Интенсификация процессов сорбционного извлечения ионов рения, молибдена и вольфрама из водных растворов сложного состава Гагиева Фатима Акимовна

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Аналитический обзор литературы. 10

Постановка цели исследования, задачи исследования 39

ГЛАВА 2. Характеристика применяемых материалов, методика проведения экспериментов, расчеты и методы исследования 41

2.1. О некоторых особенностях соединений рения, молибдена и вольфрама в связи с электронными структурами их атомов . 41

2.2. Характеристика применяемых сорбентов 51

2.3. Методика проведения экспериментов и расчетов 56

ГЛАВА 3. Исследование сорбции ионов Re (VII) на активированном костном угле АУ и на анионитах марок АМП и АМ-2б . 60

3.1. Исследование зависимости сорбции ионов рения (VII) от параметров процесса на АУ и анионитах марок АМП и АМ-2б . 60

3.2. Кинетические параметры сорбции ионов Re (VII). 69

ГЛАВА 4. Технологические возможности использования результатов исследований 76

4.1. Сорбционное извлечение рения, молибдена и вольфрама из техно-логических растворов и сточных вод промышленных предприятий . 76

4.2. Возможности селективного извлечения рения, молибдена и вольфрама из растворов солей тяжелых металлов сорбцией. 77

4.3. Возможности совместного и селективного извлечения рения, молибдена и вольфрама при их совместном присутствии в растворе сорбцией на активированном костном угле и сорбентах марок АМП и АМ-2б. 86

4.4. Возможности селективного извлечения молибдена и вольфрама при их совместном присутствии в растворе сорбцией на активированном костном угле АУ. 89

Заключение 93

Литература 95

• О некоторых особенностях соединений рения, молибдена и вольфрама в связи с электронными структурами их атомов
• Исследование зависимости сорбции ионов рения (VII) от параметров процесса на АУ и анионитах марок АМП и АМ-2б
• Сорбционное извлечение рения, молибдена и вольфрама из техно-логических растворов и сточных вод промышленных предприятий
• Возможности селективного извлечения молибдена и вольфрама при их совместном присутствии в растворе сорбцией на активированном костном угле АУ.

Введение к работе

Актуальность темы

В современной гидрометаллургической промышленности сорбция широко используется для улучшения качества сырья и продуктов, глубокой очистки технологических растворов. Большое значение имеют ионообменные методы, которые в сочетании с другими известными методами (электрохимическим, мембранным и др.) могут обеспечить не только соблюдение экологических требований, но и регенерацию ценных компонентов. Сорбционная технология характеризуется высокой избирательностью по отношению к извлекаемому целевому металлу, что позволяет вести процесс при малой продолжительности технологического цикла, сравнительно небольших затратах и расходах химических реагентов. В соответствии с этим становится возможной переработка бедного сырья, извлечение металлов из которого прежде считалось экономически невыгодным. По сравнению с действующими схемами достигается существенное повышение извлечения металлов в конечные продукты.

Рений является одним из элементов, характерной особенностью которого является отсутствие собственных минералов и месторождений. Рений сопутствует минералам молибдена, меди, свинца, цинка, платины, ниобия, вольфрама и др. Рений изоморфно замещает молибден в молибдените, медь в халькопирите.

Основными источниками получения рения, имеющими практическое значение, являются молибденовые концентраты (с содержанием Re 0,01–0,04 %) и медные концентраты некоторых месторождений меди (с содержанием Re 0,002–0,003 %), отходы переработки медных сланцев, промышленные воды. Низкое содержание рения в исходном сырье обусловливает трудность его извлечения и производится попутно в процессе переработки руд на основные элементы (молибден, медь). Рений в виде различных соединений извлекается из пылей обжига молибденовых концентратов, при шахтной плавке медистых сланцев, из сбросных растворов при гидрометаллургической переработке обожженных молибденовых концентратов. В ряде случаев, особенно при переработке нестандартных молибденовых концентратов с низким содержанием молибдена, применяют гидрометаллургический передел этих концентратов. В рудничных и карьерных водах ренийсодержащих месторождений почти всегда содержится некоторое количество рения (до 1 мг/дм³), в сбросовых водах гидрометаллургической переработки бедных молибденовых концентратов (до 50 мг/дм³).

