Спосіб відокремлення нікелю від міді в розчинах
Пропонований винахід відноситься до гідрометалургії кольорових металів і може бути використане для вилучення нікелю з розчинів, що містять мікродомішки міді, з отриманням товарної продукції у вигляді купоросу нікелевого вищих сортів. Пропонований спосіб передбачає колективну піну флотоекстракцію нікелю і міді розчином нафтенової кислоти в гасі при значенні рН 7,8-8,25. Отриманий пінний продукт відстоюванням поділяють на водну та органічну фази. Органічну фазу обробляють водним розчином сірчаної кислоти при рН 3,7-5,0 та температурі 60-70 o С. У цих умовах нікель переважно переходить у водний розчин, а мідь залишається в органічній фазі. Спосіб дозволяє підвищити коефіцієнт відокремлення нікелю від міді та отримати товарний нікелевий купорос, що задовольняє вимогам ГОСТу. 2 табл.
Пропонований винахід відноситься до галузі гідрометалургії кольорових металів і може бути використане для вилучення нікелю з розчинів, що містять мікродомішки міді, з отриманням товарної продукції у вигляді нікелевого купоросу (NiSO47H2O) вищих сортів. Найбільш сприятливою областю застосування способу є переробка щодо бідних розчинів нікелю і скидних вод, наприклад розчинів після електролізу нікелю.
Аналогами пропонованого способу є наступні: 1. Очищення розчинів нікелю від іонів міді цементацією її порошком активного нікелю по реакції: Cu 2+ (aq) + Ni 0 (s) = Ni 2+ (aq) + Cu 0 (s) (де s - тверда речовина;aq - водний розчин).
Спосіб докладно описаний у роботі (Каковський Н.А., Набойченко С.С. Термодинаміка та кінетика гідрометалургійних процесів. Алма-Ата, Наука Казахської РСР, 1986, 272 с.). Недоліком способу є його висока собівартість через використання дорогого реагенту- Активного порошку металевого нікелю.
2. Селективне осадження міді та нікелю сірководнем при різних значеннях рН з отриманням сульфідів відповідних металів за реакцією: Me 2+ (aq)+ H2S(g) = MeS(s) + 2H + (aq) (де Ме 2+ - іони Cu 2+ або Ni 2+ ;g - газоподібна речовина).
Спосіб докладно описаний у роботі (Сіммонс К.С. Сірководень як гідрометалургійний реагент. У кн.: Гідрометалургія. М., Металургія, 1971, с. 256-281). Недоліками способу є: - при вилученні нікелю з розчину, забрудненого іонами міді, одержують напівпродукт - нікель сульфід, що вимагає подальшої переробки; - складність апаратурного оформлення процесу через використання газоподібного реагенту – сірководню; - підвищені вимоги до техніки безпеки та охорони праці.
3. Найближчим аналогом для запропонованого способу є селективне виділення міді та нікелю з розчину методом пінної флотоекстракції. Спосіб описаний у роботі: I.A.Dibrov, N.N.Voronin, A.A.Klemjatov "Froth flotoextraction, a new method of metal separation from aqueous solutions". Int. J. Miner. Process. 54, 1998, p. 45-58. За способом найближчого аналога як основний процес відокремлення нікелю від міді використаний відносно новий метод пінної флотоекстракции. Пінна флотоекстракція являє собою звичайну рідинну екстракцію компоненту, що видобувається, з наступною пінною флотацією екстракту, що утворюється, і реалізується в одному технологічному апараті - флотаційній машині. Процес поділу міді та нікелю досягається при використанні однакового екстрагенту - розчину нафтенової кислоти в гасі при різних значеннях рН. Селективне виділення міді та нікелю досягають наступним чином. Спочатку з вихідного розчину мідь витягують при рН 5,5-6,5, а потім нікель припідвищенні лужності водяного розчину до рН 7,5-8,0. Отримані селективні пінні продукти відстоюванням поділяють на водну та органічну фази. В результаті одержують окремо мідьмісткий і нікельвмісний органічні розчини, придатні для подальшої екстракційної переробки з отриманням товарної продукції у вигляді відповідних солей металів, переважно у вигляді сульфатів.
При використанні способу найближчого аналога для переробки вихідного розчину зазначеного складу коефіцієнт відокремлення нікелю від міді не перевищує
Завданням пропонованого винаходу є підвищення коефіцієнта відокремлення нікелю від міді в розчинах до величини, що відповідає вмісту цих компонентів у товарному нікелевому купоросі, заданими діючим ГОСТом.
Завдання вирішується тим, що спосіб відокремлення нікелю від міді в розчинах включає пінну флотоекстракцию цих металів розчином нафтенової кислоти в гасі і поділу отриманого пінного продукту на водну та органічну фази; при цьому пінну флотоекстракцию нікелю і міді здійснюють колективно при рН 7,8-8,25, а органічну фазу пінного продукту, що утворився, обробляють водним розчином сірчаної кислоти при рівноважному значенні рН 3,7-5,0 і температурі 60-70 o С з наступним поділом суміші на водний та органічний розчини.
