Патент на изобретение №2186141

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких металлов и может быть использовано для извлечения индия из растворов, получаемых при переработке свинцово-цинковых промпродуктов. Способ осуществляется путем экстракции индия диалкилфосфиновой кислотой R₂P(O)(ОН), где R – радикал С₇-С₁₀, при ее концентрации в керосине 10-40 мас.%, а реэкстракцию индия ведут растворами, содержащими 250-450 г/дм³ серной кислоты. Способ позволяет повысить селективность экстракции индия и упростить процесс. 4 табл.

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких и рассеянных элементов. Оно может быть использовано для извлечения индия из слабокислых растворов, сложных по химическому составу, получаемых при переработке различных продуктов свинцово-цинкового производства.

В настоящее время для извлечения индия из технологических растворов цинкового производства используется экстракционный способ, позволяющий провести концентрирование индия и очистку его от большинства примесей. При этом используются как индивидуальные экстрагенты, так и их смеси.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения индия из сульфатных цинковых растворов, включающий экстракцию раствором кислого фосфорорганического экстрагента, например Д2ЭГФК в керосине и реэкстракцию индия раствором кислоты, например, соляной (см. Зеликман А.Н. и др. Металлургия редких металлов. – М. : Металлургия. 1973 г.). Одним из существенных недостатков указанного способа является недостаточно высокая селективность процесса экстракции по таким примесям, как медь, цинк, железо, кадмий, сурьма. Кроме того, для реэкстракции индия в этом случае используются растворы соляной кислоты, что приводит к загрязнению технологических растворов цинкового производства.

Техническим результатом изобретения является повышение селективности процесса экстракции индия и упрощение процесса за счет использования для реэкстракции индия растворов серной кислоты.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения индия из сульфатных цинковых растворов, включающем экстракцию металла раствором кислого фосфорорганического реагента в органическом разбавителе, согласно изобретению, экстракцию ведут диалкилфосфиновой кислотой R₂Р(O)ОН, где R – различные радикалы С₇-С₁₀, при ее концентрации в керосине 10-40 мас.%, а реэкстракцию индия из органической фазы ведут растворами, содержащими 250-450 г/дм³ серной кислоты.

Суть предлагаемого способа поясняется следующими примерами:
Пример 1
Ведут экстракцию индия из сульфатных цинковых растворов 20 мас.% растворами в керосине ди(-2,4,4-триметилпентил)фосфиновой кислотой и Д2ЭГФК (прототип). Экстракцию ведут при соотношении объемов органической и водной фаз O:В=1:2 и температуре 21^oС. Состав водной фазы, г/дм³: индий – 0,62; цинк – 83; кадмий – 1,0; медь – 0,87; мышьяк – 1,1; сурьма – 0,1; железо (III) – 0,23; железо (II) – 4,8; серная кислота – 14,7. В таблице 1 приведены данные по распределению металлов при экстракции.

Из приведенных в таблице 1 данных видно, что при использовании в качестве экстрагента диалкилфосфиновой кислоты (ДАФК) селективность выше практически по всем металлам по сравнению с экстрагентом – Д2ЭГФК.

Пример 2
Экстракцию индия ведут 20 мас. % в керосине диалкилфосфиновых кислот R₂Р(O)ОН, имеющих различные радикалы. Отношение O:В=1:1, температура 20^oС. Состав исходного водного раствора, г/дм³: индий 0,57; серная кислота – 15,4. В таблице 2 приведены величины коэффициентов распределения индия (Д_ln) и извлечения индия в органическую фазу (% извл).

Из данных, представленных в таблице 2, видно, что диалкилфосфиновые кислоты различного строения являются эффективными экстрагентами индия из слабокислых сульфатных растворов. При этом величины коэффициентов распределения для диалкилфосфиновых кислот близки к значениям, полученным при использовании Д2ЭГФК. Длина радикала в молекуле R₂P(O)ОН не должна быть меньше С₇, так как при этом резко возрастает растворимость экстрагента в водной фазе и больше С₁₀ – вследствие ухудшения растворимости экстрагента в органическом разбавителе.

