Патент на изобретение №2359050
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области гидрометаллургии редких и рассеянных элементов и может быть использовано в способе для извлечения и концентрирования индия из сернокислых растворов. Способ включает экстракцию индия из сернокислых растворов и последующую его реэкстракцию. В качестве экстрагента используют смесь двух фосфорорганических кислот в разбавителе. Одной из них является ди-2-этилгексилфосфорная кислота (Д2ЭГФК), а другой – диоктилфенилфосфорная кислота (ДИОФФК). Концентрация кислот в смеси равна 10-30 и 5-10 об.% соответственно, остальное – разбавитель. Техническим результатом изобретения является увеличение степени извлечения индия, расширение интервала кислотности оптимальной экстракции, повышение скорости и селективности процесса экстракции. 5 табл.
Изобретение относится к области технологии редких и рассеянных элементов и может быть использовано для экстракционного извлечения и концентрирования индия из слабокислых сульфатных растворов сложного состава. Подобные растворы могут быть получены при гидрометаллургической переработке полупродуктов и концентратов свинцово-цинкового производства. В настоящее время для извлечения индия из технологического цинкового производства используется экстракционный способ, позволяющий провести концентрирование индия и очистку его от многих примесей. При этом используются как индивидуальные экстрагенты, так и их смеси. Известен способ извлечения индия из слабокислых сульфатных растворов цинкового производства экстракцией раствором ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) в керосине (Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Кубасов В.Л., Травкин В.Ф. Индий. Технология получения. М.: Руды и металлы, 2004 г., С.179). Недостатком данного способа является использование для реэкстракции индия из органической фазы растворов соляной кислоты, что приводит к загрязнению технологических растворов хлорид-ионом и необходимости последующей очистки от него. Известен способ извлечения индия из сульфатных растворов экстрагентом, содержащим смесь Д2ЭГФК и соли четвертичного аммониевого основания – метилтриалкиламмония в керосине (Авторское свидетельство СССР Недостатком этого способа экстракции индия является низкая селективность процесса по некоторым примесям, например сурьме и мышьяку, и необходимость использования для реэкстракции индия из органической фазы смеси серной и фосфорной кислот высокой концентрации. Известен способ извлечения индия из слабокислых сульфатных растворов экстрагентом, содержащим диалкилфосфиновую кислоту в керосине (Патент РФ Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения индия из кислых растворов с использованием в качестве экстрагента смеси Д2ЭГФК и изододецилфосфетановой кислоты (ИДДФК) в органическом разбавителе (Патент РФ Недостатком указанного способа является относительно низкое извлечение индия из растворов, содержащих более 15 г/л серной кислоты, и невысокая селективность по некоторым металлам-примесям, присутствующим в исходном водном растворе. Технической задачей изобретения является повышение степени извлечения в органическую фазу, интервала кислотности эффективной экстракции, а также селективности процесса экстракции индия. Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе извлечения индия из сульфатных цинксодержащих растворов, включающем экстракцию индия экстрагентом, содержащим в качестве основных компонентов смесь фосфорорганических кислот и разбавитель, экстракцию ведут смесью ди-2-этилгексилфосфорной и диоктилфенил-фосфорной (ДИОФФК) кислот органическом разбавителе при соотношении компонентов (об.%): Д2ЭГФК 10÷30, ДИОФФК 5÷10, остальное – органический растворитель; реэкстракцию индия ведут растворами, содержащими 250-450 г/л серной кислоты. Предлагаемый способ позволяет повысить степень извлечения индия из водной фазы при концентрации серной кислоты более 15 г/л, а также селективность его экстракции по примесям из растворов сложного химического состава. Сущность предложенного способа видна из следующих примеров. Пример 1. Экстракцию индия проводят из сульфатных цинксодержащих растворов с переменным содержанием серной кислоты. В качестве экстрагентов использовали Д2ЭГФК, ДИОФФК, а также смеси Д2ЭГФК с ИДДФК (прототип) и Д2ЭГФК с ДИОФФК (предлагаемый способ). Разбавитель – керосин. Состав исходной водной фазы, г/л: индий 0,85-0,97; цинк 83-89; серная кислота 3-45. Соотношение объемов органической и водной фаз О:В=1:1, температура 20,5-21,2°С. В таблице 1 приведены экспериментальные данные по влиянию кислотности водной фазы на извлечение индия в органическую фазу.