Рений извлекают из маточных растворов после осаждения молибдата кальция (при переработке молибденовых промпродуктов) и из маточных растворов после осаждения тетрамолибдата аммония. Растворы содержат, г/дм³: 0,01–0,04 Re и 0,2–2 Мо.

При извлечении рения из пылей от обжига молибденовых концентратов объединённые растворы после выщелачивания и промывные воды содержат, г/дм³: 8–10 Мо, 0,5–0,6 Re и 20–30 H₂SO₄.

В зависимости от состава ренийсодержащих продуктов применяются различные методы извлечения из них рения. Можно выделить две основные стадии в многообразных технологических схемах переработки: перевод соединений рения в растворы и выделение рения из растворов. Для перевода в раствор соединений рения используют водное или щелочное выщелачивание с добавлением окислителей, спекание с известью и последующее водное, кислое или солевое выщелачивание.

Из растворов соединения рения извлекают:

– осаждением малорастворимых соединений (перрената калия KReO₄, сульфида рения Re₂S₇),

– сорбцией на ионообменных смолах и угле,

– экстракцией органическими растворителями.

Из минералов молибдена промышленное значение имеют такие как молибденит MoS₂, повеллит CaMoO₄, молибдит Fe₂(MoO₄)₃71/2H₂O и вульфенит PbMoO₄.

Из минералов вольфрама практическое значение имеют вольфрамит (Fe, Mn)WO₄ и шеелит СaWO₄.

Для переработки молибденовых и вольфрамовых концентратов применяют гидрометаллургические и пирометаллургические методы. К гидрометаллургическим относятся автоклавно-содовое выщелачивание, выщелачивание NaOH, разложение азотной, соляной и серной кислотами. К пирометаллургическим методам относится спекание с различными солями щелочных металлов с последующим переводом вольфрама и молибдена в азотнокислые или солянокислые растворы.

Гидрометаллургические методы разложения концентратов и промпродуктов удобно сочетать с последующим извлечением рения, молибдена, и вольфрама экстракцией и ионообменной сорбцией.

Широкое применение редких цветных металлов требует вовлечения в промышленность все большего их количества. Поэтому использование вторичного сырья в современном производстве цветных металлов быстро и неуклонно растет.

Проблема извлечения редких металлов, таких как рений, молибден и вольфрам сорбцией из бедных технологических растворов, актуальна, особенно в связи с резким сокращением в России производства большинства редких тугоплавких металлов, цены на которые из года в год растут.

Цель работы

Физико-химическое исследование сорбции и интенсификация ионообменных процессов извлечения анионов рения (VII), молибдена (VI) и вольфрама (VI) из технологических растворов гидрометаллургических производств с применением активированного костного угля, гелевого анионита марки АМП и макропористого анионита марки АМ-2б. Нахождение оптимальных условий сорбции с целью как совместного, так и селективного извлечения металлов из растворов сложного состава, исследование равновесных и кинетических параметров процесса.

Методы исследования

Применялись современные методы и приборы физико-химического анализа: колориметрический (КФК-3); объемный; весовой; пламенной фотометрии; рН-метрии (рН-метр марки рН-121); спектральный (спектрометр ИСП-30); инфракрасной спектроскопии (ИКС) (спектрометр Specord 75 IR); хроматографический, атомно-абсорбционной спектрометрии. Исследовали микрофотографии образцов, выполненные на электронном микроскопе МРЭМ - 200.

Обоснованность и достоверность научных исследований, выводов и рекомендаций базируются на использовании теоретических положений физической химии и теории металлургических процессов, а также математической статистики, подтверждаются сходимостью результатов прикладных и теоретических исследований. Все математические модели являются адекватными экспериментальным данным и обладают хорошей прогностической способностью.

Научная новизна

1. Определены условия сорбции ионов рения, молибдена и вольфрама из водных растворов на активированном костном угле и анионитах марок АМП и АМ–2б в зависимости от исходной концентрации, величины рН раствора, времени и предварительной обработки сорбента (патенты РФ 2405847, 2405845, 2225890, 2225891, 2229530, 2230129).

