сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов

Классы МПК:C22B3/24 адсорбцией на твердых веществах, например экстракцией твердыми смолами
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Воропанова Лидия Алексеевна (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-09-28
публикация патента:

Сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Извлечение ионов железа осуществляют сорбцией на анионитах из солянокислых растворов, насыщенных хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов, при температуре 70-80°С. При этом сорбцию ведут на анионитах, выбранных из марок: АМП, содержащего обменные группысорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244 , и АМ-2б, содержащего обменные группы сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244 . Техническим результатом является нахождение оптимальных условий для сорбции ионов железа на анионитах. 3 ил., 2 табл., 4 пр.

Рисунки к патенту РФ 2514244

сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244 сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244 сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244

Сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известно применение катионитов и анионитов в гидрометаллургии для очистки растворов соответственно от катионов и анионов металлов [Г.М.Вольдман, А.Н.Зеликман. Теория гидрометаллургических процессов. М., Металлургия. 1993. С.263-267].

Однако применение анионитов для извлечения катионов металлов недостаточно исследовано и представляет интерес для нахождения дополнительных возможностей селективного извлечения ионов металлов из растворов сложного состава.

Наиболее близким техническим решением является извлечение ионов железа из солянокислых растворов экстракцией трибутилфосфатом [Материалы VII Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий в условиях глобальных изменений», Владикавказ. 2010. Воропанова Л.А., Барвинюк Н.Г., Суладзе З.А. Экстракция ионов железа из водных растворов трибутилфосфатом при переработке природного и техногенного сырья]. Лучшие результаты получены из 3 М раствора соляной кислоты при соотношении О:В=1:4 и содержании в растворе, г/дм3: 5,6 Fe (III) и 150 NaCl.

Недостатком способа является то, что не указаны возможности сорбционного извлечения железа из кислых хлоридных растворов.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для сорбции ионов железа на анионитах марок АМ-2б и АМП.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективная сорбция ионов железа на анионитах.

Этот технический результат достигается тем, что извлечение ионов железа осуществляют из солянокислых растворов, насыщенных хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов, сорбцией при температуре 70-80°С на анионитах марок АМП, содержащих обменные группы

сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244

и АМ-2б, содержащих обменные группы

сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244

Сущность способа заключается в том, что ионы железа в солянокислых растворах образуют устойчивые анионные комплексы, которые могут быть извлечены из раствора на анионитах.

Известно, что хлоридная гидрометаллургия находит применение в процессах выщелачивания полиметаллических концентратов. Использование соляной кислоты вследствии повышенной ее способности к комплексообразованию интересно в схемах, включающих сорбционно-экстракционную технологию разделения металлов.

Примеры конкретного выполнения способа.

Рассмотрены возможности использования анионитов марок АМП и АМ-2б для извлечения хлоридных анионных комплексов железа из солянокислых растворов.

Пористый анионит АМ-2б смешанной основности со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и ДВБ смесью диметил- и триметиламинов. Крупность гранул 0,63-1,60 мм; удельный объем набухшей смолы 2,7-3,2 см3/г; удельная поверхность 50-100 м2 /г; общий объем пор 0,80-0,87 см3/г, механическая прочность 98-99%; ПОЕ 3,3-3,7 мг-экв/г. Обменные группы

сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244

Гелевый высокоосновный анионит АМП со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и 3,5-4,0% ДВБ пиридином. Круп-ность гранул 0,63-1,60 мм; удельный объем набухшей смолы 2,7-2,9 см3/г; механическая прочность 98-99%; ПОЕ 3,3-3,7 мг-экв/г. Обменные группы:

сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244

Сорбцию ионов железа осуществляли при 70-80°С из насыщенных хлоридами щелочных (NaCl) и щелочноземельных (CaCl2) металлов растворов, подкисленных до 40 г/дм 3 HCl.

Объем раствора 50 см3, масса сухого сорбента 1 г.

Предварительно сорбенты в течение суток выдерживали в дистиллированной воде.

