CC BY
120
Grishin Nikolai Nikitovich.,
Dr.Sc. (Chemistry), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, grishin@chemy.kolasc.net.ru Neradovskiy Yuriy Nikolaevich,
PhD (Geology and Mineralogy), Geological Institute of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, nerad@geoksc.apatity.ru Kasikov Aleksandr Georgievich,
PhD (Chemistry), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia Voytekhovsky Yuriy Leonidovich,
Dr.Sc. (Geology and Mineralogy), Geological Institute of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, woyt@geoksc.apatity.ru Rakitina Elena Yurjevna,
I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, rakitina@chemy.kolasc.net.ru
УДК542.61:546.817
ЭКСТРАКЦИОННАЯ ОЧИСТКА ОТ СВИНЦА ХЛОРИДНЫХ РАСТВОРОВ КОБАЛЬТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Л.В. Дьякова, А.Г. Касиков
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия
Аннотация
Изучено влияние состава экстракционной смеси на извлечение свинца из хлоридных никелевых и кобальтовых растворов. Рассмотрена применимость смеси бис(2,4,4-триметилпентил)дитиофосфиновой кислоты с триоктиламином для глубокой очистки хлоридных растворов от примеси свинца (II).
Ключевые слова:
экстракция, свинец, хлоридныйраствор, бис(2,4,4-триметилпентил)дитиофосфиновая кислота, триоктиламин.
SOLVENT EXTRACTION OF LEAD FROM CHLORIDE SOLUTIONS OF COBALT PRODUCTION
L.V.Dyakova, A.G.Kasikov
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Kola Science Centre of the RAS, Apatity, Russia
Abstract
The effect of extraction mixture composition on lead extraction from chloride nickel and cobalt solutions has been investigated. The performance of a mixture of bis(2,4,4-trimethylpentyl)di-thiophosphine acid with tripoctylamine in deep purification of chloride solutions from the lead (II) impurity, is discussed.
Keywords:
solvent extraction, lead, chloride solution, bis(2,4,4-trimethylpentyl)di-thiophosphine acid, tripoctylamine.
На многих промышленных предприятиях, перерабатывающих сульфидные медно-никелевые руды, в том числе и на комбинате «Североникель», при выпуске никелевой и кобальтовой продукции стоит проблема очистки растворов от примесей тяжелых металлов, включая медь, цинк и свинец. Самой трудноудаляемой примесью является свинец (II). Примесь свинца (II), первоначально находящаяся в исходном рудном сырье, в процессе переработки накапливается в промпродуктах и, пройдя всю технологическую цепочку, попадает в католиты, уже из них - в конечную продукцию - металлический никель и кобальт.
Основными промышленными процессами очистки растворов от примесей металлов, в частности свинца, являются осаждение и сорбция. Однако эти процессы применительно к электролитам часто не позволяют получать металлы и их соединения высших марок.
Перспективным методом для извлечения металлов из хлоридных растворов является экстракция, в частности, третичными аминами [1]. Ранее нами был определен состав экстракционной смеси третичного амина с кетоном, используемой для извлечения примесей из кобальтовых хлоридных растворов [2-4].
При использовании смеси 30%-го триоктиламина (ТОА) в эскайде с 30 об. % 2-октанона для модельных и технологических хлоридных растворов установлено, что свинец экстрагируется с высокими коэффициентами распределения в области низких концентраций по хлор-иону (—1-1.5 моль/л Cl), при этом максимальная степень
128
извлечения свинца составила около 60%.С увеличением хлоридного фона коэффициенты распределения свинца уменьшаются, что обусловлено снижением концентрации хорошо экстрагируемого комплекса [PbCb]-. Следовательно, для глубокого количественного извлечения свинца (II) экстракцию смесью 30%-го триоктиламина в эскайде с 30 об. % 2-октанона необходимо осуществлять на 2-3 ступенях при обязательной корректировке хлоридного фона.
Экстракционное извлечение свинца (II) осуществлялось и кислородсодержащим экстрагентом -бис(2,4,4-триметилпентил)дитиофосфиновой кислотой (торговое название Cyanex 301) различной концентрации в разбавителе - Escaid 100, а также смесями Cyanex 301 с добавками ТОА без корректировки хлоридного фона. Эксперименты по экстракции проводились из технологического раствора комбината «Североникель», состава, г-л-1: Ni - 168; Fe - 9.2, Co - 3.4, Mn - 0.33, Pb - 0.59.
При экстракции индивидуальным экстрагентом Cyanex 301 в разбавителе его концентрация варьировалась от 5 до 15%. Как видно из табл., в зависимости от концентрации экстрагента степень извлечения свинца изменяется от
64.5 до 95.2%. Соэкстракция остальных элементов также значительна и составляет от 63.6 до 81.5%. Однако если кобальт, железо и марганец можно затем удалить на стадии промывки, то реэкстракция свинца из индивидуальной бис(2,4,4-триметилпентил)дитиофосфиновой кислоты практически невозможна.
Влияние состава экстракционной смеси на извлечение элементов, О:В=1:1
Концентрация экстрагента в смеси Содержание в водной фазе, г-л-1 Извлечение, Е, %
Co Fe Mn Pb Dpb Co Fe Mn Pb
5% Cyanex 301 1.23 3.2 0.12 0.21 1.81 63.9 65.2 63.6 64.5
10% Cyanex 301 1.23 3.0 0.12 0.21 1.81 63.9 67.5 63.6 64.5
15% Cyanex 301 1.17 1.7 0.12 0.015 38.3 65.7 81.2 63.6 95.0
15% Cyanex 301+15% ТОА 0.91 3.5 0.27 0.005 117 73.6 62.1 18.2 99.2
Лучшие показатели при экстракции свинца (II) из хлоридного раствора (DPb = 117) получены для смеси Cyanex 301 с третичным амином. При использовании смеси 15% Cyanex 301 + 15% ТОА минимальная концентрация Pb (II) в рафинате составила 0.005 г-л"1, т.е. достигнута 99%-я степень извлечения свинца (II) (табл.).
