реэкстракцию ионов железа из экстракта водой с осаждением из раствора оксида Fe₂O₃, а из рафината извлекают медь известными способами.

Сущность способа поясняется данными фиг. 1-3 и табл. 1-2, в которых указаны время контакта фаз, температура, остаточная концентрация С, г/дм³, ионов металлов в рафинате, коэффициент распределения D=С_орг/С_вод=(С₀/С-1)⋅(В:O), извлечение металлов в органическую фазу ε, % масс от исходного, коэффициент разделения

Экстракцию осуществляли в 5 стадий, на каждой стадии использовали ТБФ объемом V_ТБФ=0,02 дм³, O:В=1:5, суммарное использование объема ТБФ составило V_ТБФ=0,1 дм³, ΣО:В=1:1, время экстракции на каждой стадии 10 мин.

Экстракцию осуществляли при перемешивании и регулировании постоянной величины рН 30-50 мин, в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH и HCl.

На фиг. 1 и 2 даны: а - зависимость остаточной концентрации меди и железа от числа стадий экстракции, б - зависимость извлечения железа и меди от числа стадий экстракции.

Примеры практического применения

Пример 1 (табл. 1 и фиг. 1).

Экстракция из Cu(II) водных растворов CuCl₂ трибутилфосфатом.

Для приготовления растворов использовали соль CuCl₂⋅2H₂O

Из водного раствора CuCl₂ с концентрацией 13 и 19 г/дм³ Cu, 3н HCl, 240 NaCl г/дм³ и температурой 20 и 60°С осуществляли экстракцию ионов Cu(II) порционным введением ТБФ.

Из данных табл. 1 и фиг. 1 следует, что при температуре 60°С медь не экстрагируется трибутилфосфатом, а при 20°С экстракция незначительна, не превышает 20% масс на 3 стадии.

Таким образом, в указанных условиях, при которых экстрагируются ионы Fe(III), ионы Cu(II) при нагревании практически не экстрагируются, а при комнатной температуре экстрагируется менее 20% масс.

Пример 2 (табл. 2, фиг. 2)

Для приготовления растворов использовали соли CuCl₂⋅2H₂O и FeCl₃⋅6H₂O.

Концентрация ионов металлов в исходном растворе С₀ составила, г/дм³: 13 и 19 Cu(II); 23 и 25 Fe(III).

Как следует из данных табл. 2 и фиг. 2 извлечение меди не превышает 11% масс при 20°С, а при 60°С медь не экстрагируется трибутилфосфатом. Практически полное извлечение железа достигается на 3 стадии, таким образом расход экстрагента можно сократить более чем в 1,7 раза.

Присутствие в растворе ионов меди практически не влияет на результаты экстракции железа.

Реэкстракцию ионов железа из экстракта осуществляли дистиллированной водой с осаждением из раствора оксида Fe₂O₃.

На фиг. 3 дана принципиальная технологическая схема извлечения ионов железа и меди из водных растворов их солей.

Из рафината после экстракции железа трибутилфосфатом медь можно извлечь электролизом, гидролитическим осаждением, в виде сульфида меди, экстракцией другими экстрагентами и т.д.

Способ селективного извлечения ионов Fe(III) и Cu(II) из водных растворов смеси их солей, включающий экстракцию трибутилфосфатом (ТБФ) контактированием экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание, разделение фаз на экстракт и рафинат и реэкстракцию, отличающийся тем, что сначала осуществляют экстракцию ионов Fe(III) трибутилфосфатом из водного раствора с концентрацией 3 н. HCl, 240 NaCl г/дм³ и температурой 60°С порционным введением ТБФ при минимальном времени контакта раствора и экстрагента, затем осуществляют реэкстракцию ионов железа из экстракта водой с осаждением из раствора оксида Fe₂O₃, а из рафината извлекают медь.