|
| Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные | Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения | Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела |   |
| Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки) | |||
Навигация: => | На главную/ Каталог патентов/ В раздел каталога/ Назад / |
|
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2147618
СПОСОБ ОЧИСТКИ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ОТ ПРИМЕСЕЙ
Имя заявителя: Воропанова Лидия Алексеевна
Имя изобретателя: Воропанова Лидия Алексеевна
Имя патентообладателя: Воропанова Лидия Алексеевна
Адрес для переписки: 362031, Владикавказ, пр-т Коста, 278, кв.127, Воропановой Л.А.
Дата начала действия патента: 1998.03.10
Изобретение относится к извлечению веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии. Технический результат заключается в создании эффективного, недорогого и селективного способа очистки благородных металлов от примесей с использованием менее летучего и легкодоступного экстрагента. В качестве экстрагента используют смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина, инертным разбавителем является машинное масло, а экстракцию осуществляют при непрерывном регулировании оптимальной величины рН в процессе экстракции. В качестве экстрагента можно использовать техническую смазку марки СП-3 (ГОСТ 5702-75), содержащую инертный разбавитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: олеиновая кислота 10-12, триэтаноламин 4,5-6,0, машинное масло (инертный разбавитель) - остальное. Проводя дробную экстракцию с постепенным изменением величины рНраствора в сторону увеличения или уменьшения и поддержанием измененной величины рН на каждой периодической операции экстракции, возможно селективное извлечение примесей при очистке водных растворов благородных металлов.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ относится к области очистки водных растворов органическими экстрагентами и может быть использован в цветной и черной металлургии, при переработке отходов металлургических производств, вторичного сырья, а и для очистки шахтных и рудничных вод, промышленных сточных вод.
Известен способ извлечения благородных металлов из растворов осаждением металлическим цинком [Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия, ч. 2. - М.: Мир, 1972].
Недостатками способа являются его сложность и дороговизна, его эффективность зависит от многих факторов (концентрации, температуры, степени измельчения руды, наличия примесей и т.д.).
Наиболее близким техническим решением является способ экстракции благородных металлов из растворов [Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов. - М. : Металлургия, 1972]. В качестве экстрагента используют четвертичные аммонийные соли, такие как триалкилбензиламмонийныйхлорид, триалкилметиламмонийныйхлорид, тетраалкиламмонийныйхлорид. Для экстракции эти соединения применяют в виде 5-10%-ного раствора в каком-либо инертном разбавителе.
Недостатками способа являютсямногостадийность, дороговизна применяемых экстрагентов.
Задачей изобретения являетсясоздание недорогого, эффективного и селективного способа очистки водных растворов благородных металлов от примесей с использованием недорогого, малолетучего и легкодоступного экстрагента.
Техничекий результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени очистки растворов благородных металлов от примесей с возможностью селективного извлечения последних с одновременной экономичностью и безопасностью процесса.
Этот технический результат достигается тем, что в известном способе экстракции, включающем введение в водный раствор экстрагента и разбавителя, перемешивание, разделение и отстаивание фаз, селективное удаление примесей осуществляют экстракцией смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина с использованием в качестве инертного разбавителя машинного масла, а экстракцию осуществляют при непрерывном регулировании оптимальной величины pH в процессе экстракции.
В качестве экстрагента можно использовать техническую смазку марки СП-3 (ГОСТ 5702-75), в своем составе содержащую инертный разбавитель, при следующем соотношении компонентов, мас.%: олеиновая кислота 10 - 12, триэтаноламин 4,5 - 6,0, машинное масло (инертный разбавитель) - остальное.
Проводя дробную экстракцию с постепенным изменением величины pH раствора в сторону увеличения или уменьшения и поддержанием измененной величины pH на каждой периодической операции экстракции, возможно селективное извлечение примесей при очистке водных растворов благородных металлов.
Сущность способа поясняется данными фиг. 1-3 и таблицы.
 |  |  |
На фиг. 1-3 даны результаты экстракции из азотнокислых растворов солей соответственно серебра (фиг. 1), свинца и серебра (фиг.2), свинца, меди и серебра (фиг.3) в виде зависимости от pH раствора в процессе экстракции концентрации ионов металлов C, мг/дм3.
В таблице приведены величины коэффициентов распределения K ионов металла между масляной и водной фазами, а и коэффициентов разделения P ионов металлов через сутки экстракции. Коэффициент распределения K рассчитывали как отношение концентраций иона металла между масляной (без учета инертного разбавителя) и водной фазами. Коэффициент разделения P рассчитывали как отношение коэффициентов распределения ионов свинца и серебра (PPb/Ag), меди и серебра (PCu/Ag).