Из приведенных данных видно, что использование в качестве экстрагента предлагаемой смеси Д2ЭГФК с ДИОФФК обеспечивает 3÷30% увеличение степени извлечения индия по сравнению со смесью Д2ЭГФК с ИДДФК (прототипом) во всем изученном интервале кислотности. В результате интервал кислотности, в котором происходит эффективная экстракция индия (>90%), по верхней границе расширяется в 2,7 раза и достигает 40 г/л серной кислоты (вместо 15 г/л по прототипу). Пример 2. Экстракцию ведут из водного раствора, содержащего, г/л: индия 0,91; цинка 89,7; серной кислоты 26,9. Экстрагент – смеси Д2ЭГФК с ИДДФК (прототип) и ДИОФФК (предлагаемый способ) в керосине с переменным соотношением между ее активными составляющими. Соотношение объемов органической и водной фаз О:В=1:3, температура 20,9°С, время перемешивания 10 мин. В таблице 2 приведены экспериментальные данные по влиянию состава (концентрации компонентов) экстрагента на извлечение индия в органическую фазу.
Из приведенных данных видно, что эффективная экстракция (>90%) в предлагаемом способе достигается при следующем составе органической фазы (об.%): Д2ЭГФК 10÷30; ДОФФК 5÷10; керосин остальное. Пример 3. Демонстрируется полнота реэкстракции индия, достигаемая при использовании растворов серной кислоты различной концентрации. Реэкстракцию проводят из органической фазы, содержащей 1,95-2,08 г/л индия, при соотношении контактируемых объемов фаз О:В=10:1, температуре 21,2±1,0°С. Экспериментальные данные приведены в таблице 3.
Из приведенных данных следует, что эффективная реэкстракция ( Пример 4. Показывается селективность предлагаемого способа. Экстракцию проводят из водного раствора состава, г/л: In 0,81; Zn 90,2; Cd 0,94; Cu 1,21; As 1,08; Sb 0,08; Fe (III) 0,17; Fe (II) 5,1; H2SO4 19,8. Экстрагент – смесь 20% Д2ЭГФК и 10% ИДДФК (прототип), смесь 20% Д2ЭГФК и 10% ДИОФФК (предлагаемый способ) в керосине. Соотношение контактируемых фаз О:В=1:1, температура 20,8°С, время перемешивания 10 мин. Экспериментальные данные по коэффициентам распределения примесных элементов приведены в таблице 4.
Из приведенных данных следует, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает в 1,5-2 раза меньшее извлечение примесных элементов. Это позволяет получать органические растворы (экстракты) индия, более чистые по содержанию указанных элементов, что в дальнейшем позволяет значительно сократить число операций по очистке от них. Пример 5. Экстракцию ведут из сульфатного раствора, содержащего, г/л: индий 0,54; цинк 91,2; серная кислота 35,8. Экстракцию проводят в режиме противотока при температуре 21,3°С и времени перемешивания 10 мин на каждой стадии процесса. В качестве экстрагента использовали смеси Д2ЭГФК с ДИОФФК, а также Д2ЭГФК с ИДДФК (прототип). В таблице 5 приведены режимы экстракции и реэкстракции индия и основные показатели процесса.
Рассмотрение полученных данных указывает на то, что извлечение индия по заявленному способу выше (99,5%), чем по ранее известному способу-прототипу (99,6). Кроме того, использование предлагаемого способа позволяет расширить интервал концентраций серной кислоты до 40 г/л в водном растворе, в котором происходит эффективная экстракция (>90%), в прототипе такое извлечение достигается, только если концентрация серной кислоты не превышает 15-16 г/л. Наконец, он позволяет повысить селективность экстракции индия в 1,5-2 раза и получить реэкстракты, не содержащие хлорид-ионы и другие ионы-примеси. Из подобных реэкстрактов получается индий высокого качества без дополнительной очистки.
Формула изобретения
Способ извлечения индия из сернокислых растворов, включающий экстракцию индия с использованием в качестве экстрагента смеси двух фосфорорганических кислот в органическом разбавителе, одной из которых является ди-2-этилгексилфосфорная кислота (Д2ЭГФК), и реэкстракцию раствором серной кислоты с концентрацией 250-450 г/дм3, отличающийся тем, что в качестве второй фосфорорганической кислоты используют диоктилфенилфосфорную кислоту (ДИОФФК) при следующих соотношениях, %:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
261300, кл. С22В 58/00, 1985). 
Е=Е3-Е2
80%) индия из органической фазы за одну ступень из смеси Д2ЭГФК с ДИОФФК в керосине может быть проведена водными растворами серной кислоты, содержащими 250-450 г/л. Из смеси Д2ЭГФК с ИДДФК (прототип) в керосине реэкстракция индия протекает на 2-4% хуже и медленнее.