2. Определены условия селективного извлечения ионов рения, молибдена и вольфрама из растворов катионов металлов сорбцией на активированном костном угле и анионитах марок АМП и АМ-2б (патенты РФ 2405846, 2428496, 2427657, 2247166, 2253687). Селективное извлечение ионов рения, молибдена и вольфрама из растворов катионов металлов осуществляется сорбцией на анионитах при величине рН меньшей величины рН гидролитического осаждения катионов металлов и для ионов молибдена больше величины рН образования катионов молибдена (рН~1).

3. Изучены возможности совместного и селективного извлечения ионов рения (VII), молибдена (VI) и вольфрама (VI) сорбцией на активированном костном угле, гелевом и макропористом анионитах. Применение сорбента марки АМП по сравнению с сорбентом марки АМ-2б и АУ даёт более высокие показатели разделения ионов Re (VII), Мо (VI) и W (VI) при их совместном присутствии в растворе.

4. Определены кинетические и равновесные параметры процесса сорбции на активированном костном угле и анионитах марок АМП и АМ-2б.

Практическая значимость

1. Разработана принципиальная технологическая схема селективного извлечения ионов рения (VII), молибдена (VI) и вольфрама (VI) из водных растворов кобальта (II), никеля (II) и меди (II).

2. Приведены примерные составы техногенных отходов перерабатываемых растворов содержащих ионы рения, молибдена и вольфрама, для селективного извлечения анионов Re (VII), Мо (VI) и W (VI). Сорбция ионов рения (VII), молибдена (VI) и вольфрама (VI) на активированном костном угле и анионитах эффективна и может использоваться при переработке бедных концентратов, технологических растворов, шахтных и рудничных вод, а также сточных вод промышленных предприятий и растворов кучного и подземного выщелачивания. Применение промышленной сорбции позволяет создать замкнутый водооборот, ликвидировать шламонакопители, получить металлы и их соединения для практического использования.

3. По результатам исследований с помощью пакета программ MathCad получены уравнения регрессии, адекватно отвечающие экспериментальным данным, которые можно использовать для расчёта оптимальных параметров процесса.

4. Результаты исследований использованы Федеральной целевой программой «Исследования и разработка инновационных технологий комбинированной переработки и утилизации отходов предприятий цветной металлургии». (ШИФР 2011-1.5-029-019) Государственный контракт № 16.515.11.5027 от 12.05.2011.

5. Результаты работы используются для подготовки аспирантов и студентов в учебном процессе ФГБОУ ВПО «СКГМИ (ГТУ)».

Положения, выносимые на защиту

5. 1. Найдены условия эффективной сорбции ионов рения (VII), молибдена (VI) и вольфрама (VI) из индивидуальных растворов и из растворов смеси их солей с использованием активированного костного угля и сорбентов гелевого марки АМП и макропористого марки АМ-2б.

   2. Найдены условия эффективной сорбции ионов рения (VII), молибдена (VI) и вольфрама (VI) из растворов катионов кобальта (II), никеля (II) и меди (II).

   3. Определены оптимальные технологические параметры сорбции ионов рения (VII), молибдена (VI) и вольфрама (VI) на активированном костном угле и на сорбентах марок АМП и АМ-2б.

   Апробация работы

   Положения диссертационной работы обсуждены на: V международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы и перспективы интеграции науки и образования», Владикавказ, 2004 г.; Международной конференции «Теоретические аспекты использования сорбционных и хроматографических процессов в металлургии и химической технологии», Екатеринбург, 2006 г.; Международной научно-практической конференции «Металлургия цветных металлов, проблемы и перспективы», Москва, 2009 г.; Всероссийском конкурсе лучших научных работ студентов по естественным, техническим наукам (проекты в области высоких технологий) и инновационным научно-образовательным проектам в сфере приоритетных направлений науки и техники (Материалы итоговой конференции. Московский государственный институт электроники и математики), Москва, 2004 г.; III и IV Межрегиональной научной конференции «Студенческая наука – экономике России», Ставрополь, 2002, 2003 гг.; IV и V Северо-Кавказской региональной конференции, «Студенческая наука – экологии России», Владикавказ, 2004 и 2005 гг. Основные положения работы и результаты исследований обсуждены на заседаниях кафедры химии и научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ) (г. Владикавказ) в 2002–2013 гг.