Спосіб реалізується в такий спосіб.
При зменшенні вмісту міді у вихідному розчині збільшується оптимальне значення рН його пінної флотоекстракції розчином нафтенової кислоти в гасі, наближаючись до рН пінної флотоэкстракции нікелю, що зменшує селективність їх поділу за способом прототипу. Тому в запропонованому способі пінну флотоекстракцію міді та нікелю з вихідного розчину здійснюють колективно. У цьому випадку поділнікелю від міді здійснюють у процесі сірчанокислотної обробки органічної фази пінного продукту колективної пінної флотоекстракции, тобто. у процесі селективної реекстракції нікелю. Для вирішення задачі пропонованого винаходу необхідне досягнення в операції колективної пінної флотоекстракції максимального вилучення нікелю. Оптимальна величина рН колективної пінної флотоекстракції відповідає її значенню від 7,8 до 8,25. При рН 7,8 падає вилучення нікелю в пінний продукт (див. приклади 1-4 таблиці 1), а при рН 8,25 в пінному продукті утворюються тверді фази (див. приклад 8 таблиці 1), представлені в основному гідроксидами і високоосновними нафтенатами нікелю, що ускладнює подальшу переробку пінного продукту та одержання відповідної органічної фази. У рекомендованих умовах вилучення нікелю в органічну фазу пінного продукту становить 991-995%.
Органічна фаза пінного продукту колективної пінної флотоекстракції нікелю і міді є розчином нафтенатів обох металів у гасі. При цьому отриманий органічний розчин суттєво збагачений нікелем та міддю в порівнянні з вихідним водним розчином, що дозволяє здійснити поділ цих металів у процесі реекстракції сірчаною кислотою при середніх значеннях рН та температури. Реестракція металів протікає за рівнянням: MeR2(org) + 2Н + (aq) = Me 2+ (aq) + 2HR(org) (де Me - нікель або мідь; R - кислотний залишок нафтенової кислоти).
Нафтенати нікелю менш міцні сполуки, ніж нафтенати міді, мають більшу розчинність у воді, тому в процесі реекстракції нікель буде переходити у водний розчин при менших значеннях рН, ніж мідь. Здійснюючи процес реекстракції за певного значення рН, у водний розчин переходитиме переважно нікель, а мідьзалишатися в органічній фазі. Температура процесу істотно впливає оптимальне значення рН реекстракції нікелю і, відповідно, селективність відділення нікелю від міді. Результати відділення нікелю від міді оцінювали за величиною відповідного коефіцієнта відділення "К" цих металів за обов'язкового вилучення нікелю у водний розчин після реекстракції не менше 60%.
Таким чином, сірчанокислотну обробку органічної фази пінного продукту колективної пінної флотоекстракції рекомендовано проводити при Т= 60-70 o З і рівноважному значенні рН водної фази від 3,7 до 5,0.
Рекомендований спосіб можна пояснити такими прикладами здійснення.
Вихідним продуктом для дослідів був синтетичний сульфатний розчин, що містить г/л: нікелю 0,7, міді 0,005 і сульфату натрію 1,0. Досліди проводили у наступній послідовності. Початковий розчин перемішували 1 хв. з 0,5-N розчином нафтенової кислоти в гасі при її витраті 1,1 від необхідного для повного вилучення нікелю та різних значеннях рН рівноважної водної фази, зазначених у таблиці 1. Величину рН регулювали витратою вапна. Після досягнення заданої величини рН отриману суміш флотували протягом 10 хвилин у лабораторній флотомашині механічного типу ємністю 1 літр. Пінний продукт після флотації розділяли відстоюванням на органічну та водну фази. Змінні умови дослідів та отримані результати наведені в таблиці 1. Вилучення нікелю і міді в пінний продукт практично збігається з вилученням цих металів в органічну фазу цього продукту.
Після кристалізації нікелевого купоросу упарюванням отриманого водного розчину виходить товарна продукція, що містить 98% основної речовини (NiSО47H2О) та мікродомішки міді у кількості 0,001%, що задовольняєвимогам ГОСТ 4465-74 на нікель сірчанокислий марки "ч". Це забезпечує отримання економічного ефекту за рахунок більшої ціни даної марки товарної продукції порівняно з ціною марки сульфату нікелю, одержуваного способом прототипу.
Спосіб відокремлення нікелю від міді в розчинах, що включає пінну флотоекстракцию цих металів розчином нафтенової кислоти в гасі і поділ отриманого пінного продукту на водну та органічну фази, який відрізняється тим, що пінну флотоекстракцію нікелю і міді здійснюють колективно при рН 7,8-8,25 а органічну фазу утвореного пінного продукту обробляють водним розчином сірчаної кислоти при рівноважному значенні рН 3,7-5,0 і температурі 60-70 o З подальшим поділом суміші на водний і органічний розчини.