Метод за разделяне на никел от мед в разтвори
Настоящото изобретение се отнася до хидрометалургията на цветни метали и може да се използва за извличане на никел от разтвори, съдържащи микропримеси на мед, с производството на търговски продукти под формата на никелов витриол от най-висок клас. Предложеният метод осигурява колективна пенна флотационна екстракция на никел и мед с разтвор на нафтенова киселина в керосин при стойност на рН 7,8-8,25. Полученият пенообразен продукт се разделя чрез утаяване на водна и органична фаза. Органичната фаза се третира с воден разтвор на сярна киселина при рН 3,7-5,0 и температура 60-70 o C. При тези условия никелът преминава предимно във воден разтвор, а медта остава в органичната фаза. Методът позволява да се увеличи коефициентът на отделяне на никел от мед и да се получи продаваем никелов витриол, който отговаря на изискванията на GOST. 2 табл.
Настоящото изобретение се отнася до областта на хидрометалургията на цветни метали и може да се използва за извличане на никел от разтвори, съдържащи микропримеси на мед, с производството на търговски продукти под формата на никелов витриол (NiSO47H2O) от най-висок клас. Най-благоприятната област на приложение на метода е обработката на относително бедни никел-съдържащи разтвори и отпадъчни води, като разтвори след електролиза на никел.
Аналозите на предложения метод са следните: 1. Пречистване на никел-съдържащи разтвори от медни йони чрез карбуризиране с активен никелов прах съгласно реакцията: Cu 2+ (aq) + Ni 0 (s) = Ni 2+ (aq) + Cu 0 (s) (където s е твърдо вещество; aq е воден разтвор).
Методът е описан подробно в работата (Kakovsky N.A., Naboychenko S.S. Термодинамика и кинетика на хидрометалургичните процеси. Алма-Ата, Наука на Казахската ССР, 1986, 272 стр.). Недостатъкът на този метод е неговата висока цена поради използването на скъп реагент.- активен никелов метален прах.
2. Селективно утаяване на мед и никел със сероводород при различни стойности на рН за получаване на сулфиди на съответните метали според реакцията: Me 2+ (aq) + H2S (g) \u003d MeS (s) + 2H + (aq) (където Me 2+ са Cu 2+ или Ni 2+ йони; g е газообразно вещество).
Методът е описан подробно в работата (Simmons K.S. Сероводород като хидрометалургичен реагент. В книгата: Hydrometallurgy. M., Metallurgy, 1971, p. 256-281). Недостатъците на метода са: - при извличане на никел от разтвор, замърсен с медни йони, се получава междинен продукт - никелов сулфид, който изисква допълнителна обработка; - сложността на хардуерния дизайн на процеса поради използването на газообразен реагент - сероводород; - повишени изисквания за безопасност и охрана на труда.
3. Най-близкият аналог на предложения метод е селективното отделяне на мед и никел от разтвора чрез метода на пенна флотация. Методът е описан в работата: И. А. Дибров, Н. Н. Воронин, А. А. Клемятов "Пенна флотоекстракция, нов метод за отделяне на метали от водни разтвори". Вътр. Дж. Миньор. процес. 54, 1998, стр. 45-58. Съгласно метода на най-близкия аналог, сравнително нов метод за екстракция с пенна флотация е използван като основен процес за отделяне на никел от мед. Пенната флотация е конвенционална течна екстракция на екстрахирания компонент, последвана от пенна флотация на получения екстракт и се осъществява в един технологичен апарат - флотационна машина. Процесът на разделяне на мед и никел се постига с помощта на един и същ екстрагент - разтвор на нафтенова киселина в керосин при различни стойности на pH. Селективното разделяне на мед и никел се постига по следния начин. Първоначално медта се извлича от първоначалния разтвор при pH 5,5-6,5, а след това никелът приповишаване на алкалността на водния разтвор до pH 7,5-8,0. Получените селективни продукти от пяна се разделят чрез утаяване във водна и органична фаза. В резултат на това се получават отделно медсъдържащи и никелсъдържащи органични разтвори, подходящи за по-нататъшна екстракционна обработка за получаване на търговски продукти под формата на съответните метални соли, главно под формата на сулфати.
Когато се използва методът на най-близкия аналог за обработка на първоначалния разтвор на посочения състав, коефициентът на отделяне на никел от мед не надвишава
Целта на изобретението е да се повиши коефициентът на отделяне на никел от мед в разтвори до стойност, съответстваща на съдържанието на тези компоненти в търговския никелов витриол, даден от текущия GOST.
Проблемът се решава от факта, че методът за разделяне на никел от мед в разтвори включва екстракция на тези метали с пенен флот с разтвор на нафтенова киселина в керосин и разделяне на получения пенообразен продукт на водна и органична фази; в същото време флотацията на никелова и медна пяна се извършва колективно при рН 7,8-8,25 и органичната фаза на получения пенообразен продукт се обработва с воден разтвор на сярна киселина при равновесно рН 3,7-5,0 и температура 60-70 o C, последвано от разделяне на сместа на водни и органични разтвори.