   Личное участие автора

   Личный вклад соискателя состоит в участии на всех этапах процесса, совместно с соавторами проведен анализ литературных и патентных источников, разработаны методики исследований, получены исходные данные и проведены научные эксперименты, математическая обработка и интерпретация экспериментальных данных, проанализированы и обобщены результаты экспериментов, сформированы выводы и научно-технические рекомендации, подготовлены основные публикации по выполненной работе.

   Публикации

   Основные результаты исследований изложены в 25 публикациях, в том числе в 2 изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 11 патентах РФ.

   Структура и объём диссертации

   Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 156 наименований, приложения и содержит 176 страниц машинописного текста, 32 рисунка и 53 таблицы.

   О некоторых особенностях соединений рения, молибдена и вольфрама в связи с электронными структурами их атомов

   В табл. 2.1 даны электронное строение и некоторые физические свойства атомов Re, Мо и W:

   Особенности соединений рения, молибдена и вольфрама связаны с электронной структурой и размерами их атомов, а также с зависящими от этих параметров физическими свойствами [94, 95].

   Для рения известны производные, отвечающие всем значениям от 0 до 7. Однако некоторые из них представлены лишь неустойчивыми или сложными по составу соединениями. Как и все переходные металлы, рений характеризуется достраивающимся предпоследним электронным уровнем 5d. Это определяет участие в химических связях не только s- , но и d-электронов. Вследствие этого рений имеет несколько степеней окисления, проявляет повышенную склонность к комплексообразованию и другие характерные для переходных элементов свойств.

   Рений имеет семь валентных электронов (2s и 5d). Максимальная положительная валентность его равна семи. Рений образует ионы ReO4-, а также ряд близких по свойствам комплексных соединений. У переходных элементов в пределах одной группы с увеличением атомного веса элемента усиливаются такие свойства, как кислотность окислов, способность солей подвергаться гидролизу, устойчивость соединений с более высокой степенью окисления элемента. Наиболее устойчивы высшие состояния окисления рения. Наиболее распространенными состояниями окисления рения являются +4, +5 и +7. Степень окисления +7 - самая характерная для рения; она проявляется в наиболее важных соединениях, таких как рениевая кислота и ее соли, семиокись Re207. Перренат-ион Re04 устойчив в кислых и щелочных растворах.

   Подобие свойств элементов, расположенных по горизонтали, обусловлено строением электронных оболочек. Различие рения и вольфрама сводится к степени заполнения 5d-подуровня: в нем последовательно увеличивается число 5d-электронов. В ионизованном состоянии электронная конфигурациия молибдена и рения является промежуточной между 8- и 18-электронной. [96].

   Известно относительно небольшое число соединений одно-, двух-, трех-, пяти- и шести валентного рения, и все они малоустойчивы. Наиболее устойчивы соединения четырех- и семивалентного рения.

   Соединения трех-, четырех-, пяти- и шестивалентного рения диспропорционируют при нагревании или под действием воды:

   В отличие от марганца соединения семивалентного рения более устойчивы, чем четырехвалентного. Окислительные свойства рения (VII) выражены слабее, чем у соединений марганца (VII): анион Re04 бесцветен, а Мп04 фиолетовый. Под действием щелочей метаперренаты Me:Re04 превращаются в мезоперренаты Me3IRe05 , но не в соединения рения (VI), как в случае превращений аналогичных соединений марганца.

   В щелочной или очень слабокислой среде воздух (в большей или меньшей степени) окисляет все соединения рения низших степеней окисления до соединений рения (VII). Чем меньше рН растворов, в которых находятся соединения рения (VII), тем ниже степень окисления соединений, получаемых в результате восстановления этих соединений.

   Если соединения рения в низших степенях окисления проявляют основной характер, то соединения шести- и семивалентного рения имеют кислотные неметаллические свойства и ковалентные связи [97].

   Рений образует целый ряд устойчивых и неустойчивых окислов: ReO2 (Re2O8); Re2O7; Re2O3; Re2O5; Re2O3; ReO; (Re2O2) и Re2O. В свободном состоянии выделены бесцветный окисел Re2O8 , светло-желтый Re2O7, красный ReO3 и черный ReO2. Наиболее вероятны и устойчивы Re2O7, ReO3 и ReO2 [7].

