ОАО «Институт «Гинцветмет», Москва, Россия:

Э. И. Гедгагов, зав. лабораторией металлургии и обогащения, эл. почта: egedgagov@gmail.com

ТОО «КазГидроМедь», Караганда, Казахстан:
С. В. Захарьян, зав. исследовательской лабораторией, эл. почта: szakharyan@yandex.ru
И. В. Терентьева, геолог, эл. почта: irina_ter64@mail.ru
А. У. Серикбай, инженер-исследователь исследовательской лаборатории, эл. почта: shakeev1986@mail.ru

Разработана технология глубокой очистки кобальтовых растворов от никеля и сопутствующих металлов-примесей, основанная на использовании хелатообразующего сорбента, обладающего высокой селективностью по отношению к катионам никеля в растворах с преобладающей концентрацией никеля. Приведены результаты лабораторных исследований и пилотных испытаний процесса глубокой очистки серно- и азотнокислых кобальтовых растворов от примеси никеля с использованием хелатообразующего сорбента. Показано, что слабоосновный анионит Lewatit MonoPlus TP 220 с функциональными группами биспиколиламина и с дополнительной модификацией обеспечивает требуемую степень очистки от никеля. Установлены основные параметры процесса очистки в динамическом варианте проведения процесса: скорость пропускания раствора через плотный слой ионита 4–12 уд. об./ч, температура 20–30 ^оС, крупность зерен сорбента 0,5 мм. Показано, что максимальная степень очистки кобальтового раствора от примеси никеля достигается при рН 0,65–2,2. Установлено также влияние концентрации кобальта в очищаемом растворе на длину рафинировочного участка выходной кривой сорбции никеля. Кинетические исследования подтвердили высокую скорость установления равновесия в системе ионит – раствор, что отражается на угле наклона выходной кривой сорбции никеля из технологического раствора. Разработаны условия вытеснительной промывки насыщенного ионита от макрокатиона кобальта с применением так называемого метода фронтально-градиентной очистки непосредственно фазы насыщенного ионита. Этот прием обеспечивает количественное удаление металлов-примесей из фазы хелатообразующего ионита. Предложены условия десорбции никеля с насыщенного анионита с достижением низкой остаточной емкости в смоле после десорбции, позволяющей использовать партию сорбента многократно. Разработан двухстадийный противоточный процесс сорбционной очистки от никеля, основанный на динамике сорбции в плотном слое ионита, который обеспечивает требуемую чистоту товарных соединений кобальта. В качестве аппаратов для сорбционного метода очистки предложены колонны с неподвижным слоем сорбента, которые обеспечивают минимальные потери сорбента в процессе повторяющихся циклов сорбции – десорбции.

1. Гедгагов Э. И., Захарьян С. В. Совершенствование технологии и аппаратуры получения тугоплавких металлов на основе использования модифицированных и наноструктурированных сорбентов // Новые материалы и технологии глубокой переработки сырья — основа инновационного развития экономики России : тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. — Москва, 26–27 июня 2012.
2. Херинг Р. Хелатообразующие ионообменники / пер. с нем. — М. : Мир, 1971. — 280 с.
3. Rosato L., Harris G. B., Stanley R. W. Separation of nickel from cobalt in sulfate medium by ion exchange // Hydrometallurgy. 1984. Vol. 13, No. 1. P. 33–44.
4. Jeffer T. N., Harvey M. R. Cobalt recovery from copper leach solutions. — US, Bur. Mines, 1985. — 16 p.
5. Резник И. Д., Соболь С. И., Худяков В. М. Кобальт. Т. II. — М. : Машиностроение, 1995. С. 205.
6. Балакин С. М., Худяков И. Ф., Скороходов В. И., Балакин В. М., Ильичев С. Н., Алексеев А. Г., Дигерт Л. Г. Применение селективных комплексообразующих ионитов в гидрометаллургии кобальта // Тез. докл. Всесоюзного совещания «Современные аспекты синтеза и производ ства ионообмен ных материалов». — М. : Союзхимпласт, 1986. С. 56, 57.
7. Маслова М. В., Герасимова Л. Г. Влияние химического модифицирования на структуру и сорбционные свойства фосфатов титана // Журнал прикладной химии. 2011. Т. 84. Вып. 1. С. 3–9.
8. Лукиша Т. В., Адеева Л. Н., Борбат Л. Н. Исследование кинетики сорбции ионов скандия из солянокислых растворов хелатной смолой Purolite S-957 // Томский научный вестник. 2012. № 3. С. 312–314.
9. Аймбетова И. О., Устимов А. М., Бахов Ж. К., Сейсенбаев Ф. Е., Тулекбаева Ф. К. Как извлечь редкоземельные металлы из техногенных растворов урановой промышленности // Редкие земли. 2014. № 3. С. 126–131.
10. Cuiping Wang, Jingting Liu, Zhiyuan Zhang, Bao Lin Wang, Hongwen Sun. Adsorption of Cd (II), Ni (II), and Zn (II) by Tourmaline at Acidic Conditions: Kinetics, Thermodynamics, and Mechanisms // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2012. Vol. 51, No. 11. P. 4397–4406.
11. Unuabonah E. I., Olu-Owolabi B. I., Omolehin E. B., Adebowale K. O. SARK: A Novel Composite Resin for Water Treatment with Very High Zn²⁺, Cd²⁺, and Pb²⁺ Adsorption Capasity // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2013. Vol. 52, No. 2. P. 578–585.
12. Taraba B., Vesela P. Sorption of Lead (II) Ions on Natural Coals and Activated Carbon: Mechanistic, Kinetic, and Thermodynamic Aspects // Energy Fuels. 2016. Vol. 30, No. 7. P. 5846–5853.
13. Roine A. Outokumpu HSC Chemistry for Windows. Chemical Reaction and Equilibrium Software with Extensive Thermochemical Database. — Pori : Outokumpu Research OY, 2006. — 448 p.
14. Kamio E., Matsumoto M., Kondo K. Extraction mechanism of rare metals with microcapsules containing organophosphorus compounds // Journal of Chemical Engineering of Japan. 2002. Vol. 35, No. 2. P. 178–185.
15. Maslova M. V., Gerasimova L. G. Sorption of non-ferrous metal cations on hydrated titanium dioxide // Non-ferrous Metals. 2017. No. 2. P. 27–32. DOI: 10.17580/nfm.2017.02.05.
16. Gerasimova L. G., Nikolaev A. I., Maslova M. V., Shchukina E. S. Synthesis of a titanium (IV)-based sorbent and potentialities of its usage for extracting cations of non-ferrous metals // Non-ferrous Metals. 2017. No. 2. P. 32–36. DOI: 10.17580/nfm.2017.02.06.