Исследования показали, что присутствие в экстракционной смеси триоктиламина не только повышает степень извлечения свинца (II) до 99.2%, но и способствует проведению реэкстракции минеральными кислотами. При использовании 6М HC1 свинец (II) реэкстрагируется практически полностью из экстракта за одну ступень в течение 10 мин.
Сравнение результатов экстракции свинца из модельных растворов без примесей металлов и из технологических растворов показало, что присутствие в растворе ионов марганца (II), железа (III), кобальта (II) практически не изменяет показателей экстракции ионов свинца (II), в то же время различия в результатах экстрагирования указанных ионов и свинца (II) из водных растворов их солей позволяет определить условия селективного извлечения и разделения данных металлов при их совместном присутствии.
На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что при использовании смеси 15% Cyanex 301 + 15% ТОА высокий коэффициент распределения свинца (II) и возможность регенерации экстрагента позволяет проводить эффективную очистку хлоридных никелевых и кобальтовых растворов от свинца (II).
Литература
1. Меретуков М.А. Процессы жидкостной экстракции в цветной металлургии. М.: Металлургия, 1985. С. 221.
2. Дьякова Л.В., Касиков А.Г., Кадырова Г.И. Влияние природы и концентрации модификатора на экстракцию кобальта (II) из хлоридных растворов триоктиламином // ЖПХ. 2012. № 10. C. 54-58.
3. ДьяковаЛ.В., Касиков А.Г. Экстракционная очистка хлоридных кобальтовых растворов от примесей меди и цинка смесями на основе третичных аминов // Сб. тезисов докладов IV Всероссийской конференции по химической технологиии. Т. 1 / под редакцией Ю.А. Заходяевой, В.В. Беловой. М., 2012. С. 240-241.
4. Дьякова Л.В., Касиков А.Г. Экстракционное разделение никеля и сопутствующих металлов в хлоридных растворах с использованием триоктиламина // Сб. тезисов докладов 2-й Российской конференции с международным участием "Новые подходы в технологии минерального сырья. Применение экстракции и сорбции" (Санкт-Петербург, 3-6 июня 2013 г.). С. 205-207.
Сведения об авторах
Дьякова Людмила Владимировна,
к.т.н., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН,
г. Апатиты, Россия
Касиков Александр Георгиевич,
к.х.н., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия, Kasikov@chemy.kolasc.net.ru
129
Dyakova Lyudmila Vladimirovna,
PhD (Engineering), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia Kasikov Aleksandr Georgievich,
PhD (Chemistry), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements
and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, Kasikov@chemy.kolasc.net.ru
УДК 669.712.
ПЕРЕРАБОТКА КИАНИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ГЛИНОЗЕМА
А.Г. Иванова, Н.Н. Гришин
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия
Аннотация
Разрабатывается технология переработки кианитового концентрата методом спекания. Приводятся возможные варианты его переработки для получения глинозема с целью выбора оптимальных условий, пригодных для действующего промышленного производства глинозема и алюминия.
Ключевые слова:
кианитовый концентрат, глинозем, высокоглиноземистое сырье, выщелачивание, спекание.
PROCESSING OF KYANITE CONCENTRATES OF THE KOLA PENINSULA WITH RECEIVING OF METALLURGICAL ALUMINA
A.G. Ivanova, N.N. Grishin
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Kola Science Centre of the RAS, Apatity, Russia
Abstract
A technology, incorporating sintering and leaching of kyanite concentrate, is being developed. Possible routes for producing alumina and optimal conditions adjustable to an operating plant manufacturing alumina and aluminum, are discussed. Keywords:
kyanite concentrate, alumina, high-alumina raw materials, leaching, sintering.
На Кольском полуострове выявлены крупнейшие в мире месторождения высокоглиноземистого сырья -кианитовых руд (Кейвские кианитовые месторождения до 20 млрд т), промышленное использование которых имеет большое значение для цветной металлургии. Кианитовый концентрат, полученный после гравитационного обогащения руды, содержит 55.9% Al2O3, т.е. по содержанию глинозема он не уступает лучшим сортам маложелезистых бокситов. Кианиты могут быть использованы для производства огнеупоров, силумина, алюминиево-кремниевых литейных сплавов, глинозема и абразивов.
Задача технологического исследования: теоретически и экспериментально показать возможность получения металлургического глинозема из нетрадиционного сырья - кианитов Кольского полуострова. На предыдущем этапе рассмотрена термодинамика карботермического восстановления кианитового концентрата. Это учитывалось при комплексном обогащении кианитового концентрата с целью удаления кремния в виде газообразного SiO и получения в остатке Al2O3 [1-3]. Также использовались фторидные технологии обогащения кианитового концентрата и был получен высокоглиноземистый продукт со структурой корунда с содержанием Al2O3 - 99%, SiO2 менее 0.01% и примесей железа 0.16%. Выход основного компонента (Al2O3) составил 98% [4, 5]. Созданы патенты способов переработки кианитового концентрата для получения алюмооксидных полупродуктов [6, 7].
На данном этапе планируется удаление примесей и подготовка полученного продукта для производства металлического алюминия и силумина нетрадиционными методами. Основными причинами, мешающими получению из кианитов кондиционных алюмооксидных концентратов для металлургии, являются примеси железа, титана, а также корундовая структура получаемого высокотемпературного алюмооксидного концентрата. Предполагается получение металлургического глинозема, в основном отвечающего промышленным требованиям, из кианита методом спекания.
130
