Способ разделения сульфатов меди и никеля экстракцией

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ до 54277!

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.10.75 (21) 2194641/01 (51) М, Кл. С 22В 1 5/00

С 22В 23/04

В 01D 11/04 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министрвв GCCP па делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликована 15.01.77. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 04.05.77 (53) УДК 669.334:66. .061.3/5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. А. Букетов, Р. А. Алекперов, В. А. Бабаев, Х. И. Байкенов, А. В. Стряпков, С. Е. Дюсембаева, Д. Н. Абишев, В. Д. Нагибин, Л. И. Меклер и А. А. Егизаров

Химико-металлургический институт АН Казахской ССР, Институт неорганической и физической химии АН Азербайджанской

ССР и Балхашский горно-металлургический комбинат им. 50-летия Октябрьской революции (71) Заявители (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СУЛЬФАТОВ МЕДИ И НИКЕЛЯ

ЭКСТРАКЦИЕЙ

11 ОН

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к .извлечению меди и никеля из растворов купоросного производства с получением медного и никелевого купоросов высокого качества.

Сырьем для получения медного и никелевого купороса служит отраоотанный медный электролит, выводимый из товарных ванн медеэлектролитного производства и содержащий медь, никель и мышьяк.

Известен способ получения медного и никелевого купоросов из таких растворов экстракцией раствором нафтеновой кислоты в керосине. По указанному способу раствор, содержащий медь и никель, контактируют с раствором нафтеновых кислот в керосине и при ступенчатом повышении рН до 4,5 — 4,8 (в первый раз рН раствора доводят до 3,5—

3,8, во второй раз до 4,0 — 4,5, в третий до

4,5 — 4,8) в органическую фазу извлекают основную массу меди и до 10% никеля. Далее рафинат нейтрализуют до рН 6,0 — 7,0 и контактируют с нафтеновой кислотой. При этом экстрагируется оставшаяся часть никеля. Реэкстракцию меди и никеля из органической фазы проводят эквивалентным количеством серной кислоты (1). Недостатками известноto способа является следующее: при извлечении меди и никеля нафтеновыми кислотами экстракция указанных металлов идет ступенчато и в относительно высоких значениях рН;

5 в каждой ступени экстракции в органическую фазу извлекается около 20% первоначального содержания металла; при максимальном извлечении меди в органическую фазу переходит до 10% никеля;

10 водная и органическая фазы расслаиваются долго и нечетко.

С целью повышения селективности процесса экстракцию ведут раствором нафтеновой кислоты в смеси с алкилфенолом при соотно15 шенин нафтеновая кислота: алкилфенол, равном (3,5 — 4,5): 1. Извлечение и разделение меди и никеля из сернокислых растворов нафтеновыми кислотами с добавкой некоторого количества промышленной фракции алкил20 фенола общей формулы

25 где К вЂ” алкпльньш радикал Сз — Cg, при равных условиях увеличивается в несколько раз по сравнению с извлечением нафтеновы54277!

Таблица 1

Сравнительные данные по экстракции меди нафтеновыми кислотами (HR) и смесью нафтеновых кислот и алкилфенолов (Аф)/(Vpp,. Vpp,=l l,,время перемешивания 5 мин. Концентрация металла 1 т/л).

Коэффициент распределения меди при экстрэкции

0,5М раствором экстрагеита в керосине

Коэффициент распределения меди при экстракции 0,5М раствором смеси иафтеиовых кислот и элкилфеиола в керосине рН состав смеси ранновесиое

0,05М HR

0,45М Аф

О, 15М HR

0,35М Аф

0,25М HR

0,25М Аф

0,4М HR

0,1М Аф

0 45М HR

0,05М Аф

Аф

7,586

12,02

19,05

27,54

35,48

47,86

60,28

79,43

100,00

131,80

173,80

4,467

7,079

11,22

l7,38

27,54

43, 65

69,18

109,60

173,80

288,00

363,10

8, 913

13,80

21,88

34,67

57,54

91,20

144,50

239,90

380,20

478,60

562,30

6,31

10,00

15,85

25,12

39,81

63,10

100,00

166,00

275,40

436,50

707,90

4,3

4,4

4,5

4,6

4,7

4,8

4,9

5,0

5,1

5,2

5,3

3,311

5,012

8,312

10,00

11,48

12,59

19,80

15,14

16,60

18,20

19,95

1,0

1,50

2,512

3,981

6,007

10,47

17,78 ми кислотами. При этом также улучшается процесс экстракцки — необходимое время перемешивакия сокращается и фазы расслаиваются быстро и четко. В то же время алкилфенолы в отдельности в интервале рН 3 — 8 не экстрагируют медь н никель.

Ниже в табл. 1 — 2 приведены сравнительные данные по извлечению меди и никеля из сернокислых растворов нафтеновыми кислотами (HR) и смесью кафтековых кислот и алкилфенолов (НК+Лф).

Из приведенных данных видно, что извлечение меди и никеля раствором смеси нафтеновых кислот и алкилфенолов в керосине при различных соотношениях HR: Лф гораздо выше, чем при извлечении их нафтеновыми кислотами.

Максимальный синергетический эффект обнаруживается при соотношении нафтеновых кислот и алкилфенолов 4: 1. Коэффициент распределения меди при экстракции .раствором нафтеновых кислот и алкилфенолов, взятых в указанных соотношениях, в области рН

4,0 — 4,5 в 3 раза, а в пределах рН 5,0 — 5,5— в 20 — 30 раз выше, чем прои извлечении ее в идентичных условиях нафтеновыми кислотами. (Коэффициент распределения никеля прн извлечении его указанной смесью во всей исследуемой области рН в 20 — 30 раз выше по сравнению с прототипом (с экстракц ией его нафтеновыми кислотами).

