ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ЭКСТРАГЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ ЦИНКОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты исследования по извлечению индия из сульфатных цинковых растворов цинкового завода АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» (АГМК), (Узбекистан). В исследованиях, которые проводились в статических условиях, использованы различные составы экстрагентов. Приведены данные о составе полученных экстрактов по индию и примесным металлам. В результате исследований определен оптимальный состав экстракционной смеси для извлечения индия из сульфатных цинковых растворов. Сравнение экстракционных характеристик использованных составов экстрагентов при извлечении индия из сульфатных цинковых растворов показывает, что большую емкость из экстрагентов имеет смесь 0,5 моль/л Д2ЭГФК в растворителе Escaid 110.

ABSTRACT

The article presents the results of a study on the extraction of indium from zinc sulfate solutions at the zinc plant of JSC “Almalyk Mining and Metallurgical Complex” (AMMC), (Uzbekistan). In studies conducted under static conditions, various compositions of extractants were used. Data on the composition of the obtained extracts for indium and impurity metals are presented. As a result of the research, the optimal composition of the extraction mixture for extracting indium from zinc sulfate solutions was determined. A comparison of the extraction characteristics of the used extractant compositions when extracting indium from zinc sulfate solutions shows that a mixture of 0.5 mol/l D2EHPA in the Escaid 110 solvent has a greater capacity of extractants.

Ключевые слова: экстракция, экстрагент, экстракт, реэкстракт, извлечение, индий, цинковый раствор, растворитель, рафинат

Keywords: extraction, extractant, extract, reextraction, extraction, indium, zinc solution, solvent, raffinate

Цель исследования

Основной задачей исследования по экстракции индия из сульфатных цинковых растворов явилось изучение процесса экстракции с использованием разного состава экстрагента и определение максимального насыщения по целевому компоненту. Проведены исследования для выбора оптимального состава экстрагента в статических условиях.

Материалы

Для исследований отобрана технологическая проба из сульфатных цинковых растворов цинкового завода АО «Алмалыкского ГМК».

Объём пробы 1000 литров (1 м³).

Характеристика пробы сульфатных цинковых растворов представлена в табл. 1.

Таблица 1.

Характеристика технологической пробы сульфатных цинковых растворов

Как видно из табл. 1, сульфатные цинковые растворы цинкового завода имеют следующие характеристики: водородный показатель рН среды - 0,40, окислительно-восстановительный потенциал Eh +570 мВ, плотность раствора до фильтрации 1,399 г/см³, плотность раствора после фильтрации 1,397 г/см³, содержание твердого 6,07 г/л, концентрация серной кислоты 73,25 г/л, содержание оксида кремния 0,986 г/л. Приведенные показатели свидетельствуют о том, что сульфатные цинковые растворы содержит значительное количество остатков свободной серной кислоты, а также характеризуются агрессивностью среды и высокой плотностью, что вызывает трудности при осуществлении технологических процессов.

В табл. 2 представлено содержание отдельных элементов в сульфатных цинковых растворах цинкового завода.

Таблица 2.

Содержание отдельных элементов в технологической пробе сульфатных цинковых растворов, мг/л

Как следует из табл. 2, растворы цинкового завода содержит: 133 мг/л индия, 5860 мг/л железа, 4 970 мг/л железа (III), 153 000 мг/л цинка, 2 820 мг/л марганца, 3 500 мг/л меди, 1 850 мг/л никеля, 1 076 мг/л кадмия и другие металлы.

В процессе лабораторных исследований использованы следующие экстрагенты: ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) C₁₆H₃₅PO₄; Трибутилфосфат (ТБФ) - трибутиловый эфир фосфорной кислоты (C₄H₉O)₃PO, Триаллиламин (ТАА) C₉H₁₅N; Октанол 1 C8H18O; Реагент LIX 984N (BASF SE, Германия), растворитель для экстракции металлов Escaid 110 (производитель ExxonMobil Chemical, США).