Пример 1 (табл.1, опыты 1-16; фиг.1).

В табл.1, опыты 1-16, даны результаты сорбции ионов железа при использовании сорбента марки АМП. Сорбцию осуществляли из солянокислых растворов FeCl3, содержащих хлорид натрия.

На фиг.1 даны изотермы сорбции в виде зависимостей СОЕ, мг/г, от равновесной концентрации сорбируемых ионов, полученных в условиях опытов 1-16, табл.1.

Максимальные показатели сорбции получены за время 30 мин в следующих условиях:

Исходная концентрация Fe3+, г/дм 3СОЕ, мг/г
58-92242

Пример 2 (табл.1, опыты 17-36; фиг.2 и 3).

В табл.1, опыты 17-36, даны результаты сорбции при использовании сорбентов марок АМП и АМ-2б. Сорбцию ионов металлов FeSO4 и FeCl3 осуществляли из солянокислых растворов, насыщенных хлоридом натрия и содержащих 40 г/дм3 HCl.

На фиг.2 даны изотермы сорбции в виде зависимостей СОЕ, мг/г, от равновесной концентрации сорбируемых ионов, полученных в условиях опытов 17-27, табл.1.

На фиг.3 даны изотермы сорбции в виде зависимостей СОЕ, мг/г, от равновесной концентрации сорбируемых ионов, полученных в условиях опытов 28-34, табл.1.

Максимальные показатели сорбции получены за время 15-30 мин в следующих условиях:

СорбентСоль Исходная концентрация иона, г/дм3 СОЕ, мг/г
АМП FeSO463-94 242
АМ-2б FeSO461-82 242
АМ-2б FeCl343 387

Пример 3 (табл.1).

В табл.1, опыты 37-39, даны результаты сорбции при использовании сорбентов марки АМП и АМ-2б. Сорбцию ионов FeCls осуществляли из солянокислых растворов, насыщенных хлоридами кальция, содержащих 40 г/дм3 HCl.

Максимальные показатели сорбции получены за время 15-30 мин в следующих условиях:

СорбентСоль Исходная концентрация иона, г/дм3 СОЕ, мг/г
АМН FeCl329,8 120
АМ-2б FeCl312,7 110

Пример 4 (табл.2).

В табл.2 даны результаты сорбции при использовании сорбентов марки АМП. Сорбцию ионов металлов FeSO4 и FeCl 3 осуществляли из солянокислых растворов, насыщенных хлоридами натрия и кальция, содержащих 20-40 г/дм3 HCl. Извлечение железа осуществляли в процессе 5-10 циклов сорбции - десорбции.

Из данных табл.2 следует, что извлечение ионов железа увеличивается с увеличением концентрации HCl и числа циклов сорбции - десорбции.

По сравнению с прототипом показаны возможности эффективной сорбции ионов железа из кислых хлоридных растворов на анионитах марок АМП и АМ-2б.

