Навигация
Союз Советских
Социалистических
Республик













ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ













(11) 861313
Государственный герб
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

 
(61) Дополнительное к авт. свид-ву    -         
(22) 3аявлено 07.12.79 (21) 2862419/23-26
с присоединением заявки N    -
(51) М. Кл.3 С 01 G 9/06
Государственный
комитет по делам
изобретений
и открытий СССР
(23)Приоритет    -
Опубликовано 07.09.81. Бюллетень N  33
Дата опубликования описания 07.09.81
(53) УДК 661.847.
532(088.8)

(72) Авторы
изобретения
В.И.Кузьмин, Н.В.Протасова, А.И.Холькин,
Г.Л.Пашков, А.П.Крысин и В.A.Коптюг
 
 
(71) Заявители
Отдел химии и химической технологии института неорганической
химии Сибирского отделения АН СССР, Новосибирский институт
органической химии Сибирского отделения АН СССР и Государственный
научно-исследовательский и проектно–конструкторский институт
гидрометаллургии цветных металлов

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ
РАСТВОРОВ

12
Изобретение относится к области гидрометаллургии тяжелых цветных металлов, в частности к способам очистки сульфатных цинковых растворов от галогенид-ионов; хлора и фтора, наиболее трудно удаляемых из сульфатных цинковых растворов перед операцией электролиза цинка.
Известен способ очистки сульфатных цинковых растворов от ионов хлора осаждением медным кеком [I].
Недостатками способа являются большая продолжительность процесса очистки, частичное соосаждение и потери цинка и кадмия с медно-хлорным кеком, а также невысокая степень очистки.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки сульфатных цинковых растворов от хлора экстракцией сульфатами жирных и жирно-ароматических четвертичных аммониевых оснований в присутствии высокомолекулярных спиртов или три-н-бутилфосфата с последующей реэкстракцией водными растворами соединений, содержащих бисульфат-ион [2].
Экстракцию Cl- и F- ионов осуществляют 10-40%-ным раствором сульфата четвертичного аммониевого основания (бензилтриалкиламмония или метилтриалкиламмония). При использовании в качестве разбавителя предельных углеводородов, например керосина, для предотвращения образования при экстракции двух органических фаз к экстрагенту добавляют 10–20% высокомолекулярного спирта или три-н-бутилфосфата. Реэкстракцию хлора и фтора из органической фазы и регенерацию экстрагента проводят обработкой 1-2 н. водными растворами бисульфата щелочного металла или аммония, или стехиометрической смесью серной кислоты и сульфата щелочного металла или аммония. За одну ступень экстракции в зависимости от содержания Cl--иона в исходном растворе, хлорид-ион извлекается в органическую фазу на 45-98%.
За пять ступеней реэкстракции хлоридиона из органической фазы раствором бисульфата натрия, в водную фазу переходит до 95% хлорид-иона. Недостатками способа являются: низкая степень извлечения хлора и особенно

34
фтора при экстракции; многоступенчатость операции реэкстракции, большой расход бисульфатов щелочных металлов и аммония на стадии реэкстракции и серной кислоты на стадии регенерации и получение разбавленных по галогенид-иону растворов при реэкстракции.
Целью изобретения является повышение степени очистки сульфатных цинковых растворов от галогенид-ионов, упрощение технологии на стадии реэкстракции, получение концентрированных по галогенид-иону реэкстрактов.
Поставленная цель достигается тем, что проводят экстракцию экстрагентом, содержащим сульфаты четвертичных аммониевых оснований в органическом растворителе в присутствии производных фенола, предпочтительно с алкильными или арилъными заместителями в орто–положении, а реэкстракцию ведут водным раствором щелочи. При использовании в качестве экстрагента смеси сульфата четвертичного аммониевого основания и производных фенола происходит значительное увеличение коэффициентов распределения галогенид-ионов и степени очистки по сравнению с системой без фенола вследствие взаимодействия образующихся галогенидов четвертичных аммониевых оснований и молекул с образованием водородных связей

form1

где HA – молекула фенола.
При этом наиболее эффективно использование фенолов с алкильными заместителями в орто-положении. Для реэкстракции галогенид-ионов из органической фазы достаточно контактирования ее с разбавленным раствором щелочи, в результате чего происходит образование фенолята четвертичного аммониевого основания в органической фазе, а хлорид- и фторид-ионы переходят в водную фазу

form2

Реэкстракция происходит полностью за одну ступень, в результате получаются концентрированные по галогенидам растворы. Регенерация сульфатной формы экстрагента легко осуществляется контактированием органической фазы после реэкстракции с разбавленным раствором серной кислоты

