способ отделения кобальта от марганца

Формула изобретения

Способ отделения кобальта от марганца, включающий сорбцию кобальта на комплексообразующем ионите из марганецсодержащего раствора и десорбцию кобальта из комплексообразующего ионита, отличающийся тем, что десорбцию кобальта ведут раствором со значением рН 4,5÷5,5, содержащим ионы меди и(или) никеля, обладающие большим сорбционным сродством к функциональным группам ионита чем кобальт.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии тяжелых цветных металлов, в частности, к способам очистки кобальтовых растворов от примесей и может быть использовано при переработке кобальтовых концентратов, растворов, полученных при вскрытии кобальтсодержащего сырья, а также при гидрометаллургической переработке марганцевых руд и конкреций.

Известно несколько способов извлечения кобальта из растворов и отделения его от цветных металлов, в том числе и марганца, путем сорбции на ионитах различного класса - катионитах и амфолитах в солевой форме и анионитах в гидроксильной форме. Известные способы-аналоги [1, 2], в том числе и выбранный в качестве прототипа [3], предполагают проводить десорбцию насыщенного кобальтом ионита растворами минеральных кислот различной концентрации на основании того, что ионы водорода сильной минеральной кислоты обладают более высокой степенью сорбционного сродства к функциональным группам ионита и эффективно вытесняют (десорбируют) катионы кобальта из ионита. Необходимость десорбции растворами кислоты является определенным недостатком существующих способов, т.к. приводит к повышенному расходу минеральной кислоты, вызывает образование бедных по кобальту кислых элюатов, которые в дальнейшем требуют применения специальной гидрометаллургической технологии их переработки. Как следствие, для осуществления подобного способа необходимо наличие значительного количества технологического оборудования и расхода нейтрализующих реагентов.

Настоящее изобретение направлено на устранение вышеуказанных недостатков и имеет задачей сокращение числа стадий переработки растворов, уменьшение расхода реагентов, количества используемой технологической аппаратуры, значительное снижение объемов образующихся растворов и, следовательно, увеличение производительности и удешевление процесса в целом.

Технический результат от использования изобретения заключается в сокращении числа стадий переработки кобальтовых растворов, уменьшении объемов, получаемых растворов, сокращении расхода реагентов, количества ионообменных материалов и технологической аппаратуры для сорбционного извлечения и разделения металлов.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что десорбцию кобальта из насыщенного комплексообразующего ионита после операции разделения кобальта и марганца ведут раствором со значением рН=4,5÷5,5, полученным после растворения кобальтсодержащего сырья, содержащим ионы меди и(или) никеля, обладающие большим сорбционным сродством к функциональным группам ионитов, чем кобальт.

Эффект при использовании заявляемого способа достигается за счет того, что при обработке комплексообразующего ионита, насыщенного кобальтом в процессе разделения кобальта и марганца, кобальтовым раствором, содержащим ионы меди и(или) никеля, последние десорбируют ионы кобальта из фазы ионита. При этом происходит дополнительная очистка раствора от меди и(или) никеля с одновременным увеличением концентрации кобальта в элюате. Таким образом, один и тот же сорбент можно использовать, во-первых, для отделения кобальта от марганца, а во-вторых, для очистки кобальтовых растворов от примесей меди и(или) никеля, находящихся в десорбирующем растворе, которые, в свою очередь, вытесняют сорбированный кобальт из ионита. Все это позволяет исключить три операции:

а) водную отмывку ионита от контактирующего кобальт-марганцевого раствора,

б) десорбцию кобальта раствором минеральной кислоты,

в) водную отмывку ионита от избыточной десорбирующей кислоты.

В результате этого и достигаются перечисленные цели и преимущества способа: сокращение расхода реагентов, уменьшение объемов получаемых растворов и используемой аппаратуры, увеличение производительности и удешевление процесса. Ограничения пределов уровня кислотности десорбирующего кобальтового раствора, содержащего сопутствующие примеси меди и(или) никеля, обусловлены, с одной стороны, тем, что при рН более 5,5 происходит гидролиз металлов в данном растворе, а с другой стороны, максимальное сорбционное сродство меди и никеля наблюдается при значениях рН более 4,5.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Кобальтовый раствор, содержащий примеси, в том числе, меди, никеля, марганца, после сорбционной очистки от меди и никеля направляют на гидролитическое осаждение марганца в присутствии сильного окислителя, например, газообразного хлора. Марганцевый кек растворяют в присутствии восстановителя, например, SO₂ в растворе минеральных кислот. Полученный раствор с рН>3,5 пропускают через комплексообразующий ионит до полного поглощения кобальта. Фильтрат направляют на выделение марганца известными способами. Насыщенный кобальтом ионит без промежуточных стадий отмывки и регенерации обрабатывают кобальтовым раствором, содержащим ионы меди и(или) никеля при рН=4,5÷5,5. Технологическая схема осуществления способа представлена на чертеже.

Конкретные примеры реализации способа приведены ниже.

Пример 1. Через колонку, заполненную 6,0 дм³ амфолита АНКБ-35, пропускали 17,0 дм³ раствора состава, г/дм ³: 14,0 кобальта, 26,5 г/дм³ марганца, рН=5,4, полученного после растворения марганцевого кека. Из фильтрата осаждали карбонат марганца, который после промывки и сушки содержал, %: 42,08 марганца, 0,0022 никеля, 0,0083 кобальта, менее 0,001 меди, 0,0076 железа. Таким образом, отношение марганца к суммарному количеству примесей в продукте составило более 2·10 ³ (около 0,05% указанных примесей). Через ту же колонку, использованную для разделения кобальта и марганца, пропускали 200 дм³ медьсодержащего десорбирующего раствора состава, г/дм³: 51,0 кобальта, 0,6 меди, рН=5,5. В результате получили элюат, содержащий 0,0003 г/дм³ меди и 52,2 г/дм³ кобальта. Извлечение металлов составило: в карбонат марганца перешло 80% марганца и 0,05% кобальта; в амфолит АНКБ-35 - 99,4% меди, 0,04% кобальта и 20% марганца; а в элюат - 99,5% кобальта, 20% марганца и 0,6% меди.

Источники информации

1. А.с. СССР № 1146330, С22В 3/00, С22В 47/00. Способ извлечения цветных металлов из марганецсодержащих сред. БИ, 1985 № 11. Б.Н.Ласкорин, В.А.Голдобина, И.А.Логвиненко и др.;

2. А.Г.Холмогоров, В.В.Патрушев, Г.Л.Пашков и др. Ионообменное выделение кобальта из растворов сульфата марганца // Цветные металлы. 1996. № 1, с.30-32.

3. А.с. № 1666561 СССР, С22В 3/24, 23/00, 47/00. Способ разделения кобальта и марганца из сернокислых растворов. БИ, 1991. № 28. И.В.Кудрявцев, В.Н.Рычков, С.М.Балакин и др.