Таблица 1
Результаты сорбции ионов железа из кислых растворов
№ п/пСоль Марка сорбентаВремя достижения равновесия, минКонцентрация Me, г/дм3СОЕ, МГ/Г
исходная равновесная
Сорбция из раствора, насыщенного солью NaCl и содержащего 40 г/дм 3 HCl
1 FeCl3АМП 300,970,58 19
2 FeCl3АМП 301,791,08 36
3 FeCl3АМП 303,322,60 36
4 FeCl3АМП 305,004,26 37
5 FeCl3АМП 305,004,26 37
6 FeCl3АМП 306,726,05 34
7 FeCl3АМП 307,626,50 56
8 FeCl3АМП 3012,1910,76 67
9 FeCl3АМП 3014,7913,44 67
10 FeCl3АМП 3014,79 13,4467
11FeCl3 АМП3015,95 14,0197
12FeCl3 АМП30 47,3543,49193
13FeCl 3АМП30 57,9854,12 242
14 FeCl3АМП 3077,3172,48 242
15 FeCl3АМП 3082,14 77,31242
16FeCl3 АМП3091,81 86,97242
17FeSO4 АМП30 1,971,6616
18FeSO 4АМП30 3,322,87 22
19 FeSO4АМП 304,663,85 40
20 FeSO4АМП 307,84 6,7256
21FeSO4 АМП3012,08 10,6373
22FeSO4 АМП30 26,0923,19145
23FeSO 4АМП30 34,3130,02 169
24 FeSO4АМП 3056,0552,19 193
25 FeSO4АМП 3068,61 63,78242
26FeSO4 АМП3070,06 65,23242
27FeSO4 АМП30 99,0594,22242
28FeSO 4АМ-2б30 1,601,40 10
29 FeSO4АМ-2б 305,705,03 34
30 FeSO4АМ-2б 309,18 8,4636
31FeSO4 АМ-2б3015,70 14,9836
32FeSO4 АМ-2б30 34,7932,37121
33FeSO 4АМ-2б30 65,7160,88 242
34 FeSO4АМ-2б 3086,9782,14 242
35 FeCl3АМ-2б 1533,82 29,96193
36FeCl3 АМ-2б1551,22 43,49387
Сорбция из раствора, насыщенного солью CaCl2 и содержащего 40 г/дм3 HCl
37FeCl 3АМП30 12,7410,51 110
38 FeCl3АМП 1529,8027,38 120
39 FeCl3АМ-2б 3012,74 10,51110

Таблица 2
Результаты сорбции ионов железа в зависимости от числа циклов сорбции и элюирования
№ п/пСоль Марка сорбентаЧисло циклов сорбцииВремя достижения равновесия на каждой стадии сорбции, мин Концентрация Me, г/дм3 Извле

чение,1мас.%
исходная конечная
Сорбция из раствора, насыщенного солью NaCl и содержащего 40 г/дм3 HCl
1 FeCl3АМН 530-606,28 1,0683
2FeCl 3АМП10 30-606,28 0,2496
3FeSO4 АМП530-60 7,253,87 47
4 FeSO4АМП 1030-607,25 2,3468
Сорбция из раствора, содержащего 600 г/дм3 CaCl2 и содержащего

40 г/дм3 HCl,
5FeCl3 АМП540-60 7,493,09 59
6 FeCl3АМП 1040-607,25 0,9787
Сорбция из раствора, насыщенного солью CaCl2 и содержащего 20 г/дм 3 HCl
7 FeCl3АМП 540-607,01 4,0642

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ извлечения ионов железа из солянокислых растворов, насыщенных хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов, отличающийся тем, что извлечение осуществляют сорбцией при температуре 70-80°С на анионитах, выбранных из марок: АМП, содержащего обменные группы

сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244 ,

и АМ-2б, содержащего обменные группы

сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов, патент № 2514244 .


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2514244

patent-2514244.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C22B3/24 адсорбцией на твердых веществах, например экстракцией твердыми смолами

Патенты РФ в классе C22B3/24:
способ разделения платины (ii, iv), родия (iii) и никеля (ii) в хлоридных растворах -  патент 2527830 (10.09.2014)
способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты -  патент 2525947 (20.08.2014)
способ извлечения тонкодисперсного золота из глинистых отложений -  патент 2525193 (10.08.2014)
способ извлечения ионов серебра из низкоконцентрированных растворов азотнокислого серебра -  патент 2524038 (27.07.2014)
способ извлечения рения из урансодержащих растворов -  патент 2523892 (27.07.2014)
способ переработки фосфогипса для производства концентрата редкоземельных металлов и гипса -  патент 2520877 (27.06.2014)
способ извлечения урана из маточных растворов -  патент 2516025 (20.05.2014)
способ получения пентаоксида ванадия из ванадийсодержащего шлака. -  патент 2515154 (10.05.2014)
сорбционное извлечение ионов кобальта из кислых хлоридных растворов -  патент 2514242 (27.04.2014)
способ извлечения галлия из летучей золы -  патент 2507282 (20.02.2014)


Наверх