CC BY
21
66
НАУКА - ПРОИЗВОДСТВУ
Н.Б. Кокоева
Возможность извлечения Zn,Fe,Au,Ag экстракцией из хлоридного раствора
Н.Б. Кокоева*, Л.А. Воропанова*
В последнее время хлоридная гидрометаллургия находит применение в процессах выщелачивания полиметаллических концентратов
[I]. использование соляной кислоты вследствии повышенной ее способности к комплексоо-бразованию интересно в схемах, включающих сорбционно-экстракционную технологию разделения металлов [2].
исследована экстракция ионов железа и цинка трибутилфосфатом (тБФ) из индивидуальных растворов их солей [3, 4]. установлено, что результаты экстракции ионов железа (III) и цинка
(II) зависят от исходной концентрации металлов, кислотности, температуры, соотношения органической О и водной В фаз О : В. Механизм экстракции связан с образованием в органической фазе трибутилфосфата хлоридных комплексов Fe (III) и Zn (II). тБФ не экстрагирует ионы железа
(II). Присутствие поваренной соли улучшает показатели экстракции. лучшие результаты извлечения ионов Fe (III) получены из 3М раствора соляной кислоты при соотношении О : В = 1 : 4 и содержании в растворе, г/дм3: 5,6 Fe (III) и 150 №^. лучшие результаты извлечения ионов цинка получены при соотношении О : В = 1 : 2.
исследована [5] экстракция ионов железа и цинка трибутилфосфатом из растворов смесиих солей в условиях оптимального извлечения ионов Fe (III). Селективное извлечение ионов Fe
(III) из смеси солей Fe (III) и Zn (II) возможно из 3М раствора соляной кислоты при соотношении О : В = 1 : 4. Для более гл убокого совместн о го из-влечемияионОВ СИ в °е (III) соелуетмя ^сличить соотношение между органической и водной фазами до О : В = 1 : 2.
целью работы был поиск оптимальных условий (время и температура) экстракции железа, цин ка, золота и серебра из хлоридного раствоз а с концентрещеей, гидм3: 24ф12п, 37,т бе,1,04 ^, 0,2 мг/дм3 Au, 5,0 мг/дм3 Ag.
условия экстракции: отношение объемов
органической и водной фаз О : В = 1 : 1 (объем раствора V = 50 см3, объем тБФ УтБФ = 50 см3), концентрация соляной кислоты Снс| = 3н, концентрация поваренной соли С№а = 240 г/дм3.
Матрица планирования и результаты эксперимента приведены в табл. 1. для исследования был выбран линейный план Бокса В2 с числом опытов 8. Независимыми переменными (в безразмерном масштабе) были: продолжительность экстракции (Х1) и температура (Х2). Ниже приведена связь между безразмерными и размерными масштабами независимых переменных:
т- ма / - 4с
“ иа ; “ ма
иначе
т = иа ^ т + ма, / = ма ^ 2 + 4а
В результате обработки экспериментальных данных получены адекватные математические модели извлечений металлов в кодовом масштабе:
- извлечение цинка в экстракт:
еап = се,имт - а,тат^и - а,етт^2 + в,сме -та-4 ^т2 + + т,ает -таВ2 + Р,тм7 -та6 Хв (1)
= 0,117; Б= 158,734; Бо,о5;7;2 = 19,353);
- извлечение железа в экстракт:
ере = ем,7аи - а,14б/1 + а,М7И/2 + т,тме -та-3 тО -
Д2,11М-тад3Со2 Д 1,417-таДрее (2)
= 0,05; Б= 77,089; Б0,05;7;2 = 19,353) ;
- извлечение золота в экстракт:
еАи = тр,аее - а,еам/т + т,тет^2 + 7,5 • та ~3 /т2 -
- е,7б • та-3зО - а,ат74т42 (3)
(^2д = 1,298; Б= 143,886; Бо,о5;7;2 = 19,353);
* Кокоева Н.Б. - аспирант СК ГМИ (ГТУ).
** Воропанова Л.А. - д. т. н. СК ГМИ (ГТУ).
ВЕСТНИК
ВЛАДИКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО иЕНТРА
ТОМ 13
№ 1
2 0 13
Таблица 1
Матрица планирования и результаты эксперимента по экстракции хлоридного раствора (V = 50 см3, УТБФ = 50 см3, СНС| = Зн, С"*а = 240 г/дм3, САи = 0,2 мг/дм3, Сда = 5 мг/дм3, С2п= 24,51 г/дм3, Сре = 37,5 г/дм3)
№ п/п Кодовый масштаб Натуральный масштаб Остаточная концентрация, г/дм3 Экстрагировалось, г/дм3 Извлечено в экстракт, %
Хі Х2 мин СС Ъп Бе Аи, мг/дм3 А§, мг/дм Ъп Бе Аи, мг/дм3 А§, мг/дм Ъп Бе Аи А8
1 -1 -1 30 20 13,56 6,0 0,056 3,56 10,95 31,50 0,144 1,44 44,68 84,0 72,0 28,8
2 1 -1 90 20 13,35 6,4 0,028 4,54 11,16 31,10 0,172 0,46 45,53 82,93 86,0 9,2
3 -1 1 30 60 15,75 4,47 0,063 4,0 8,76 33,03 0,138 1,0 35,74 88,08 69,0 20,0
4 1 1 90 60 15,54 5,0 0,143 4,57 8,97 32,50 0,086 0,43 36,6 86,67 43,0 8,6
5 -1 0 30 40 14,60 5Д 0,057 4,51 9,91 32,40 0,143 0,49 40,43 86,4 71,5 9,8
6 1 0 90 40 14,71 5,2 0,059 4,65 9,80 32,30 0,141 0,35 39,98 86,13 70,5 7,0
7 0 -1 60 20 13,56 6,52 0,057 4,51 10,95 30,98 0,143 0,49 44,68 82,61 71,5 9,8
8 0 1 60 60 15,96 5,18 0,167 4,67 8,55 32,32 0,100 0,33 34,88 86,2 50,0 6,6
№ п/п Б Р
Ъп Бе Аи, мг/дм3 А§, мг/дм РреЙП PAu/Ag
1 0,81 5,25 2,57 0,40 6,48 6,43
2 0,84 4,86 6,14 0,10 5,79 61,4
3 0,56 7,40 2,17 0,25 13,21 8,68
4 0,58 6,50 0,40 0,09 11,21 4,44
5 0,68 6,35 2,91 0,11 9,34 26,45
6 0,67 6,21 2,40 0,08 9,27 30,00
7 0,81 4,75 2,91 0,49 5,86 5,94
8 0,54 6,24 1,00 1,15 11,56 0,87
КОКОЕВА Н.Б., ВОРОПАНОВА Л.А. ВОЗМОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ...