Методът се изпълнява по следния начин.
С намаляване на съдържанието на мед в първоначалния разтвор, оптималната стойност на рН на екстракцията му с пенна флотация с разтвор на нафтенова киселина в керосин се увеличава, доближавайки се до стойността на рН на екстракцията с флотационна пяна на никел, което намалява селективността на тяхното разделяне съгласно прототипния метод. Следователно, в предложения метод пенната флотация на мед и никел от първоначалния разтвор се извършва колективно. В този случай разделениетоникел от мед се извършва в процеса на обработка със сярна киселина на органичната фаза на пенообразния продукт от колективната пенна флотационна екстракция, т.е. в процеса на селективно отстраняване на никел. За да се реши проблемът на настоящото изобретение, е необходимо да се постигне максимално извличане на никел при операцията на екстракцията с колективна пенна флотация. Оптималната стойност на рН на сборната пенна флотация съответства на неговата стойност от 7,8 до 8,25. При рН 7,8 екстракцията на никел в пенообразния продукт намалява (вижте примери 1-4 от таблица 1), а при рН> 8,25 се образуват твърди фази в пенообразния продукт (вижте пример 8 на таблица 1), представени главно от хидроксиди и силно основни никелови нафтенати, което усложнява последващата обработка на пенообразния продукт и получаването на съответната органична фаза. При препоръчителните условия извличането на никел в органичната фаза на пенообразния продукт е 99,1-99,5%.
Органичната фаза на пенестия продукт от колективната пенна флотационна екстракция на никел и мед е разтвор на нафтенатите на двата метала в керосин. В същото време полученият органичен разтвор е значително обогатен на никел и мед в сравнение с изходния воден разтвор, което прави възможно разделянето на тези метали в процеса на повторна екстракция със сярна киселина при средно pH и температура. Повторното извличане на металите протича съгласно уравнението: MeR2(org) + 2H + (aq) = Me 2+ (aq) + 2HR(org) (където Me е никел или мед; R е киселинният остатък на нафтеновата киселина).
Никеловите нафтенати са по-малко издръжливи съединения от медните нафтенати, те имат по-висока разтворимост във вода, следователно в процеса на повторна екстракция никелът ще премине във воден разтвор при по-ниски стойности на рН от медта. Провеждайки процеса на повторна екстракция при определена стойност на рН, предимно никелът ще премине във водния разтвор, а медтаостават в органичната фаза. Температурата на процеса значително влияе върху оптималната стойност на рН на отстраняването на никела и съответно върху селективността на отделяне на никел от мед. Резултатите от отделянето на никел от мед се оценяват по стойността на съответния коефициент на разделяне "К" на тези метали със задължителна екстракция на никел във воден разтвор след повторна екстракция от най-малко 60%.
По този начин обработката със сярна киселина на органичната фаза на пенообразния продукт от колективната пенна флотация се препоръчва да се извършва при T= 60-70 o C и равновесно pH на водната фаза от 3,7 до 5,0.
Препоръчаният метод може да бъде илюстриран със следните примери за неговото прилагане.
Първоначалният продукт за експериментите беше синтетичен сулфатен разтвор, съдържащ g/l: никел 0,7, мед 0,005 и натриев сулфат 1,0. Експериментите бяха проведени в следната последователност. Първоначалният разтвор се разбърква в продължение на 1 минута. с 0,5-N разтвор на нафтенова киселина в керосин при скорост на потока 1,1 от необходимата за пълно извличане на никел и различни стойности на рН на равновесната водна фаза, посочени в таблица 1. Стойността на рН се контролира чрез консумация на вар. След достигане на желаната стойност на pH, получената смес се флотира в продължение на 10 минути в лабораторна флотационна машина от механичен тип с капацитет 1 литър. Пянестият продукт след флотация се отделя чрез утаяване в органична и водна фази. Променливите условия на експериментите и получените резултати са показани в таблица 1. Извличането на никел и мед в пенообразния продукт е практически същото като извличането на тези метали в органичната фаза на този продукт.
След кристализация на никелов витриол чрез изпаряване на получения воден разтвор се получава търговски продукт, съдържащ 98% от основното вещество (NiSO47H2O) и медни микропримеси в количество 0,001%, което удовлетворяваизискванията на GOST 4465-74 за никелов сулфат марка "h". Това осигурява икономическа изгода поради по-високата цена на тази марка търговски продукти в сравнение с цената на марката никелов сулфат, получена по метода на прототипа.
Метод за разделяне на никел от мед в разтвори, включващ пенна флотационна екстракция на тези метали с разтвор на нафтенова киселина в керосин и разделяне на получения пенообразен продукт на водна и органична фази, характеризиращ се с това, че пенофлотационната екстракция на никел и мед се извършва общо при рН 7,8-8,25 и органичната фаза на получения пенообразен продукт се третира с воден разтвор на сулфат. пикочна киселина при равновесно рН 3,7-5,0 и температура 60 -70 o С последващо разделяне на сместа на воден и органичен разтвор.