способ извлечения сурьмы из сернокислых растворов

Формула изобретения

Способ извлечения сурьмы из сернокислых растворов, включающий сорбцию на анионите и десорбцию сурьмы с анионита с использованием раствора десорбента, отличающийся тем, что сорбцию ведут анионитом Lewatit К 5517, а десорбцию проводят путем подачи через неподвижный слой анионита раствора десорбента со скоростью 0,35-0,46 м/ч при температуре 45-50°С с использованием в качестве раствора десорбента серощелочного раствора с мольным отношением S/NaOH=0,5 и/или щелочного раствора сульфида натрия с концентрацией не ниже 26 г/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургическим ионообменным способам десорбции сурьмы с ионита.

При бактериальном окислении сульфидного золотосодержащего флотоконцентрата окисленные минералы сурьмы, растворенные в сернокислом растворе, сорбируются смолой Lewatit К 5517, с которой сурьму необходимо десорбировать, концентрируя ее в растворе.

Известен способ переработки растворов, содержащих золото и сурьму (Авторское свидетельство СССР № 1331085, C22B 3/44, 3/46, 11/00, опубл. 1995). Отличием способа является то, что из раствора сурьма извлекается обработкой его тиосульфатом натрия с образованием тиосульфатного комплекса сурьмы, с последующим переводом сульфида сурьмы в осадок.

Известен способ переработки растворов, содержащих сурьму и катионы металлов (Патент РФ № 1667386, C22B 3/24, 30/02, опубл. 1994). Отличием способа является перевод катионов металла в фазу катионита, а сурьмы - в фильтрат, из которого она извлекается химическим осаждением.

Недостатком способа является относительно невысокая степень десорбции сурьмы.

Известен способ десорбции сурьмы с анионита путем его обработки десорбирующим агентом, в качестве десорбирующего агента используют сульфидные соединения в количестве, превышающем стехиометрическое на 8-10%. Подачу ведут непрерывно в течение 30-40 мин (SU № 833309, C22B 30/00, опубл 30.05.1981).

Недостатком способа является относительно невысокая степень десорбции сурьмы.

Известен способ извлечения сурьмы из солянокислых растворов ионитом АН-31 с последующей твердофазной десорбцией сурьмы с анионита («Цветные металлы», 1974, № 7, с 38-41).

Недостатком этих способов является относительно невысокая степень десорбции сурьмы с анионита.

Известен также способ извлечения сурьмы из сернокислых растворов, включающий сорбцию на анионите и десорбцию сурьмы с анионита с использованием в качестве раствора десорбента фториды аммония и кислоты (KZ179 В, МПК C22B 30/02, опубл. 20.12.1993).

Недостатком способа является недостаточно высокая концентрация сурьмы в десорбирующем оборотном растворе.

Сорбционное извлечение сурьмы проводят анионитом - Lewatit К 5517, синтезированным фирмой «Lewatit» (слабоосновной анионит, функциональная группа - третичный/четвертичный амин, размер зерна - 0,4-1,25 мм, насыпной вес 680 г/дм³ , плотность 1,03 кг/дм³, общая обменная емкость 1,4 экв/дм³, работает при температуре от +20 до +100°С, рабочий диапазон pH=0÷8, набухание (+20°С) - 17%).

Задачей изобретения является десорбция сурьмы со смолы Lewatit К 5517, концентрирование ее в растворе, который направляется на электролитическое выделение металла.

Поставленная задача решается тем, что в способе десорбции сурьмы из сернокислых растворов, включающем сорбцию на анионите и десорбцию сурьмы с анионита с использованием раствора десорбента, согласно изобретению сорбцию ведут анионитом Lewatit К 5517, а десорбцию проводят путем подачи через неподвижный слой анионита раствора десорбента со скоростью 0,35-46 м/ч при температуре 45-50°С, с использованием в качестве раствора десорбента серощелочной раствор с мольным отношением S/NaOH=0,5 и/или щелочной раствор сульфида натрия с концентрацией не ниже 26 г/л.

Технический результат заявляемого способа заключается в том, что десорбция сурьмы с анионита серощелочным и/или щелочным раствором сульфида натрия, позволяет получить более концентрированный по сурьме элюат (до 40 г/л).

Технический результат заявляемого способа заключается также в том, что использование анионита Lewatit К 5517 обеспечивает максимальную степень извлечения сурьмы, до 92,3%.

После отделения смолы раствор направляют на электролиз. Способ поясняется чертежами, где на:

Фиг.1 - Влияние скорости движения десорбирующего раствора в слое ионита.

Фиг.2 - Зависимость извлечения сурьмы из ионита Lewatit К 5517 в элюат от состава серощелочного раствора (СЩР).

Фиг.3 - Влияние концентрации Na ₂S в щелочном растворе (C_NaOH=40 г/л) на извлечение сурьмы в элюат при десорбции с анионита Lewatit К 5517.

Способ осуществляется следующим образом.