Всего использовано 12 составов:

1. 0,5 моль/л Д2ЭГФК в растворителе Escaid 110;

2. 0,3 моль/л Д2ЭГФК в растворителе Escaid 110;

3. 0,3 моль/л Д2ЭГФК, 0,3 моль/л ТБФ в растворителе Escaid 110;

4. 0,2 моль/л Д2ЭГФК, 0,2 моль/л ТБФ в растворителе Escaid 110;

5. 0,3 моль/л Д2ЭГФК, 0,1 моль/л ТБФ в растворителе Escaid 110;

6. 0,1 моль/л Д2ЭГФК, 0,3 моль/л ТБФ в растворителе Escaid 110;

7. 0,4 моль/л ТБФ в растворителе Escaid 110;

8. 0,4 моль/л Октанол-1 в растворителе Escaid 110;

9. 0,4 моль/л ТАА в растворителе Escaid 110;

10. 0,2 моль/л Д2ЭГФК, 0,2 моль/л ТАА в растворителе Escaid 110;

11. 0,3 моль/л Д2ЭГФК, 0,1 моль/л ТАА в растворителе Escaid 110;

12. 10% об. LIX 984-N в растворителе Escaid 110.

Методы

Эксперименты экстракции индия в статических условиях проводились в химическом стакане при интенсивном перемешивании, при температуре 25ºС. Время контакта фаз, необходимое для установления равновесия составляло 20 мин, соотношение О:В - 1:20, после расслаивания и разделения фаз, рафинаты экстракции и исходные растворы анализировали на содержание металлов.

При этом в опытах наблюдали степень извлечения индия в экстракт, время расслаивания и отсутствие третьей фазы после расслаивания.

Результаты и их обсуждение

Результаты опытов по экстракции приведены на диаграммах (рис. 1-2).

Рисунок 1. Содержание индия в экстракте, мг/л

Рисунок 2. Извлечение индия в экстракт, %

Как видно из данных, приведенных на рис. 1-2, сравнение экстракционных характеристик различных составов экстрагентов при концентрировании индия из цинковых растворов показывает, что высокое извлечение в экстракт достигнуто при использовании смесей, содержащих Д2ЭГФК. Самое высокое извлечение индия в экстракт получено при использовании экстрагента состава 0,5 моль/л Д2ЭГФК в растворителе Escaid 110. Емкость экстракционной смеси 0,5 моль/л Д2ЭГФК в растворителе Escaid 110 по индию составила 1937,5 мг/л, при этом извлечение индия составило 72,7%. Извлечение примесных металлов в данной экстракт составило в %: железо (III)-4,4; цинк-0,2; медь-0,3; сурьма-9,7; мышьяк-3,3; свинец-25,9; олово-39,0; алюминий-0,2.

Содержание отдельных металлов в экстракте экстракционной смеси 0,5 моль/л Д2ЭГФК в растворителе Escaid 110 представлен в табл. 3.

Как видно из табл. 3, экстракт состава 0,5 моль/л Д2ЭГФК в растворителе Escaid 110 кроме индия содержат 4 595 мг/л железа (III), 7 113 мг/л цинка; 250 мг/л меди, 0,4 мг/л сурьмы, 8,6 мг/л мышьяка, 74,5 мг/л свинца, 1,1 мг/л олова, 0,2 мг/л алюминия.

Таблица 1.

Содержание отдельных металлов в экстракте экстракционной смеси 0,5 моль/л Д2ЭГФК в растворителе Escaid 110, мг/л

Выводы. В литературе [1-5] приводится данные о том, что для эффективной экстракции индия концентрация экстрагента (фосфорорганической кислоты) в органической фазе должна составлять 10-30% (об.). На данном этапе исследования полученные параметры экстракции индия с экстрагентом состава 0,5 моль/л Д2ЭГФК (17,4% об.) являются достаточным. Поэтому для дальнейших исследований в лабораторных и промышленных опытах концентрацию Д2ЭГФК необходимо взять не менее 0,5 моль/л Д2ЭГФК (17,4% об.).

Список литературы:

1. Казанбаев Л.А. Исследование и разработка прогрессивной, комплексной, экологически безопасной технологии получения компактного и порошкового индия из цинкового сырья. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. Челябинск, 2002. – 301 с.
2. Гиганов Г.П., Мальцев В.И. и др. в сб. «Экстракция и сорбция в металлургии цветных металлов» (труды ВНИИцветмета, №12). М.: Металлургия, 1969, с. 35-45.
3. Авторское свидетельство СССР №684908, кл. С 22, В58/00, 1978.
4. Казанбаев Л. А., Козлов П. А. и др., Индий. Технология получения, - М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2004. - 168 c.
5. Федоров П.И., Акчурин Р.Х. Индий. - М.: МАИК Наука / Интерпериодика, 2000. - 276 с.