RU2134728C1 - Method of extraction of lead from aqueous solutions - Google Patents

Abstract

FIELD: nonferrous and ferrous metallurgy. SUBSTANCE: oleic acid/triethanolamine (10-12 and 4.5-6.0 wt %, respectively) mixture is used as extractant effective within pH range 4-8, optimal pH value being continuously controlled for no longer than 1 hr. For extraction, special-kind grease containing inert diluent (the rest of extractant) is also useful. EFFECT: reduced cost of operation.

Description

Способ экстракции свинца из водных растворов относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использован в цветной и черной металлургии, при переработке шламов и отходов металлургических производств, а также для очистки шахтных и рудничных вод, промышленных сточных вод. The method of extraction of lead from aqueous solutions relates to the field of extraction of substances with organic extractants from aqueous solutions and can be used in non-ferrous and ferrous metallurgy, in the processing of sludge and waste from metallurgical industries, as well as for the treatment of mine and mine waters, industrial wastewater.

Известно, что в металлургии свинца доминирующее положение занимает технологическая схема [В.Я.Зайцев, Е.В.Маргулис. Металлургия свинца и цинка. - М.: "Металлургия". 1985 г.], включающая в себя агломерационный обжиг свинцовых концентратов с последующей шахтной восстановительной плавкой и рафинированием чернового свинца. It is known that in the metallurgy of lead a dominant position is occupied by the technological scheme [V.Ya. Zaitsev, E.V. Margulis. Metallurgy of lead and zinc. - M .: "Metallurgy". 1985], which includes sintering roasting of lead concentrates followed by shaft reduction smelting and refining of crude lead.

Основные недостатки традиционной схемы следующие. Обогатители выдают для переработки очень богатые по свинцу концентраты. Вместо того, чтобы проводить в ходе металлургической переработки дальнейшее обогащение промпродуктов, металлурги сначала основательно разубоживают эти материалы, вводя в них не содержащие свинец флюсы. В рассмотренной схеме не используется тепло сгорания сульфидов, наоборот, при шахтной плавке расходуется большое количество дорогостоящего кокса. В связи с усилением требований к охране окружающей среды степень использования серы на этапе агломерации - шахтная плавка нельзя считать удовлетворительной. The main disadvantages of the traditional scheme are as follows. Concentrators give out very rich lead concentrates for processing. Instead of carrying out further enrichment of industrial products during metallurgical processing, metallurgists first thoroughly dilute these materials by introducing lead-free fluxes into them. In the considered scheme, the heat of combustion of sulphides is not used; on the contrary, a large amount of expensive coke is consumed during mine smelting. In connection with the increasing requirements for environmental protection, the degree of sulfur use at the sintering stage - mine smelting cannot be considered satisfactory.

Наиболее близким техническим решением является гидрометаллургический метод [Р.Рипан, И.Четяну. Неорганическая химия, т. 1. Химия металлов. - М.: "Мир", 1971] : свинец извлекают из водного раствора осаждением на более активном металле (Fe или Zn) или электролитическим методом, или с помощью ионообменных смол. The closest technical solution is the hydrometallurgical method [R. Ripan, I. Chetyanu. Inorganic chemistry, t. 1. Chemistry of metals. - M .: Mir, 1971]: lead is recovered from an aqueous solution by precipitation on a more active metal (Fe or Zn) either by electrolysis or by ion-exchange resins.

Недостатками способа являются многостадийность процесса, введение в раствор примесей, которые необходимо в дальнейшем извлекать из раствора, использование дорогостоящих материалов. The disadvantages of this method are the multi-stage process, the introduction of impurities into the solution, which must be further removed from the solution, the use of expensive materials.

Задачей изобретения является создание эффективного, недорогого и селективного способа извлечения свинца из водных растворов с использованием менее летучего и легкодоступного экстрагента. The objective of the invention is to provide an effective, inexpensive and selective method for extracting lead from aqueous solutions using a less volatile and readily available extractant.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени извлечения свинца из водных растворов, с возможностью его селективного извлечения с одинаковой экономичностью и безопасностью процесса. The technical result that can be achieved by carrying out the invention consists in a high degree of lead extraction from aqueous solutions, with the possibility of its selective extraction with the same cost-effectiveness and safety of the process.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения, включающем введение реагента, контакт реагента и раствора, в качестве реагента вводят смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина, которая экстрагирует свинец из водного раствора в интервале 4≤pH≤8 при непрерывном регулировании оптимальной величины pH в течение не более часа. This technical result is achieved by the fact that in the known extraction method, including the introduction of the reagent, contact of the reagent and the solution, a mixture of oleic acid and triethanolamine is introduced as the reagent, which extracts lead from the aqueous solution in the range of 4≤pH≤8 while continuously adjusting the optimal pH for no more than an hour.