Для определения оптимальных условий десорбции были проведены опыты по десорбции сурьмы с анионита Lewatit К 5517. Смолу после сорбции предварительно.

Таблица 1
Скорость движения в слое смолы, м/ч	0,178	0,213	0,265	0,355	0,530	0,810	1,610	3,200
Продолжительность десорбции, ч	18	15	12	9	6	4	2	1
Извлечение сурьмы в раствор, %	92,5	92,4	92,3	92,3	85,1	70,0	42,3	23,0

промывали водой, раствором серной кислоты, раствором сульфита натрия и раствором щелочи. В качестве десорбента использовали раствор сульфида натрия и/или серощелочной раствор. Десорбцию проводили в динамическом режиме с неподвижным слоем ионита в колонне с водяной «рубашкой». Для исследований взята смола Lewatit К 5517 после отмывки от железа и десорбции мышьяка, содержащая, г/кг сухой смолы: 20,5 Sb; 1,15 As; 2,6 Fe.

Таблица 1 - Влияние скорости движения десорбирующего раствора в слое ионита Lewatit К 5517 на извлечение сурьмы в элюат (температура 45-50°С, мольное отношение S:NaOH=0,5=32 г/л S и 80 г/л NaOH; Т:Ж=1:3).

Для определения скорости движения десорбирующего реагента в слое анионита Lewatit К 5517 (продолжительности десорбции) на извлечение сурьмы в элюат проводили процесс десорбции при температуре 45-50°С; мольном отношении S:NaOH=0,5=32 г/л S и 80 г/л NaOH; и отношении смола к десорбирующему реагенту - Т:Ж=1:3. Результаты исследований представлены в таблице 1 и на Фиг.1.

Как видно из таблицы 1 и Фиг.1 максимальная степень извлечения сурьмы 92,3%

наблюдается при продолжительности десорбции 7-9 часов, при этом оптимальная скорость движения раствора составляет 0,46-0,35 м/ч.

Зависимость степени извлечения сурьмы в элюат при десорбции серощелочным раствором от мольного отношения S/NaOH приведена в таблице 2 и на Фиг.2.

Таблица 2 - Зависимость извлечения сурьмы из ионита Lewatit К 5517 в элюат от состава серощелочного раствора (СЩР) (температура 45-50°С; Т:Ж=1:3; скорость движения раствора внутри слоя ионита 0,4 м/ч; продолжительность 8 ч).

Таблица 2
Мольное отношение S/NaOH в СЩР	0,025	0,125	0,250	0,500	0,750	1,000
Состав СЩР, S/NaOH, г/л	1,65/80	8/80	16/80	32/80	48/80	64/80
Извлечение сурьмы в элюат при десорбции, %	33,2	63,0	82,3	92,3	92,4	90,1

Из приведенных данных (таблица 2 и Фиг.2) видно, что с увеличением мольного отношения S/NaOH от 0,025 до 0,5, извлечение сурьмы в элюат увеличивается с 33,2 до 92,3%. Дальнейшее увеличение мольного отношения не приводит к заметному увеличению извлечения сурьмы, следовательно, оптимальным значением мольного отношения S/NaOH в десорбенте - серощелочном растворе является 0,5.

В качестве десорбента использовали раствор сульфида натрия, так как он обладает следующими преимуществами:

- доступен;

- возможно получение более концентрированных по сурьме элюатов (до 40 г/л);

- меньше расход BaS - регенерирующего электролит реагента;

- меньше капитальные и эксплуатационные расходы на приготовление и хранение реагента.

Влияние концентрации сульфида натрия в щелочном растворе (C _NaOH=40 г/л) на извлечение сурьмы в элюат представлено в таблице 3, на Фиг.3.

Таблица 3 - Влияние концентрации Na₂S в щелочном растворе (C_NaOH=40 г/л) на извлечение сурьмы в элюат при десорбции с анионита Lewatit К 5517 (температура 45-50°С; Т:Ж=1:3; скорость движения раствора внутри слоя ионита 0,4 м/ч; продолжительность 8 ч).

Таблица 3
Концентрация Na2S в десорбирующем растворе, г/л	6,5	13,0	19,5	26,0	39,0	52,0
Извлечение сурьмы в элюат при десорбции, %	43,0	64,8	88,0	92,3	94,1	94,2

Как видно из таблицы 3 и Фиг.3, извлечение сурьмы 92,3% наблюдается при концентрации Na₂S, равной 26 г/л. Дальнейшее увеличение концентрации сульфида натрия в щелочном растворе увеличивает извлечение незначительно, на 2%.

Температура процесса десорбции обусловлена физико-химическими свойствами сорбента. Повышение температуры процесса десорбции приводит к увеличению извлечения сурьмы в элюат, но при этом снижается механическая и химическая стойкость анионита Lewatit К 5517. Оптимальная температура процесса десорбции принята 45-50°С.

При извлечении сурьмы в элюат до 92,3% происходит ее концентрирование в растворе, который направляется на электролитическое выделение металла.