68
НАУКА - ПРОИЗВОДСТВУ
где £■ - извлечение метал-
ла в раствор, %; % - продолжительность экстракции в безразмерном масштабе;
%2 - температура в безразмерном масштабе; S2aд
- дисперсия адекватности;
F - экспериментальное значение F - статистики;
, м „ - табличное значе-
0,05; N-1; ^к
ние критерия Фишера.
Так как получены низкие показатели извлечения серебра, обработка экспериментальных данных не производилась.
В связи с тем, что для уравнений (1-3) F > F0 05; ^ ^к - они признаны адекватными экспериментальным данным с уровнем значимости 0,05.
Из уравнений (1-3) следует, что самое сильное влияние на извлечение цинка, железа и золота в экстракт оказывает температура, затем
- продолжительность экстракции.
По полученным математическим моделям проведена оптимизация (табл. 2) с определением значений независимых переменных в кодовом масштабе, соответствующих наибольшему извлечению цинка, железа и золота:
Как видно, оптимальные условия экстракции совпадают по Х1. Подстановка значений оптимальных условий цинка (Х1 = -1 и Х2 = -1) в модели (£ре = 82,57 %, еАи = 63,23 %) и железа (Х1 = -1 и Х2 = 1) в модели (е2п = 53,11 %) дали незначительные изменения извлечений.
Таким образом, условному оптимуму соответствуют следующие значения независимых переменных в процессе экстракции хлоридного раствора: продолжительность Х1 = -1 (30 мин.) и температура Х2 = 1 (20 °С).
Результаты оптимизациипомоделям (1-3)
Таблица 2
Функция оптимизации Условия оптимумов Значения функций отклика
Хі Х2
82" -1 -1 53,75
8 Рб -1 1 83,12
8 А“ -1 1 65,54
Этим условиям соответствует опыт 1 (табл. 1), в котором получены следующие значения зависимых переменных: е2п = 44,68 %, ере = 84,0 % и еАи = 72,0 %.
Выводы
1. При соотношении объемов органической и водной фаз О : В = 1 : 1, концентрации соляной кислоты СнС| = 3н и концентрации поваренной соли С№С| = 240 г/дм3 для интервала температур 20-600 С и времени 30-90 мин оптимальные параметры экстракции соответствуют 30 мин и температуре 200 С, при этом извлечения , % масс, составили: еп = 44,68, ере = 84,0 и еАи = 72,0 %. В этих условиях при одинаковом времени экстракции с повышением температуры извлечение железа растет, а цинка, серебра и золота
- уменьшается, а при одинаковой температуре с увеличением времени экстракции извлечение железа и серебра уменьшается, а цинка и золота
- растет.
2. извлечение серебра в экстракт не превышает 30 %, в то время как извлечение золота в экстракт больше 50 % (исключение опыты 4 и 8, t = 600 С, время 60-90 мин.). В этих условиях возможно разделение золота и серебра (коэффициент разделения р = 5,94-61,40).
3. Селективное извлечение железа возможно при повышенных температурах в условиях опытов 3, 4, 8 при 1 = 600 С, время не более 30 мин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Набойченко С.С., Агеев Н.Г., Дорошкевич А.П. и др.
Процессы и аппараты цветной металлургии. РИО ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. - Екатеринбург. 2005. 700 с.
2. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель, ч.3. -М., ООО «Наука и технологии», 2004. 608 с.
3. Барвинюк Н.Г., Воропанова Л.А., Суладзе З.А. Экстракция ионов цинка из водных растворов трибутилфосфатом // Сборник тезисов докладов Международной научно-практической конференции «Металлургия цветных металлов, проблемы и перспективы». - Москва, 2009. С. 214-215.
4. Воропанова Л.А., Барвинюк Н.Г., Суладзе З.А. Экстрак-
ция ионов железа из водных растворов трибутилфосфатом при переработке природного и техногенного сырья // Материалы VII Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий в условиях глобальных изменений». - Владикавказ. 2010.
5. Воропанова Л.А., Барвинюк Н.Г., Суладзе З.А. Экстракционное извлечение ионов железа и цинка при переработке твердых и жидких отходов Тезисы докладов IX Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». Котону. Бенин. 13-19 сентября 2010 г. С. 404-406
ВЕСТНИК
ВЛАДИКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО иЕНТРА
ТОМ 13
№ 1
2 0 13