   Триоксид рения имеет кубическую центрированную кристаллическую решетку (рис.2.1.), в которой каждый атом рения октаэдрически окружен атомами кислорода. Такой же тип решетки у WO3 и CrO3.

   В разбавленных растворах в нейтральной среде находится молибдат-ион, а при рН 4,5 – протонированные формы, которые с увеличением кислотности раствора образуются в следующей последовательности :НМо04 , Н2Мо04, НМо03+, и в сильно кислой среде (рН 0) преобладает молибденил-ионМо022+ [98].

   По мере подкисления концентрированного раствора молибдата (рН 6,5) могут образовываться следующие полианионы:

   Полианионы могут существовать в гидратированной или частично протонированной форме. При рН 1,5 происходит деполимеризация, и анионный комплекс молибдена переходит так же, как и в разбавленных растворах молибдатов, в катион молибденила Мо022+.

   Однако форма нахождения молибдена (VI) в растворах, особенно в сильнокислых средах, зависит также от природы кислоты. Так, в сульфатных растворах при любой концентрации серной кислоты преобладают комплексные анионы вида [Mo02(S04)n](2n"2)-. Это значительно расширяет границы сорбции молибдена (VI).

   Исследована [99] сорбция молибдена (VI) в зависимости от типа минеральной кислоты в сильнокислых средах ( 2 моль/л), показано, что коэффициент распределения убывает в ряду НС1 H2S04 HN03. Эта зависимость объясняется ионным состоянием молибдена (VI) в растворах минеральных кислот:

   Исследование зависимости сорбции ионов рения (VII) от параметров процесса на АУ и анионитах марок АМП и АМ-2б

   С помощью пакета программ Mathcad получены зависимости остаточной концентрации Сост, г/дм3, от исходной концентрации Со, г/дм3 , времени т, мин:

   Статистические параметры уравнения: R2 = 0,995; Fpac4 = 7,659-103 ; таб11 = 2,4; Sa/ = 5,639-10"5. В связи с тем, что Fpac4 FTa6]I, уравнение (3.1) адекватно экспериментальным данным, представленным на рис. 3.3 (АУ) в условиях ограничений независимых переменных: 0,763 С 2,79 и 6 т 20. Смин (0,763; 14,133) = 0,608; Смах (2,79; 6) = 2,462.

   Статистические параметры уравнения: R2 = 0,999; Fpac4. = 6,387-103 ; FTa6]I. = 1,813; Sa/ = 3,953-10"4. В связи с тем, что Fpac4 FTa6]I, уравнение (3.2) адекватно экспериментальным данным, представленным на рис. 3.3 (АМП) в условиях ограничений независимых переменных: 1,165 С 8,442 и 6 т 90. Смин (1Д65;45,604) = -0,183; Смах (8,442; 6) = 5,612. АМ-2б

   Статистические параметры уравнения: R2 = 0,998; Fрасч. = 9,083104; Fтабл. = 1,504; Sад2 =5,96110-5;. В связи с тем, что Fрасч Fтабл, уравнение (3.3) признано адекватным экспериментальным данным, представленным на рис. 3.3 (АМ-2б) в условиях ограничений независимых переменных: 1,165 C 11,406 и 1 60. Смин (1,165; 34,346) = -0,947; Смах (11,406; 1) = 8,032.

   Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что результаты сорбции ионов рения на сорбентах АМП и АМ-2б близки.

   По экспериментально найденным кинетическим параметрам процесса методом наименьших квадратов анализировали зависимость степени обмена от времени по уравнениям (2.3 - 2.5) плночной и гелевой кинетики.

   В табл. 3.4 даны результаты кинетического анализа сорбции рения (VII) при исходных концентрациях, мг/дм3: 528-540 Re (VII) для различных значений рН и предварительной водной обработки сорбентов марок АУ, АМП и АМ-2б.

   В табл. 3.5 даны результаты кинетического анализа сорбции при рН 2,5, исходной концентрации Re (VII) С0 =1020-1165 мг/дм3 в зависимости от предварительной водной, щелочной и кислой обработки сорбентов марок АУ, АМП и АМ-2б.

   Из данных табл. 3.4 - 3.6, а так же по данным автора [123-131] следует, что величина достоверности аппроксимации R2, в основном, значительно выше при использовании для АУ уравнения (пленочной), а для сорбентов АМП и АМ-2б гелевой кинетики.