form3

П р и м е р   1. Проводят экстракцию хлора из 2 М раствора сульфата цинка, содержащего
0,02 г-ион/л Cl- смесью триалкилметиламмоний сульфата (ТАМАС) 0,09 моль/л и п-трет-октилфенола 0,27 моль/л в толуоле. Соотношение объемов водной и органической фаз 1:1, продолжительность встряхивания 5 мин, температура комнатная. В результате экстракции получают водный раствор ZnSO4, содержащий 0,0066 г-ион/л Cl-, коэффициент распределения DCl-=2,0; После отделения органической фазы ее обрабатывают 1 н. раствором NaOH (соотношение объемов фаз 1:1). По результатам анализа Cl-ион при этом полностью реэкстрагируется в водную фазу. Для регенерации сульфатной формы экстрагента органическую фазу контактируют с 1 н. раствором H2SO4 и 5%-ным раствором NA2SO4.
Для сравнения в аналогичных условиях проводят экстракцию хлора 0,09 М раствором ТАМАС в толуоле без добавления фенола. В результате при экстракции получают значение DCl- = 1,6, реэкстракции Cl--иона 1 М раствором NaOH из органической фазы практически не происходит.
П р и м е р  2. Исходный органический раствор, содержащий 0,05 моль/л п-тетраоктиламмоний сульфата (ТОАС) и 0,15 п-третоктилфенола в толуоле, встряхивают с водным раствором, содержащим 2 моль/л ZnSO4 и 0,02 г-ион/л Cl- (соотношение объемов водной и органической фаз 1:1) в течение 5 мин. В результате экстракции получают водный раствор, содержащий 0,0086 моль/л Cl-, DCl- =1,40.
После обработки органической фазы 1 н. раствором NaOH хлорид-ион полностью переходит в водную фазу.
П р и м е р  3. Исходный органический раствор, содержащий 0,05 моль/л ТАМАС и 0,15 моль/л п-трет-октилфенола в толуоле, встряхивают с водным раствором, содержащим 2 моль/л ZnSO4 и 0,044г-ион/л F- (соотношение объемов фаз 1:1) в течение 5 мин. В результате двух контактов получают водный раствор, содержащий 0,024 моль/л F-, т. е. DF- =0,83.
При обработке органической фазы 1 н. раствором NaOH фторид-ион полностью переходит в водную фазу. В аналогичных условиях проводят очистку 2 М раствора ZnSO4 экстракцией 0,05 М раствором ТАМАС в толуоле без добавления фенола. Получают значение DF- = 0,57.
П р и м е р  4. Исходный органический раствор, содержащий 0,05 моль/л ТОАС и 0,15 моль/л 4-этил-2-трет- бутилфенола в толуоле встряхивают с водным раствором, содержащим 2 моль/л ZnSO4 и 0,02 г-ион/л Cl- (соотношение

5 6
объемов водной и органической фаз 1:1) в течение 5 мин.
В результате экстракции получают водный раствор, содержащий 0,0054 моль/л Cl-, DCl- = 2,7, извлечение Cl--иона составляет 73% за одну ступень.
П р и м е р  5. Органический раствор, содержащий 0,05 моль/л ТОАС и 0,015 4-этил-2,6-ди- трет-бутилфенола в толуоле встряхивают с водным раствором, содержащим 2 моль/л ZnSO4 и 0,02 г-ион/л Cl- (соотношение объемов водной и органической фаз 1:1) в течение 5 мин. В результате экстракции получают водный раствор, содержащий 0,0034 г-ион/л Cl-, DCl- =4,9.
Извлечение Cl--иона за одну ступень составляет 83%.
П р и м ер   6. Проводят реэкстракцию хлора из органической фазы, содержащей 0,2 моль/л триалкилметиламмоний хлорида (7,1 г/л Cl-) и 0,6 моль/л п-трет-октилфенола в толуоле, встряхиванием с 2,5 н. раствором. NaOH при соотношении объемов органической и водной фаз 10:1 в течение 5 мин. В результате реэкстракции получают водный раствор с содержанием 71 г/л Cl-. Таким образом, происходит полная реэкстракция хлорид-иона за одну ступень с получением малого объема концентрированного раствора хлорида натрия.
Для сравнения в известном способе при реэкстракции хлорид-иона из органического раствора триалкилбензиламмоний хлорида (7,668 г/л Cl-) в отсутствие фенола в системе 2 М раствором бисульфата натрия при соотношении объемов фаз 1:1 за одну ступень, в водный раствор переходит только 3,114 г/л Cl-, т. е. 40,6%, а при пятикратной отработке 2 н. раствором бисульфата натрия, хлорид-ион реэкстрагируется их органической фазы только на 5%.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет: повысить эффективность процесса очистки сульфатных цинковых растворов за счет увеличения коэффициентов распределения галогенидов в 1,3-4,4 раза, упростить операцию реэкстракции галогенидов из органической фазы, так как многоступенчатый процесс реэкстракции заменяется одноступенчатым; получать концентрированные по галогенид-иону (70-80 г/л Cl-) реэкстракты в малых объемах, что обеспечивает возможность их дальнейшей переработки с целью комплексного использования сырья, сократить расход реагентов на стадии реэкстракции в 3-5 раз; достичь полной регенерации экстрагента.

Ф о р м у л а  и з о б р е т е н и я

Способ очистки сульфатных цинковых растворов от галогенид-ионов: хлора и фтора путем экстракции сульфатами четвертичных аммониевых оснований в органическом растворителе с последующей реэкстракцией и регенерацией экстрагента, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, упрощения технологии и получения концентрированных по галогенид-иону реэкстрактов, экстракцию ведут в присутствии производных п-алкилфенола с алкильными или арильными заместителями в орто-положении, а реэкстракцию ведут водным раствором щелочи.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Лоскутов Ф.М. Металлургия свинца и цинка. М., 1956, с.24.
2. Авторское свидетельство СССР N 496237, кл. C 01 G 9/06, 1975 (прототип).
Предыдущее изобретениеПАТЕНТНЫЕ РЕСУРСЫВверхИЗОБРЕТЕНИЯ В.А.КОПТЮГА | ПОЛНОТЕКСТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ БИБЛИОТЕКИСледующее изобретение

[Академгородок | В.А.К. | О Коптюге | Библиография | Интернет | Идеи | Библиотека | Новости | Каталог | Альбом | Поиск]
Пожелания и письма: www@prometeus.nsc.ru
© 2002-2006 Отделение ГПНТБ СО РАН (Новосибирск)
Статистика доступов: архив | текущая
Rambler's Top100
Документ изменен: Wed Nov 3 13:43:04 2004. Размер: 16,339 bytes.
Посещение N 4406 с 31.12.2002