Экстракцию осуществляли из водных азотнокислых растворов серебра, или смесей свинца и серебра в массовом соотношении Pb:Ag= 1:1, или свинца, меди и серебра в массовом соотношении Pb:Cu:Ag = 1:1:1, причем концентрация растворов составляла 500 мг/дм3 по иону металла или по сумме ионов металлов.
Для приготовления исходных растворов использовали соли AgNO3, Pb(NO3)2и кристаллогидрат Cu(NO3)2·5H2O, марки х.ч. Экстрагент добавляли к водному раствору солей в количестве, обеспечивающем образование водно-масляной эмульсии с содержанием 5 мас.% технической смазки марки СП-3.
Экстракцию осуществляли при различных значениях pH растворов. Величину pHконтролировали pH-метром марки pH-121. В процессе экстракции величина pH растворов менялась, поэтому регулировали pH до заданного исходного значения кислотой HNO3или щелочью NaOH. Время регулирования не более часа, т.к. в дальнейшем кислотно-основные характеристики раствора менялись незначительно.
Через сутки и более масляную фазу отделяли от водной, затем водную пропускали через фильтр средней плотности. В фильтрованной водной фазе определяли концентрацию иона металла: свинца - объемным молибдатным методом, серебра - титрованием роданидом калия, меди - объемным йодометрическим методом. По разности между концентрациями ионов металлов в исходном растворе и в отфильтрованной водной фазе определяли концентрацию металла в органической масляной фазе.
Экстракция исследовалась при комнатной температуре.
ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ СПОСОБА
Пример 1 (фиг. 1, таблица)
Экстракция ионов серебра из азотнокислого
раствора исследована в интервале 0 < pH <
10.
Лучшие показатели экстракции (K = 29 и 105)
получены соответственно при pH = 6 и 9.
Минимальные концентрации ионов серебра в
растворе (C = 424 и 270 мг/дм3) получены при
pH = 6 и 9 соответственно. При pH 
2 серебро не экстрагируется. Время
экстракции одни сутки при pH 3-6 и двое суток
при pH 7-9.
Пример 2 (фиг. 2, таблица)
Экстракция ионов свинца и серебра из
азотнокислого раствора при их совместном
присутствии исследована в интервале 0<pH8. Лучшие показатели экстракции ионов
серебра (KAg=11-15) получены при pH5-6,
ионов свинца (K=30 и 120-446) при pH=3 и 5-6соответственно. Минимальные концентрации
ионов серебра (CAg=236 мг/дм3) и
свинца (CPb=45 мг/дм3) получены приpH7. Лучшие показатели разделения PPb/Ag =
10,94 - 30,40 получены при pH=5-6. Время экстракции
22 суток при pH 1-2, двое суток при pH3-4, одни
сутки при pH = 5-6, 46 суток при pH 7. При pH>8возникали затруднения в разделении и
отстаивании масляной и водной фаз. При pH2 через
22 суток выпадает порошкообразный
осадок бордово-фиолетового цвета, а при pH7через 46 суток выпадает порошкообразный
осадок сиренево-бордового (до черного)
цвета, при этом концентрации ионов серебра
и свинца в растворе снижаются, что отмечено
на фиг. 2 пунктиром.
Пример 3 (фиг. 3, таблица)
Экстракция ионов свинца, меди и серебра из
азотнокислого раствора при их совместном
присутствии исследована в интервале 0<pH 8. Лучшие показатели экстракции ионов
свинца (KPb=933-6127) получены при pH=6-8,
меди (KCu=174-2694) при pH=5-8 и серебра
(KAg=53) при pH = 1 и 6-8. Минимальные концентрации
ионов свинца (CPb = 2-6 мг/дм3)
получены при pH=7-8, меди (CCu=4 мг/дм3)
при pH 8 и серебра (CAg=86 мг/дм3) при
pH=1 и 6-8. При pH3 серебро не экстрагируется.
Лучшие показатели разделения ионов свинца
и меди (PPb/Cu = 14,04-22,70) получены при pH=3-5,
свинца и серебра (PPb/Ag=17,67-116) при pH=6-8
и 3, меди и серебра (PCu/Ag=11,25-51,00) при
pH=5-8 и 3. Время экстракции двое суток при pH=1-3 и
7, шесть суток при pH=4 и 8, одни сутки при
pH=5-6. Через 35 суток в отфильтрованном растворе
выпадает небольшой порошкообразный осадок
коричнево-черного цвета, при этом
обнаружено незначительное снижение
содержания в растворе ионов свинца при pH4,
серебра при pH 7, содержание меди не
изменилось, соответственное изменение
концентраций указанных ионов на фиг.3показано пунктиром. При pH>8 возникали
затруднения в разделении и отстаивании
масляной и водной фаз.