   Таким образом, можно считать, что, в основном, сорбция рения (VII) на активированном костном угле осуществляется по уравнениям плночной, а на сорбентах АМП и АМ-2б - по уравнениям гелевой кинетики. Сорбция на сорбенте АУ протекает во внешнедиффузионной области (лимитирующая стадия - внешняя диффузия - плночная кинетика), а на сорбентах АМП и АМ-2б протекает во внутридиффузионной области (лимитирующая стадия -внутренняя диффузия - гелевая кинетика).

   В табл.3.8 даны значения функций F, Вт и среднего коэффициента диффузии D для ионов Re (VII) Сисх= 1020-1165 мг/дм3 в зависимости от времени сорбции при рН=2,5 для сорбентов марок АМП и АМ-26 предварительно выдержанных в 0,1 н растворе серной кислоты (H2S04), в дистиллированной воде (Н20) или в 0, 1 н растворе щёлочи (NaOH). В табл. 3.9 даны значения функций F, Вт и среднего коэффициента диффузии рения (VII) при рН 2,5 в зависимости от исходной концентрации, времени сорбции и предварительной водной обработки сорбентов марок АМП и АМ-2б.воде.

   Сорбционное извлечение рения, молибдена и вольфрама из техно-логических растворов и сточных вод промышленных предприятий

   Результаты сорбции ионов рения (VII) на анионитах АМ-2б и АМП практически совпадают, результаты сорбции ионов рения одинаковы из растворов сульфатов различных катионов металлов, в то же время обменная мкость сорбентов из индивидуальных растворов больше, чем из водных растворов сульфатов катионов металлов.

   В табл. 4.3. и на рис. 4.2, 4.3 даны результаты сорбции анионов Mo (VI) и W (VI) из водных растворов катионов Со (II), Ni (II) и Сu (II) на активированном костном угле.

   На рис. 4.2, 4.3 показаны катионы металлов, из растворов солей которых осуществляли сорбцию ионов Mo (VI) и W (VI), сорбент предварительно выдерживали в 0,1 н растворе HCl (кривая 1) и в дистиллированной воде (кривая 2).Из данных табл. 4.3 и рис. 4.2 следует, что для раствора с исходной концентрацией 0,8-1,0 г/дм3 молибдена (VI) и рН = 2,5 при времени сорбции 120 мин результаты сорбции на активированном угле слабо зависят от предварительной обработки АУ (в основном, различия наблюдаются в пределах суток сорбции). Извлечение ионов металлов (II) где Ме = Ni, Со, Сu, на активированном костном угле не превышает 0,7 % масс., извлечение ионов молибдена (VI) 60 – 67 % масс., СОЕ по молибдену (VI) 49 – 64 мг/г.

   Лучшие результаты получены при следующих условиях:

   Из данных табл. 4.3 и рис. 4.3 следует, что результаты сорбции вольфрама (VII) зависят от величины рН раствора, времени сорбции, исходной концентрации и предварительной обработки АУ.

   Извлечение ионов металлов (II) где Ме = Ni, Со, Сu, на активированном костном угле не превышает 3 % масc., извлечение ионов вольфрама (VI) 37 – 45 % масc., СОЕ по вольфраму (VI) 35-43 мг/г.

   Лучшие результаты получены в следующих условиях:

   Из данных табл. 4.4 видно, что при времени сорбции 1-4 суток результаты сорбции на сорбенте марки АМ-2б зависят от предварительной обработки сорбента, величины рН и времени сорбции. Извлечение катионов металлов не превышает 23 - 29 % мас., анионов молибдена (VI) – 65 - 97 % мас., а анионов вольфрама (VI) – 98 - 99 % масс.

   В растворах, содержащих катионы тяжлых металлов и анионы рения, молибдена, вольфрама – катионы тяжлых металлов усиливают сорбцию рения (VII), молибдена (VI) и вольфрама (VI), являясь для них высаливателями.

   На основании полученных данных разработан способ, который обеспечивает селективность извлечения ионов рения (VII), молибдена (VI) или вольфрама (VI) из растворов солей катионов тяжлых металлов при одновременной простоте и сокращении стадий получения чистых металлов и их соединений. Это достигается сорбцией рения (VII), молибдена (VI) или вольфрама (VI) на сорбентах при величине рН раствора, меньшей величины рН гидролитического осаждения катионов тяжлых металлов (рН 7), при этом рН сорбции молибдена (VI) должна быть большей величины рН образования катионов молибдена (рН 1).