Для сравнения селектнвности нафтеновых кислот и синергетической смеси нафтеновых кислот и алкилфенолов проведены опыты по извлечению,и разделению меди и никеля из производственных растворов одного из медных предприятий. Результаты приведены в табл. 3. Сопоставление данных таблицы показывает, что при экстракции смесью значение рН полного извлечения меди уменьшается на один порядок и коэффициент разделения меди и никеля увеличивается в 1,5 — 2,0 раза; во столько же раз уменьшается число ступеней для полного разделения.

Сущность способа заключается в том, что сернокислые растворы меди и никеля при рН

3,0 — 3,5 обрабатывают смесью нафтеновых кислот н алкилфенолов. При этом медь после двух ступеней эистракции полностью переходит в органическую фазу, а никель остается в водном растворе. Далее никель извлекают из рафината при рН 5,5 — 6,0. Металлы из органической фазы реэкстрагируют эквивалентным количеством серной кислоты.

Пример. 100 мл раствора купоросного производства, содержащего 40 г/л меди, 25 г/л никеля, 7 г/л мышьяка и имеющего рН

1, нейтрализуют насыщенным раствором соды до рН 3,5 и контактируют с равным количеством 1М ра створа нафтеновых кислот и алкилфенолов (соотношение нафтеновых кислот и апкилфеколов равно 4: 1) в керосине. После первой ступени экстракции извлекается около

50% меди в органическую фазу. Далее рН водного раствора снова устанавливают 3,5 и

54277!

Таблица 2

Сравнительные данные по экстракции никеля нафтеновыми кислотами (ОР) и смесью нафтеновых кислот и алкилфенолов (Аф) (V,: V ð,.— -1: 1, время перемешивания 5 мин, концентрация металла 1 г л).

Коэффициент распределения никеля при экстракции 0,5М раствором экстрагента в керосине

Коэффициент распределения никеля при экстракции 0,5М раствором смеси нафтеновых кислот и алкилфенолов в керосине рН состав смеси равновес

0,25М HR

0,25М Аф

0,15М HR

1 т

0,35М Аф

0,4М HR

0,1М Аф

0,05M HR

0,45М Аф

0,45М .HR

0,05М Аф

15,85

91,20

141,30

223,90

346,70

549,50

871,10

1380,0

1995,0

3162,0

25,12

39,81

63,10

Таблица 3

Экстракцмя меди и никеля из производственных растворов нафтеновыми кислотами и со смесью нафтеновых кислот и алкилфенолов (Ъ э<)д Vppp = 1: 1; время перемешивания 5 мин).

Концентрация металла, r/ë в водной фазе в органической фазе

Коэффициент распределения

Коэффициент разделения рН равновесный

Экстрагент никель меди никеля медь медь никель

1,0М раствор нафтеновых кислот в керосине

16,65

1,05

1,G5

9,10

7,65

0,1237

1,98

2,18

3,18

6,88

10,38

16,59

9,80

13,00

0,1379

0,2148

1,0М раствор смеси нафтеновых кислот и алкилфенолов (отношение нафтеновых кислот и алкилфенолов в смеси 4: 1) 0,50

3,40

О, 029

0,234

57, 40

34,30 производят повторное контактирование. После двух ступеней экстракции в органическую фа- 60 зу извлекается более 99% меди, не содержащей никеля. Рафинат после извлечения меди нейтрализуют до рН 5,5 — 6,0 и контактируют с раствором нафтеновых кислот и алкилфенолов. При этом никель полностью переходит в 65 органическую фазу. Реэкстракцию меди и никеля из органической фазы проводят эквивалентным количеством серной кислоты. Из получеHHûх сернокислых растворов, содержащих медь и никель, кристаллизуют медный и никелевый купоросы, отвечающие требованиям

ГОСТа.

6,9

7,0

7,1

7,2

7,3

7,4

7,5

7,6

7,7

4,365

7,079

11,22

17,78

28,18

35,45

72,44

120,20

190,50

4,4

3,44

3,65

3,78

4,00

4,20

4,60

4,46

3,10

3,30

3,35

3,43

3,56

3,68

3,85

4,56

15,60

15,00

13,55

9,00

6,85

3,65

16,80

15,20

14,20

13,90

12,70

9,00

8,70

G,3О

1,50

17,98

17,98

17,98

17,96

16,00

15,80

14,80

17,90

17,90

17,90

17,90

17,90

17,90

17,90

17,40

14,50

158,5

239,9

369,1

575,40

724,40

1445,00

2291,0

3631,0

5754,0

1,60

2,60

2,90

4,10

7,80

8,10

10,50

15,30

100,00

158,50

251,20

398,10

602, 60

0,0673

0,1100

0,2288

0,8500

1,4306

3,5616

0,105

0,183

0,209

0,323

0,8067

0,931

1,667

10,20

1,66

2,754

4,169

7,079

11,22

17,78

28,84

45,71

75,86

1,585

2,512

3,981

6,310

10,00

15,85

542771

Формула изобретения

Составитель К. Усаторре

Редактор Л. Новожилова Текред А. Камышникова Корректор Л. Орлова

Заказ 690/1 Изд. № 309 Тираж 799 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пп Сапунова. 2

Способ разделения сульфатов меди и никеля экстракцией с использованием раствора, содержащего нафтеновую кислоту, о т л и ч ающийся тем, что, с целью повышения селективности, экстракцию ведут раствором нафтеновой кислоты в смеси с алкилфенолом при соотношении нафтеновая кислота: алкилфенол, равном (3,5 —:4,5): 1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Цветметинформация, «Экстракция и сорбция в металлургии никеля, кобальта и меди», M., 1970, бб — 72.