Пример 3
Данным примером обоснован выбор концентрации экстрагента в органическом разбавителе при экстракции индия. Экстракцию ведут растворами в керосине ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновой кислотой. Отношение O:В=1:1, температура – 20^oС. Состав исходной водной фазы, г/дм³: индий – 0,71; серная кислота – 16,3.

Приведенные в таблице 3 данные показывают, что эффективная экстракция индия проходит в интервале концентраций диалкилфосфиновой кислоты 10-40 мас. %. При концентрации ДАФК в керосине менее 10 мас.% наблюдается резкое уменьшение извлечения индия в органическую фазу, а при концентрации реагента более 40 мас.% – ухудшение процесса расслаивания органической и водной фаз.

Пример 4
Из органической фазы 20 мас.% в керосине (С₈Н₁₇)₂Р(O)ОН и Д2ЭГФК ведут реэкстракцию индия растворами серной кислоты различной концентрации. Содержание индия в органической фазе – 0,88 г/дм³; отношение O:В=10:1. Температура – 21^oС. В таблице 4 приведены данные по извлечению индия из органической фазы при реэкстракции.

Из приведенных в таблице 4 данных видно, что эффективная реэкстракция индия из органической фазы в случае использования диалкилфосфорной кислоты может быть проведена растворами серной кислоты в интервале концентраций 250-450 г/дм³. При меньшей концентрации серной кислоты реэкстракция индия резко ухудшается, а увеличение концентрации серной кислоты свыше 450 г/дм³ не приводит к росту извлечения индия из органической фазы. В случае использования Д2ЭГФК реэкстракции индия практически не происходит.

Пример 5
Сульфатный цинковый раствор, содержащий, г/дм³: индий – 0,48; цинк – 94; медь – 0,1; железо (III) – 0,1; железо (II) – 4,9 и серную кислоту – 17,8, контактирует с экстрагентом, содержащим 20 мас.% диалкилфосфиновой кислоты – (С₈Н₁₇)₂Р(O)ОН в керосине. Экстракцию осуществляют в противоточном режиме в три ступени при соотношении органической и водной фаз O:В=1:3. Продолжительность перемешивания на каждой ступени – 3 мин.

Концентрация индия в водной фазе после экстракции (рафинате) не более 0,007 г/дм³. Концентрация в органической фазе (экстракте), г/дм: индий – 1,42; железо – 0,5; медь – 0,05. Извлечение индия из исходного водного раствора в экстракт – 98,5%.

Полученный экстракт обрабатывали водным раствором, содержащим 300 г/дм³ серной кислоты, в режиме противотока в 4 ступени при O:В=20:1 и времени перемешивания фаз на каждой ступени – 6 мин. Концентрация в водной фазе после реэкстракции (реэкстракте), г/дм³: индий – 28,1; железо -9,8; медь – 0,1. Степень реэкстракции индия составляет 98,9%; степень концентрирования индия – 351. Общее число ступеней экстракции и реэкстракции – 8. Таким образом, использование предлагаемого способа извлечения индия позволяет повысить селективность процесса и получать реэкстракты, не содержащие хлорид-ионов.

Формула изобретения

Способ извлечения индия из сульфатных цинковых растворов, включающий экстракцию металла раствором кислого фосфорорганического реагента в органическом разбавителе и реэкстракцию индия раствором неорганической кислоты или смесями кислот, отличающийся тем, что экстракцию ведут диалкилфосфиновой кислотой R₂P(О)ОН, где R – различные радикалы С₇-С₁₀, при ее концентрации в керосине 10-40 мас. %, а реэкстракцию индия ведут растворами, содержащими 250-450 г/дм³ серной кислоты.

РИСУНКИ