   На рис.4.4 дан вариант принципиальной технологической схемы переработки исходного раствора, содержащего катионы Ме (II), где Ме = Со, Ni, Mn и Сu и анионы Ме (VI) или Me (VII), где Ме (VI) = Mo или W, а Ме (VII) = Re.

   После сорбции рения, молибдена или вольфрама, катионы Ме (II) (Ме = Со, Ni, Сu) могут быть выделены из раствора cорбцией, гидролитическим осаждением, электролизом и др. способами. На стадии элюирования возможно дальнейшее разделение ионов рения и катионов металлов.

   Разработанные технологии экономически эффективны, так как позволяют получать цветные металлы высокой чистоты (товарный продукт), а очистка сточных вод позволяет возвращать очищенную воду в технологический процесс, что снимает экологические проблемы в зоне влияния промышленного предприятия.

   По данным [56] на рис. 4.5 дана аппаратурная схема процесса сорбции вольфрама (VI) из водных растворов, которые можно использовать и для технологии извлечения рения, молибдена и вольфрама из растворов катионов металлов.

   Возможности селективного извлечения молибдена и вольфрама при их совместном присутствии в растворе сорбцией на активированном костном угле АУ.

   Разделение молибдена и вольфрама необходимо для получения металлов и их соединений высокой чистоты, а так же для обеспечения комплексного использования сырья. Технологическое значение имеют три группы методов разделения: избирательное осаждение, жидкостная экстракция и фракционная дистилляция или сублимация галогенидов и оксигалогенидов [49].

   По данным [154] проведено сравнение результатов сорбции ионов молибдена и вольфрама из индивидуальных растворов на АУ с исходной концентрацией 1 г/дм3 по Ме (VI), где Ме = Мо, W. Сорбция молибдена и вольфрама осуществляется в интервале 0 рН 4.

   Лучшие результаты разделения можно получить при рН 1-4 и любой обработке сорбента. В этих условиях сорбируются, в основном, мономеры молибдена и полимеры вольфрама. Увеличение времени сорбции улучшает показатели извлечения. Извлечение молибдена выше, чем у вольфрама.

   В работе [150, 153] получены следующие результаты сорбции ионов молибдена (VI) и вольфрама (VI) при их совместном присутствии в водном растворе на сорбентах марки АМ-2б и АМП.

   Результаты разделения ионов молибдена и вольфрама зависят от величины рН, предварительной обработки сорбента и исходной концентрации раствора.

   Применение сорбента марки АМП по сравнению с сорбентом марки АМ-2б дат более высокие показатели разделения ионов Мо (VI) и W (VI) при их совместном присутствии, поскольку на гелевом анионите АМП сорбируются, в основном, мономеры, в то время как на макропористом анионите АМ-2б могут сорбироваться полимерные ионы больших размеров в виде гетерополианионов.

   При совместном присутствии в растворе в результате образования гетерополианионов [155, 156] вида Mon-xWxO3n+a2a- молибден и вольфрам оказывают сильное взаимное влияние на результаты сорбции. Поэтому выводы, полученные при сорбции из индивидуальных растворов, необходимо проверить, осуществляя сорбцию из растворов, содержащих смесь ионов Мо (VI) и W (VI).

   Даже при малых концентрациях ионов металлов для глубокого разделения ионов потребуется определнное количество циклов сорбции – десорбции.

   Анализ результатов разделения ионов из индивидуальных растворов и из растворов смеси ионов на анионите АМП отличаются в меньшей степени, чем в случае использования сорбента АМ-2б, однако, и для сорбента АМП также следует учитывать взаимное влияние ионов при их совместном присутствии в растворе. Различие в результатах сорбции усиливаются в растворах мономеров молибдена и вольфрама.

   В табл. 7 - 9 и на рис. 13 - 18 приложения даны условия и результаты сорбции в системе Na2MoO4 – Na2WO4 – Н2О. В табл. 4.7 даны лучшие результаты сорбции из растворов, содержащих смесь ионов Мо (VI) и W (VI) для активированного костного угля и сорбентов марок АМП и АМ-2б в системе Na2MoO4 – Na2WO4 – Н2О.