Для экстракции можно использовать техническую смазку марки СП-3 (ГОСТ 5702-75), в своем составе содержащую инертный разбавитель, при следующем соотношении компонентов, % мас.: олеиновая кислота 10 - 12%, триэтаноламин 4,5 - 6,0, машинное масло (инертный разбавитель) - остальное. Использование для экстракции отработанной технической смазки удешевляет процесс. For extraction, you can use technical lubricant brand SP-3 (GOST 5702-75), which contains an inert diluent, in the following ratio,% wt.: Oleic acid 10 - 12%, triethanolamine 4.5 - 6.0, machine oil (inert diluent) - the rest. Use for extraction of waste technical lubricant reduces the cost of the process.

Сущность способа поясняется таблицей, в которой представлены результаты экстракции ионов свинца (II) из водных растворов его солей. The essence of the method is illustrated in the table, which presents the results of the extraction of lead (II) ions from aqueous solutions of its salts.

В таблице указаны величины pH растворов исходных и в процессе экстракции, концентрации ионов свинца в исходном растворе и рафинате, коэффициент распределения К, рассчитываемый как отношение концентраций ионов свинца в экстракте без учета инертного разбавителя и рафината, время разделения фаз и время экстракции. The table shows the pH values of the solutions of the initial and during the extraction process, the concentration of lead ions in the initial solution and raffinate, the distribution coefficient K, calculated as the ratio of the concentration of lead ions in the extract without taking into account the inert diluent and raffinate, phase separation time and extraction time.

Пример конкретного выполнения способа. An example of a specific implementation of the method.

Экстракцию осуществляли из водного раствора нитрата свинца (II) с концентрацией исходного раствора 500 мг/дм³ Pb. Для приготовления исходного раствора использовали соль Pb(NO₃)₂ марки х.ч. В качестве экстрагента использовали техническую смазку СП-3. Экстрагент добавляли к водному раствору соли свинца в количестве, обеспечивающем образование водно-масляной эмульсии с содержанием 5% мас. смазки СП-3.The extraction was carried out from an aqueous solution of lead (II) nitrate with a concentration of the initial solution of 500 mg / dm ³ Pb. For the preparation of the initial solution used salt Pb (NO ₃ ) ₂ brand H.P. As extractant used technical lubricant SP-3. The extractant was added to an aqueous solution of lead salt in an amount ensuring the formation of a water-in-oil emulsion with a content of 5% wt. lubricants SP-3.

Экстракцию осуществляли при различных значениях pH растворов. В процессе экстракции величина pH раствора изменялась, поэтому осуществляли регулирование величины pH до заданного исходного значения кислотой HNO₃ или щелочью NaOH. Регулирование постоянной величины pH в процессе экстракции осуществляли в пределах часа, по прошествии этого времени в дальнейшем кислотно-основные характеристики раствора менялись незначительно. Величину pH раствора контролировали pH-метром. Через сутки и более после завершения экстракции и разделения фаз масляную фазу отделяли от водной, после чего последнюю пропускали через фильтр средней плотности. В отфильтрованной водной фазе определяли концентрацию ионов свинца объемным молибдатным методом. По разности между концентрациями иона свинца в исходном растворе и в отфильтрованной водной фазе определяли концентрацию свинца в органической масляной фазе.Extraction was carried out at various pH values of the solutions. In the process of extraction, the pH of the solution was changed, therefore, the pH was adjusted to a predetermined initial value with acid HNO ₃ or alkali NaOH. The constant pH during the extraction was regulated within an hour; after this time, the acid-base characteristics of the solution changed insignificantly in the future. The pH of the solution was monitored by a pH meter. A day or more after completion of extraction and phase separation, the oil phase was separated from the aqueous phase, after which the latter was passed through a medium density filter. In the filtered aqueous phase, the concentration of lead ions was determined by the volumetric molybdate method. From the difference between the concentrations of the lead ion in the initial solution and in the filtered aqueous phase, the concentration of lead in the organic oil phase was determined.

Экстракция исследовалась при комнатной температуре. Extraction was studied at room temperature.

