початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2260063

Екстрагенти ДЛЯ ВИЛУЧЕННЯ МЕТАЛІВ І СПОСІБ ЙОГО ОДЕРЖАННЯ

Ім'я винахідника: Семеній Валерій Якович (UA); Коряків Володимир Борисович (UA); Пінчук Олександр Михайлович (UA)
Ім'я патентовласника: Семеній Валерій Якович (UA)
Адреса для листування: 02218, г. Киев, ул. Райдужна, 69, кв.43, В.Я. Семеній
Дата початку дії патенту: 2003.10.15

Винаходи відносяться до галузі хімії фосфорорганічних сполук, а саме до екстрагентів для вилучення металів, і можуть бути використані в хімічній промисловості при виробництві екстрагентів, в гідрометалургії кольорових, рідкісних, рідкісноземельних металів, урану і при переробці ядерного палива.

Технічним результатом є створення екстрагента шляхом підбору компонентів, які мають у своїй сукупності синергетичне дію, що дозволяє досягти високий коефіцієнт поділу і високу ємність по витягується металу. Для цього екстрагент для вилучення металів містить ді- (2-етилгексил) фосфорну кислоту і додатково містить трис- (2-етилгексил) фосфат при співвідношенні зазначених компонентів (0.5-1.25): 1. Спосіб отримання екстрагента включає додаток до 2-етілгексанол хлорокиси фосфору при їх співвідношенні (4,5-5,1): 2,0, і при параметрах, визначених досягненням повноти проходження реакції, після чого реакційну суміш витримують до повного видалення утворився хлороводню, потім до отриманої суміші додають 1 моль води, витримують суміш до повноти гідролізу. Потім суміш промивають і відокремлюють водний шар від органічного залишку, що містить ді-2- (етилгексил) фосфорну кислоту і трис- (2-етилгексил) фосфат.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до галузі хімії фосфорорганічних сполук і гідрометалургії. Воно стосується способу отримання екстрагента - сінергетной суміші:

в мольному співвідношенні (0.5-1.25): 1.0 і способу використання її в гідрометалургії кольорових, рідкісних, рідкісноземельних, уранових металів і при переробці відпрацьованого ядерного палива.

Відомі фосфорорганічні екстрагентів: трибутилфосфат (ТБФ), (С ₄ Н ₉ O) ₃ РО і ди- (2-етилгексил) фосфорна кислота (Д2ЕГФК) (Д-2), які широко використовуються в гідрометалургії [1-3].

Найближчим аналогом винаходу за сукупністю суттєвих ознак, призначенням до екстрагенту і способу його отримання є [7] SU 480716 (МПК С 01 F 9/08, опубл. 03.11.1975), в якому описані екстрагент для вилучення металів, що містить ді- (2 -етілгексіл) фосфорну кислоту і спосіб отримання екстрагента для вилучення металів, що містить ді- (2-етилгексил) фосфорну кислоту, з додатком до спирту хлорокиси фосфору. Однак одержуваний за цим способом екстрагент не містить тріалкілфосфата, що позначається на відносно низькій ємності по витягується металу. Крім того, спосіб малотехнологічен.

Недоліком є ​​і необхідність попереднього отримання окремих складових ТБФ і Д-2 в окремих хімічних процесах, а й низький коефіцієнт розподілу і низька ємність по витягується елементу.

Недоліки прототипу усуваються пропонованим винаходом.

Технічним результатом винаходу є розробка одностадійного технологічного способу отримання сінергетного екстрагента і збільшення коефіцієнта поділу і ємності по витягується металу на 20-25%. Технічний результат досягається тим, що екстрагент для вилучення металів, що містить ді- (2-етилгексил) фосфорну кислоту, додатково містить трис- (2-етилгексил) фосфат при співвідношенні компонентів (0.5-1.25): 1 в молях, а й тим, що його використовують для екстракції кольорових, рідкісних і рідкісноземельних металів і урану. і способом отримання екстрагента для вилучення металів, що містить ді- (2-етилгексил) фосфорну кислоту, що включає додаток до спирту хлорокиси фосфору і відрізняється тим, що до 2-етілгексанол додають хлорокис фосфору при їх співвідношенні (4.5-5.1): 2.0, і при параметрах, визначених досягненням повноти проходження реакції, після чого реакційну суміш витримують до повного видалення утворився хлороводню, потім до отриманої суміші додають 1 моль води, витримують суміш до повноти гідролізу, потім суміш промивають і відокремлюють водний шар від органічного залишку, що містить ді- (2 -етілгексіл) фосфорну кислоту і трис- (2-етилгексил) фосфат, при цьому до 2-етілгексанол додають хлорокис фосфору при тиску 50-70 мм рт.ст., температурі (10 ± 5) ° С протягом 1-1,5 години; отриману реакційну суміш витримують при тиску 50-70 мм рт.ст., температурі (10 ± 5) ° С протягом 2-3 годин; реакційну суміш після витримки при температурі (10 ± 5) ° С витримують при температурі 45-55 ° С протягом 2-3 годин; промивку реакційної суміші здійснюють сольовим реагентом.