   - на анионите марки АМ-2б можно получить при щелочной обработке сорбента рН = 2; при водной обработке сорбента рН = 5.

   Совместное извлечение молибдена и вольфрама из системы Na2MoO4 -Na2WO4 – Н2О получено на анионите марки АМ-2б при кислой обработке сорбента (H2SO4), времени сорбции 1 час и величине рН = 1; при кислой обработке сорбента (HCl), времени сорбции 1 - 24 часа и величине рН =7 - 9; при щелочной обработке сорбента (NaOH), времени сорбции 24 часа и величине рН =1.

   1. Результаты селективного извлечения ионов рения, молибдена или вольфрама зависят от величины рН, от марки используемого сорбента и его предварительной обработки, а также от исходной концентрации ионов рения, молибдена или вольфрама в растворе.

   2. Разработан эффективный способ извлечения ионов рения (VII), молибдена (VI) и вольфрама (VI) из индивидуальных растворов и из растворов солей катионов цветных металлов на активированном угле АУ, на гелевом анионите марки АМП и на макропористом анионите марки АМ-2б. Селективное извлечение рения (VII), молибдена (VI) и вольфрама (VI) из растворов катионов металлов осуществляют при рН = 1-6, а перед сорбцией проводят предварительную обработку сорбентов кислотой, водой или щлочью. Результаты сорбции рения, молибдена и вольфрама на АУ ниже, чем АМП и АМ-2б. При величине рН больше рН гидролитического осаждения катионов металлов (рН 2,8-4) наблюдается образование осадка гидроксида или гидроксосоли соответствующего катиона.

   3. Возможности разделения ионов рения, молибдена и вольфрама из смеси по сравнению с индивидуальными растворами снижаются за счт их взаимного влияния на результаты сорбции. Даже при малых концентрациях ионов металлов для глубокого разделения ионов потребуется определнное количество циклов сорбции – десорбции.

   4. Показатели сорбции рения, молибдена или вольфрама из растворов содержащих Re (VII) и Мо (VI) или Re (VII) и W (VI) ниже, чем из индивидуальных растворов, содержащих перренат-, молибдат- или вольфрамат-ионы [118, 119].

   5. Применение сорбента марки АМП по сравнению с сорбентом марки АМ-2б и АУ дат более высокие показатели разделения ионов Re (VII), Мо (VI) и W (VI) при их совместном присутствии.

   6. Возможности разделения ионов молибдена и вольфрама из смеси по сравнению с индивидуальными растворами снижаются.

   Похожие диссертации на Интенсификация процессов сорбционного извлечения ионов рения, молибдена и вольфрама из водных растворов сложного состава

   

   Интенсификация процессов сорбционного извлечения ионов молибдена и вольфрама из водных растворов сложного составаГагиева, Залина Акимовна

   

   Интенсификация процессов сорбционного извлечения анионов хрома (VI), молибдена (VI) и вольфрама (VI) из водных растворовГетоева Елена Юрьевна

   

   Совершенствование теории твердофазных химических реакций и интенсификация процесса агломерации Азнабаев Даулетияр Азнабаевич

   

   Исследование особенностей механизма и кинетики высокотемпературного восстановления марганца из рудоугольных смесей с целью интенсификации процесса производства ферросплавов Перетягин Василий Александрович

   

   Исследование режима плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с целью интенсификации процесса электроплавки сталиГришин Андрей Анатольевич

   

   Интенсификация процесса высокоамперного электролиза криоглиноземных расплавов в пусковой периодФещенко Роман Юрьевич

   

   Теоретические основы и методы интенсификации теплообменных процессов в металлургических нагревательных печах Ревун Михаил Павлович

   Исследование и разработка экстракционных процессов извлечения рения из отходов медно-никелевого производства и вторичного сырьяПетрова, Анна Михайловна

   

   Разработка экстракционных процессов извлечения кобальта из медно-никелевого и вторичного сырья Дьякова Людмила Владимировна

   

   Исследование, моделирование и оптимизация процессов извлечения меди из разбавленных растворов электрохимическими методамиКелехсаев Алим Васильевич