сорбционное извлечение ионов цинка из кислых хлоридных растворов

Формула изобретения

1. Способ сорбционного извлечения цинка в форме хлоридных анионных комплексов цинка из кислых хлоридных растворов, включающий контактирование раствора с анионообменной смолой в Cl-форме, отличающийся тем, что контактированию подвергают смолу марки АМП или АМ-2б с цинксодержащим раствором хлорида аммония в присутствии хлористоводородной кислоты при 70-80°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контактированию подвергают цинксодержащий раствор с концентрацией хлорида аммония 200 г/дм³ и концентрацией хлористоводородной кислоты 40 г/дм³ .

Описание изобретения к патенту

Сорбционное извлечение ионов цинка 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.

Известен способ сорбционного извлечения цинка из кислых хлоридных растворов, содержащих хлориды щелочных и щелочноземельных металлов, в форме хлоридных анионных комплексов, включающий контактирование раствора с анионитом в Cl-форме [В.Риман. «Ионообменная хроматография в аналитической химии». М.: Мир, 1973, с.359-360].

Недостатком способа является то, что неизвестно использование анионо-обменной смолы марки АМП и АМ-2б для сорбции ионов цинка в форме хлоридных анионных комплексов из солянокислых растворов, содержащих хлорид аммония.

Наиболее близкими техническими решениями являются способы:

1. Использование смолы марки АМ-2б для разделения цианистых комплексов цветных и благородных металлов при сорбции из рудных пульп сложного солевого состава (http:www.firmadis.opt.m/shop/ (отсылка на каталог: сведения по аниониту АМ-2б (ОСТ 95.291-86 класс А)).

2. Использование смолы марки АМП для предварительной очистки сернокислых никелевых электролитов от цинка при содержании цинка в электролите 10-30 мг/дм³ (http:www.firmadis.opt.ru/shop/ (отсылка на каталог: сведения по аниониту АМП (ОСТ 95.291-86 и ОСТ 95.967-82)).

3. Использование смолы марки АМП для очистки сернокислых никелевых электролитов от цинка при содержании цинка в электролите 0,025 г/дм³ (патент RU 2121874, 1998 г.).

Недостатком способов является то, что неизвестно извлечение ионов цинка в форме хлоридных анионных комплексов из солянокислых растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония. Отсутствуют также данные об извлечении ионов цинка смолами АМП и АМ-2б в присутствии ионов аммония из нагретых растворов.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для сорбции ионов цинка на анионитах марок АМ-2б и АМП из кислых хлоридных растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективная сорбция ионов цинка на анионитах марки АМП или АМ-2б.

Этот технический результат достигается тем, что сорбционное извлечение цинка в форме хлоридных анионных комплексов цинка из кислых хлоридных растворов включает контактирование раствора с анионообменной смолой в Cl-форме марки АМП или АМ-2б с цинксодержащим раствором хлорида аммония в присутствии хлористоводородной кислоты при 70-80°С; контактированию подвергают цинксодержащий раствор, с концентрацией хлорида аммония 200 г/дм³ и концентрацией хлористоводородной кислоты 40 г/дм³.

Сущность способа заключается в том, что ионы Zn²⁺ в солянокислых растворах образуют устойчивые анионные комплексы типа [ZnCl₃]^-, [ZnCl₄]^2- , [ZnCl₆]^4- и др., 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 цинка из солянокислых растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония.

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:

Гелевый высокоосновный анионит АМП со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и 3,5-4,0% ДВБ пиридином. Крупность 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:

Предварительно сорбенты в течение суток выдерживали в дистиллированной воде или в 0,1 н. растворах HCl.

Сорбцию ионов цинка осуществляли при 70-80°С из раствора, содержащего, г/дм³: 200 NH₄ Cl и 40 HCl.

Объем раствора 100 см³ , масса сухого сорбента 1 г.

В таблице и на фиг.1 и 2 даны результаты сорбции, где указаны используемая соль цинка, марка анионита, концентрация иона цинка исходная и после наступления сорбционного равновесия, г/дм³, время сорбции, СОЕ, мг/г - обменная емкость в равновесном состоянии, Е, % мас., - извлечение, % мас., от исходной концентрации ионов цинка при достижении сорбционного равновесия.

На фиг.1 по данным таблицы представлены изотермы сорбции в виде зависимостей СОЕ, мг/г, от равновесной концентрации сорбируемых ионов цинка.

На фиг.2 по данным таблицы представлена зависимость извлечения, %, от исходной концентрации сорбируемых ионов цинка.

На фиг.1 и 2 обозначены результаты сорбции:

1 - на анионите АМ-2б с использованием соли ZnSO₄,

2 - на анионите АМП с использованием соли ZnSO ₄,

3 - на анионите АМ-2б с использованием соли ZnCl₂,

4 - на анионите АМП с использованием соли ZnCl₂.

Из данных таблицы и фиг.1 и 2 следует, что получены высокие показатели сорбции ионов цинка на анионитах марок АМП и АМ-2б из солянокислых растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония. Максимальные показатели сорбции получены в следующих условиях:

Сорбент	Соль	Исходная концентрация Zn2+, г/дм3	СОЕ, мг/г	Е, % мас.
АМ-2б	ZnSO4	14,62	88	6,0
АМП	ZnSO4	15,00	151	10,0
АМ-2б	ZnCl2	15,00	190	13,5
АМП	ZnCl2	17,22	303	17,6

По сравнению с прототипом показаны возможности эффективной сорбции ионов цинка на анионитах марок АМП и АМ-2б из кислых хлоридных растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония.

Результаты сорбции ионов цинка в зависимости от аниона соли, марки сорбента, исходной концентрации соли. Время достижения сорбционного равновесия 15-30 мин
№ п/п	Соль	Марка сорбента	Концентрация Zn2+, г/дм3	СОЕ, мг/г	Е, % мас.
Исходная	Равновесная
1	ZnSO4	AM-2б	4,91	4,35	56	11,5
2	ZnSO4	AM-2б	5,15	4,50	65	12,6
3	ZnSO4	AM-2б	8,97	8,25	72	8,0
4	ZnSO4	AM-2б	14,62	13,74	88	6,0
5	ZnSO4	АМП	5,11	4,26	85	16,6
6	ZnSO4	АМП	9,35	8,15	120	13,0
7	ZnSO4	АМП	13,35	12,15	140	10,5
8	ZnSO4	АМП	15,00	13,49	151	10,0
9	ZnCl2	AM-2б	4,82	3,85	97	20,0
10	ZnCl2	AM-2б	9,70	8,25	145	15,0
11	ZnCl2	AM-2б	13,35	8,69	165	16,0
12	ZnCl2	AM-2б	15,00	12,15	190	13,5
13	ZnCl2	АМП	4,88	3,66	122	25,0
14	ZnCl2	АМП	9,52	7,47	205	21,5
15	ZnCl2	АМП	10,40	8,15	225	21,6
16	ZnCl	АМП	17,22	14,19	303	17,6