Из данных таблицы следует, что экстракция ионов свинца (II) из азотнокислого раствора исследована в интервале 1≤pH≤10. Лучшие показатели экстракции (K = 6457) получены при pH 7 - 8. Минимальная концентрация Pb (II) в растворе (C = 8 мг/дм³) получена при pH 7 - 8. При pH ≥9 на 20-е сутки из отфильтрованного водного раствора выпадает порошкообразный осадок белого цвета. При pH≤5 разделение фаз произошло через 25 суток.From the table it follows that the extraction of lead (II) ions from the nitric acid solution was investigated in the range 1≤pH≤10. The best extraction indices (K = 6457) were obtained at pH 7–8. The minimum concentration of Pb (II) in solution (C = 8 mg / dm ³ ) was obtained at pH 7–8. At pH ≥9, on the 20th day from the filtered An aqueous solution precipitates a white powdery precipitate. At pH≤5, phase separation occurred after 25 days.

Экспериментально установлено, что присутствие в растворе ионов меди (II), никеля (II) и серебра (I) практически не изменяет показателей экстракции ионов свинца (II), в то же время различия в результатах экстрагирования указанных ионов и свинца из водных растворов их солей позволили определить условия селективного извлечения и разделения данных металлов при их совместном присутствии. It was experimentally established that the presence of copper (II), nickel (II) and silver (I) ions in the solution practically does not change the extraction rates of lead (II) ions, while the differences in the results of extraction of these ions and lead from aqueous solutions of their salts allowed us to determine the conditions for the selective extraction and separation of these metals in their joint presence.

Высокий коэффициент распределения K иона свинца при pH 4 - 8 указывает на возможность глубокого извлечения свинца из водных растворов при использовании данного экстрагента. The high distribution coefficient K of the lead ion at pH 4 - 8 indicates the possibility of deep extraction of lead from aqueous solutions using this extractant.

Смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина, техническая смазка марки СП-3, используемые в качестве экстрагента, по сравнению с обычно применяемыми экстрагентами легко доступны и недороги. A mixture of oleic acid and triethanolamine, a technical lubricant of the SP-3 grade, used as an extractant, are easily accessible and inexpensive compared to commonly used extractants.

Машинное масло, содержащееся в составе смазки и используемое при экстракции в качестве инертного разбавителя, менее летуче и, следовательно, менее пожароопасно по сравнению с обычно применяемыми. The engine oil contained in the lubricant and used in the extraction as an inert diluent is less volatile and therefore less fire hazard compared to commonly used ones.

Предлагаемый экстракционный способ извлечения ионов свинца (II) может быть применен при обработке технологических растворов, стоков промышленных предприятий, шахтных и рудничных вод, растворов кучного и подземного выщелачивания, для очистки растворов солей серебра от примесей свинца при переработке шламов металлургических производств, а также вторичных отходов. The proposed extraction method for the extraction of lead (II) ions can be used in the processing of technological solutions, effluents of industrial enterprises, mine and mine waters, solutions of heap and underground leaching, for cleaning solutions of silver salts from lead impurities in the processing of sludge from metallurgical industries, as well as secondary waste .

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом повышает извлечение свинца при одновременной экономичности и безопасности процесса. The proposed method in comparison with the prototype increases the recovery of lead while economical and safe process.

Claims (2)

1. Способ экстракции ионов свинца из водных растворов, включающий введение экстрагента, контакт экстрагента и раствора, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина и экстракцию осуществляют в интервале 4 ≤ рН ≤ 8 при непрерывном регулировании оптимальной величины рН в течение не более часа. 1. A method of extracting lead ions from aqueous solutions, comprising introducing an extractant, contacting an extractant and a solution, characterized in that a mixture of oleic acid and triethanolamine is used as an extractant, and extraction is carried out in the range of 4 ≤ pH ≤ 8 with continuous adjustment of the optimal pH for no more than an hour. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют смесь олеиновой кислоты и триэтаноламина, дополнительно содержащую инертный разбавитель (машинное масло), представляющую собой техническую смазку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Олеиновая кислота - 10 - 12
Триэтаноламин - 4,5 - 6,0
Инертный разбавитель (машинное масло) - Остальное2. The method according to claim 1, characterized in that the extractant uses a mixture of oleic acid and triethanolamine, additionally containing an inert diluent (machine oil), which is a technical lubricant in the following ratio of components, wt.%:
Oleic acid - 10 - 12
Triethanolamine - 4.5 - 6.0
Inert diluent (engine oil) - Other

Images