Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ СЕРНОКИСЛЫХ ИЛИ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ ОТ ХЛОРИД-ИОНА

Изобретение относится к области цветной металлургии и предназначено для удаления хлорид-иона из сернокислых или азотнокислых растворов различного состава.

Очистка от хлоридов является распространенной задачей и обусловлена мешающим влиянием хлорид-ионов на ряд гидрометаллургических процессов, снижением качества товарных продуктов из-за примесей хлоридов, повышением коррозионной активности производственных растворов и тд.

Известен способ удаления хлорид-иона из цинковых сульфатных растворов, включающий добавление сульфата меди и осаждение хлорид-иона в виде труднорастворимого осадка CuCl. В качестве восстановителей меди (2+) до меди (1+) используют порошки металлического цинка, алюминия, магния или железа [Патент Японии №59-81880, опубл. 13.11.85]. Недостатком указанного способа является использование дорогостоящих металлических порошков для восстановления меди (2+) до меди (1+), которая с хлорид-ионом образует нерастворимое соединение, загрязнение электролита посторонними элементами (медь и др.).

Известны способы очистки сульфатных цинковых растворов от хлорид-иона осаждением медным кеком [РФ №2372413 С1, опубл. 10.11.2009; Сыроешкин М.Е., Юмакаев Ш.И. Переработка вельц-окислов, шлаковозгонов и свинцовых пылей на свинцово-цинковых заводах. М.: Металлургия. - 1972. - с. 88. - С. 48-57]. Недостатками предлагаемых способов является частичное соосаждение и потери цинка и кадмия с медно-хлорным кеком, а также большая продолжительность процесса очистки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ очистки сульфатных цинковых растворов от хлорид-иона экстракцией сульфатом четвертичного аммониевого основания в органическом растворителе в присутствии производных фенола [А.С. СССР №861313, опубл. 07.09.81]. Способ заключается в извлечении хлорид-иона солью четвертичного амина с последующей реэкстракцией галогенид-ионов щелочным раствором и обработкой органической фазы серной кислотой.

Недостатком данного способа является его низкая эффективность для переработки нитратных и сернокислых растворов, из-за невысоких коэффициентов разделения хлорид/нитрат и хлорид/бисульфат - анионы.

Задачами заявляемого изобретения является повышение эффективности очистки от хлорид-иона сернокислых или нитратных растворов.

Технический результат достигается тем, что хлоридсодержащий технологический раствор контактируют с раствором хлорноватистой кислоты (HOCl) в трибутилфосфате (ТБФ). Благодаря высокому окислительному потенциалу экстрагента [Исследование окислительно-восстановительных свойств системы «водный раствор-трибутилфосфат-хлорноватистая кислота» стр. 241-245; Кузьмин Д.В.; Кузьмин В.И.; Пашков Г.Л. - Журнал СФУ - серия Химия (том 2, номер 3) - сентябрь 2009] хлорид-ион окисляется с образованием элементного хлора (1). Большая глубина очистки от хлора достигается за счет связывания хлора ТБФ (1) или одновременной его отдувки воздухом

где символы (в) и (о) обозначают принадлежность компонента к водной или органической фазам соответственно.

После очистки раствора и разделения фаз органический раствор направляют на регенерацию. Для этого ее контактируют с раствором соды или щелочи (гидроксидом натрия), что обеспечивает удаление хлорид-иона в виде водного раствора хлорида натрия и восстановления исходного раствора хлорноватистой кислоты в ТБФ - реакции (2) и (3)

По другой схеме хлор из органической фазы отдувают воздухом (4) или углекислым газом, затем поглощают из газовой фазы на стадии регенерации экстрагента, контактированием с раствором ТБФ и водными растворами соды или гидроксида натрия (5)

где символ (г) обозначает принадлежность к газовой фазе

Разрабатываемый способ подтвержден примерами.

Пример 1. Очищаемый водный раствор, содержащий 1 моль/л H₂SO₄ и 0,1 моль/л HCl, перемешивают с органическим раствором, содержащим 0,15 моль/л HClO в ТБФ в течение 15 минут. Соотношение водной и органической фаз 1:1, температура комнатная. В результате экстракции получают водный раствор, содержащий менее 0,001 моль/л Cl- и элементного хлора, что соответствует извлечению хлора выше 99%.

Пример 2. Обработка водного раствора проводится в тех же условиях, за исключением того, что для снижения вязкости органической фазы используют раствор хлорноватистой кислоты в 80% ТБФ в углеводородном разбавителе (гептане). Извлечение хлора из раствора также составляет более 99%.

Пример 3. Очищаемый водный раствор, содержащий 3 моль/л HNO₃ и 0,5 моль/л HCl, перемешивают с органическим раствором, содержащим 1,2 моль/л HClO в ТБФ в течение 15 минут. Соотношение водной и органической фаз 2:1. В результате экстракции получают водный раствор, содержащий менее 0,001 моль/л Cl^- - извлечение хлора 99,8%.

Пример 4. Очищаемый водный раствор, содержащий 0,5 моль/л NiSO₄, 0,5 моль/л CuSO₄, 1М H₂SO₄ и 0,1 моль/л HCl, перемешивают с органическим раствором, содержащим 0,15 моль/л HClO в ТБФ в течение 15 минут. В результате экстракции получают водный раствор, содержащий 0,005 моль/л Cl^-. Извлечение хлора из этого сложного раствора составляет 95%.

Пример 5. Сернокислый водный раствор, содержащий 0,52 моль/л соляной кислоты, контактируют с 0,52 М раствором хлорноватистой кислоты в 80% ТБФ в углеводородном разбавителе (гептане) при равных объемах фаз.

Затем органическую фазу встряхивают с 0,52 моль/л раствором соды при равных объемах фаз. В результате реэкстракции получают водный раствор, содержащий 0,52 моль/л Cl-, и органический, содержащий 0,49 моль/л хлорноватистой кислоты. Регенерация экстрагента составила 95%.

Пример 6. Насыщенную хлором органическую фазу, по примеру 5, контактируют с раствором гидроксида натрия с концентрацией 0,52 моль/л при равных соотношениях объемов фаз. Получают водный раствор хлорида натрия с концентрацией 0,52 моль/л и органический, содержащий 0,51 моль/л хлорноватистой кислоты. Регенерация экстрагента составила 98%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет провести эффективную очистку от хлорид-иона сернокислых, азотнокислых или других сложных солевых растворов. Процесс очень эффективен, и извлечение хлорид-иона за 1 ступень достигает 99% и более даже при высоких концентрациях хлорид-иона в исходном растворе. Практически полная регенерация экстрагента легко достигается за 1 ступень обработки органической фазы щелочными реагентами (гидроксидом натрия, содой), взятыми в эквивалентном количестве для вымывания хлорид-иона из органической фазы.