способ извлечения трибутилфосфата из водных растворов

Формула изобретения

Способ извлечения трибутилфосфата из водных растворов, включающий экстракцию трибутилфосфата неполярным углеводородным растворителем, отличающийся тем, что трибутилфосфат выделяют из органического раствора обработкой растворами серной кислоты, треххлористого железа или смеси треххлористого железа и соляной кислоты с последующей отмывкой фазы трибутилфосфата от компонентов реэкстрагирующей фазы водой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к способам извлечения трибутилфосфата (ТБФ) из водных растворов с целью снижения его потерь.

Как известно, потери ТБФ с рафинатами достигают 1 г/л, а в некоторых случаях выше 10 г/л, как например при экстракции РМЗ из пульп азотнокислотного выщелачивания.

Разработаны различные процессы очистки водных растворов от ТБФ с использованием процессов флотации, сорбции, экстракции, а также комбинированные процессы извлечения.

Известен способ /Браяловский Б.С., Лутошкин С.А., Ковалев Н.В. "Журнал прикладной химии", 1987, 60, N 1, 209-210/ флотации ТБФ из сточных вод в присутствии различных ПАВ в зависимости от pH растворов. Этот метод позволяет существенно снизить концентрацию ТБФ в растворах. Вместе с тем, введение в раствор ПАВ препятствует дальнейшему использованию ТБФ в технологическом процессе, так как способствует образованию труднорасслаиваемых эмульсий и приводит к нарушению технологического режима экстракции.

Известны также методы сорбционной очистки рафинатов от ТБФ. Так, предложено /Рушайло Е.Д., Родионов А.И., Вакс Г.Л., Клушин В.Н., А.с. 1188104, СССР, опубл. в Б.И., 1985, N 40, и Рушайло Е.Д., Конькова Н.А., Родионов А. И. , Клушин В.Н., Вакс Г.Л., Котов Ю.И. А.с. 1198013, СССР. Опубл. в Б.И., 1985, N 46/ использовать золу, глину, активированные угли в качестве сорбентов ТБФ. Обработку ведут при температуре 20^oC и pH 1-2, при расходе абсорбента 20 г/л. Показано, что такая обработка обеспечивает снижение концентрации ТБФ в растворе с 150 до 10 мг/л. Следует отметить, что несмотря на простоту и экономичность процесса он, так же, как и в предыдущем случае, не позволяет регенерировать трибутилфосфат. Кроме того, не представляется возможным использование процесса для извлечения ТБФ из сборных растворов после экстракции металлов из пульп. Аналогичные недостатки присущи процессу /Вакс Г. Л. , Есенина Н.В., Родионов А.И., Рушайло Е.Д. "Научн. труды. ГИРЕДМЕТ", 1984, 125, 88-92/, в котором в качестве сорбента используют активированные угли АГ-3 и ОПУ в различных условиях.

Наиболее близким к предлагаемому способу извлечения ТБФ является способ /Скрылев Л.Д., Ткаченко Н.В., Сазонова В.Ф., Пурич А.Н., авт.св. N 1161474, СССР, Опубл. в Б.И., 1985, N 22/, сочетающий в себе экстракцию ТБФ керосином, флотацию эмульсии и сорбционную доочистку раствора. Этот процесс позволяет практически количественно удалять ТБФ из растворов. Недостатком способа является отсутствие стадий регенерации экстрагента (керосина) и трибутилфосфата.

Изобретение направлено на разработку процесса извлечения трибутилфосфата из водных растворов, позволяющего возвращать ТБФ в основной экстракционный передел.

Поставленная задача достигается тем, что извлечение ТБФ из растворов ведут экстракцией неполярным органическим растворителем, а выделение ТБФ из экстрактов осуществляют с использованием процесса "трехфазной" реэкстракции, заключающейся в выделении из органического растворителя малорастворимой жидкой фазы соединений ТБФ с серной кислотой, треххлористым железом или комплексной солью треххлористого железа и хлористоводородной кислоты. После разделения трехфазной системы легкую углеводородную фазу, очищенную от ТБФ, направляют на процесс экстракционного извлечения ТБФ, водный раствор после подкрепления реэкстракционного извлечения ТБФ, водный раствор после подкрепления реэкстрагирующим веществом (серная кислота, треххлористое железо или его смесь с соляной кислотой) используют для реэкстракции ТБФ, а тяжелую органическую фазу, содержащую соли ТБФ, отмывают водой от неорганических кислот и солей, при этом получают трибутилфосфат и водный разбавленный реэкстрагирующий раствор. ТБФ возвращают в основной экстракционный цикл, а водный реэкстракт после упаривания направляют на операцию подкрепления реэкстрагирующего раствора.

Процесс осуществлялся следующим образом.

Пример 1.

Водные растворы, содержащие смесь хлоридов кальция, магния, натрия и калия с общей минерализацией около 200 г/л, а также нитрат натрия 150 г/л, загрязненные ТБФ (300 мг/л) контактировали с растворителем экстракционным деароматизированным (РЭД-1) (смесь предельных углеводородов) и с жидкими парафинами при соотношении фаз O:B = 1:1 в течение 3 - 5 мин. Определяли коэффициент распределения ТБФ.

В пределах ошибки опыта для обоих органических растворителей получены одинаковые результаты: коэффициент распределения ТБФ при экстракции из хлоридных и нитратных растворов составлял 800 - 1000.

Для определения возможностей и условий реэкстракции ТБФ из углеводородных растворителей концентрацию в органической фазе доводили до 10-20% и обрабатывали соответственно:

1) 10 мл/л раствором серной кислоты;

2) концентрированным раствором треххлористого железа;

3) смесью (1:1) конц. растворов FeCl₃ и HCl.

После расслаивания фаз выделяли 3 раствора:

а) углеводородную фазу, содержащую для реэкстрагирующих растворов 1), 2), 3) 3% ТБФ, 1% ТБФ, 0,1% ТБФ соответственно (данные для РЭД-1 и парафина идентичны);

б) фазу трибутилфосфата с содержанием ТБФ 50-80%;

в) водный раствор с реэкстрагирующим раствором.

Пример 2.

В непрерывном режиме в трехступенчатом экстракторе смеситель-отстойник проведен процесс извлечения трибутилфосфата из водных растворов.

Процесс осуществлялся в следующих условиях:

Стадия экстракции ТБФ

- исходный водный раствор: хлоридно-кальциевый рассол с общей минерализацией 210 г/л, содержание ТБФ - 300 мг/л;

- экстрагент: углеводородный растворитель РЭД-1;

- отношение потоков фаз, O:B = 1:1;

- количество ступеней экстракции-1.

Стадия реэкстракции ТБФ

- реэкстрагирующий раствор: смесь FeCl₃ (конц) : HCl (конц) = 1:1

- процесс с циркуляцией реэкстрагирующего раствора;

- количество ступеней реэкстракции - 1.

Стадия отмывки тяжелой фазы ТБФ

- периодическая отмывка органической фазы от железа

и соляной кислоты водой (O:B = 1:1).

В результате лабораторных испытаний процесса получены следующие результаты:

- концентрация ТБФ в собранном растворе - 5 мг/л;

- состав продукта: 88% ТБФ, 12% растворителя РЭД-1.

Таким образом, предлагаемый процесс позволяет извлекать трибутилфосфат из сбросных растворов и регенерировать ТБФ. Полученные после экстракции сбросные растворы (конц. ТБФ до 5 мг/л) могут быть далее очищены от следов ТБФ сорбцией на активированных углях или с использованием других способов очистки растворов.