В зависимости от pH растворов в процессе
экстракции изменялась окраска масляной
фазы в растворах азотнокислого серебра -
желтая при pH5 и светло-коричневая при pH>5, в системах:
свинец-серебро - коричневая с желтыми
включениями при pH=1-2, светло-коричневая при
pH = 3-4, бежево-желтая при pH=5-6 и коричневая
при pH=7-8; свинец-медь-серебро - бежево-желтая
при pH3, бежевая с серо-сиреневыми разводами при
pH 4, желто-зеленая при pH5, зеленая при
pH=6-7,
зеленая с серо-сиреневыми разводами при pH
8.
Окраска водной фазы в растворах серебра практически бесцветная, кроме слегка розовой при pH7, в системе свинец-серебро - сиреневая при pH1 и желтоватая при pH>1, в системе свинец-медь-серебро окраска водной фазы во всем интервале pH слегка салатная.
Изменение окраски масляной, а в некоторых случаях и водной фаз в зависимости от pHраствора в процессе экстракции находятся в соответствии с интервалом pH экстракции ионов металлов, что свидетельствует об участии гидроксокомплексов металлов в процессе экстракции.
Механизм экстракции связан с образованием комплексов с участием гидратированных ионов металла, триэтаноламина и олеиновой кислоты.
Изменение pH растворов в процессе экстракции и необходимость его регулирования для поддержания постоянной величины pH в процессе экстракции свидетельствуют о значительном влиянии кислотно-основных характеристик на ход экстракции.
Экспериментально установлено, что по сравнению с индивидуальными растворами совместное присутствие ионов свинца и серебра уменьшает показатели экстракции обоих ионов при pH 6, при других величинах pHпоказатели экстракции практически не изменяются; совместное присутствие ионов свинца, меди и серебра не изменяет показателей экстракции свинца, но увеличивает таковые для ионов меди и серебра. Отмеченное взаимное влияние ионов металлов как улучшающих результаты экстракции (синергизм), так и ослабляющие результаты экстракции (антагонизм) дает дополнительные возможности для более глубокого извлечения исследованных металлов.
Из данных примеров 1-3 можно сделать
следующие выводы:
1. Высокие показатели коэффициентов
распределения K ионов металлов в
определенном интервале pH указывает на
возможность глубокого их извлечения из
водных растворов при использовании данного
экстрагента.
2. Значительные отличия коэффициентов разделения P ионов металлов от единицы позволили определить условия селективного извлечения и разделения данных металлов при их совместном присутствии.
3. Учитывая, что коэффициент разделения металлов зависит от pH экстракции, проводя дробную экстракцию с постепенным изменением величины pH раствора в сторону увеличения или уменьшения и поддержанием измененной величины pH на каждой периодической операции экстракции постоянной, возможно селективное извлечение примесей при очистке растворов благородных металлов.
4. Смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина, техническая смазка марки СП-3, используемые в качестве экстрагента, по сравнению с обычно применяемыми экстрагентами легкодоступны и недороги.
5. Машинное масло, содержащееся в составе смазки и используемое при экстракции в качестве инертного разбавителя, менее летучее и, следовательно, менее пожароопасное по сравнению с обычно применяемыми.
Предлагаемый способ по сравнению с прототипом является более эффективным способом очистки водных растворов благородных металлов от примесей с возможностью их селективного извлечения при одновременной экономичности и безопасности процесса.
Предлагаемый способ может быть использован для переработки технологических растворов, для очистки сточных вод от рассматриваемых ионов, очистки растворов солей благородных металлов от примесей при переработке шламов металлургических производств, а и вторичных отходов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ очистки водных растворов благородных металлов от примесей экстракцией, включающий введение в водный раствор экстрагента и инертного разбавителя, перемешивание, разделение и отстаивание фаз, отличающийся тем, что в качестве экстрагента вводят смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина и экстракцию осуществляют при непрерывном регулировании оптимальной величины рН в процессе экстракции.
Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного разбавителя используют машинное масло.
Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве экстрагента и инертного разбавителя используют техническую смазку, в своем составе содержащую олеиновую кислоту, триэтаноламин и машинное масло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Олеиновая кислота - 10 - 12
Триэтаноламин - 4,5 - 6,0
Машинное масло (инертный разбавитель) - ОстальноеСпособ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что осуществляют дробную экстракцию с постепенным изменением величины рН раствора и поддержанием измененной величины рН раствора на каждой периодической операции экстракции.
Версия для печати
Дата публикации 05.12.2006гг
Created/Updated: 25.05.2018