Після промивання реакційної суміші 10-20% розчином кухонної солі і відділення водного шару в органічному залишку отримують сінергетний екстрагент (Т-2: Д-2) в мольному співвідношенні (0.5-1.25): 1.0. Вихід (90-95)%. Готовий продукт, що містить 1-5% моно- (2-етилгексил) фосфорної кислоти, використовують в екстракційному процесі.

Отримання екстрагента проводять при взаємодії 2-етілгексанол з хлорокисью фосфору з рівняння:

Характерною особливістю синтезу сінергетного екстрагента є те, що, регулюючи співвідношення в молях 2-етілгексанол і хлорокиси фосфору, можна отримувати сінергетную суміш Т-2: Д-2 різного складу в молях (1: 1), (1: 2), (1 : 3). Це важливо в тому сенсі, що, наприклад, для екстракційного поділу З і Ni використовують суміш 10-30% розчину Д-2 і 5% розчину Т-2 в гасі (стор.166 [6]). При екстракції ванадію використовують суміш 6% розчину Д-2 і 3% розчину Т-2 в гасі, відокремлюючи його від урану, заліза, молібдену (стор. 291 [6]). Екстракційний поділ урану, торію, рідкісних земель, заліза, кальцію, алюмінію успішно здійснюється екстрагентом 0.1 М Д-2 і 0.1 М ТБФ в гасі (стр.299 [6]). Використання сінергетной суміші Т-2: Д-2 в співвідношенні 0.1 М в гасі дозволяє досягти аналогічних результатів.

При проведенні порівняльних дослідів по екстракції використовували Д-2, ТБФ (аналоги), сінергетную суміш Д-2 + ТБФ (стр.257 [6]) і сінергетную суміш Д-2 + Т-2 (предмет винаходу). Розчини екстрагентів готували на освітлювальному гасі «КО-30» (органічна фаза).

Для екстракції урану використовували розчини наступного складу: H 2 SO 4 0.1-300 г / л, HNO 3 0-30 г / л, Fe 3+ 0-10 г / л, 0.8-30 г / л (водна фаза). У процесі досліджень визначали вилучення урану і поділ уран / залізо (III). Екстракцію проводили в протівоточном режимі в 6-камерному змішувачі-відстійнику (обсяг камери змішувача 0.5 л, отстойной камери 2.5 л, продуктивність за сумою фаз у всіх випадках становила 10.5 л / год). У всіх випадках співвідношення фаз В: 0 = 4: 3. Ізотерми екстракції знімали методом перехресного струму. Швидкість розшаровування фаз визначали за швидкістю виділення водної фази після зупинки мішалки.

Ізотерми екстракції урану представлені на кресленні, концентрації урану і заліза (III) в насиченій органічної фазі, а й швидкості розшаровування представлені в таблиці 1.

Як випливає з даних креслення і табл.1, в подвійних сумішах з Д-2 трис- (2-етилгексил) фосфат суттєво покращує технологічні характеристики сінергетного екстрагента - ємність органічної фази по урану зростає на 20-30%, коефіцієнт поділу U / Fe і зростає на 20%, крім того, поліпшується розшарування, освіту "третьої" фази при екстракції не відзначено в жодній із зазначених систем.

Методика і результати експериментів по реекстракції урану і отримання U ₂ О _3.

Уран з насичених проб екстрагента реекстрагіровалі 10% (NH ₄₎₂ СО ₃ + 3% NH ₄ NO ₃ (O: В = 3: 1, Т = 35 ° С, = 1 година). Після реекстракції фази розділяли в ділильної воронці, кристали аммонійуранілтрікарбоната (Аутка) відокремлювали від маточного розчину і промивали реекстрагірующім розчином, який був попередньо насичений нітратом уранілу до рівноважної концентрації.

Ступінь реекстракції розраховували за залишковою концентрації урану в органічній фазі. Для всіх вивчених екстрагентів величини ступеня реекстракції знаходилися в інтервалі 99.2-99.6%.

Проби промитого Аутка прокаливали при Т = 700 ° С ( = 1 година), отриману окис-закис урану аналізували на вміст фосфору і заліза, так як саме ці елементи є основними лімітуючими домішками в U ₃ O ₈ - залізо в значних кількостях завжди присутня в промислових товарних розчинах, джерелом фосфору можуть бути і самі фосфорорганічні екстрагентів. Результати аналізів зразків окису-закису представлені в таблиці 2.

Таким чином, випробувані екстрагентів забезпечують отримання U ₃ O ₈ необхідного ступеня чистоти. Тріс-2-етілгексілфосфат за своїми технологічними якостями істотно перевершує ТБФ. Змішаний екстрагент Д-2 + Т-2 має ємність по урану на 20-30% більше, ніж Д-2 + ТБФ, а й підвищену селективність вилучення. Швидкість розшаровування не гірше, ніж в системі з Д-2 + ТБФ.

У всіх випадках, в результаті реекстракції виходить окис-закис урану потрібного ступеня чистоти за основними лімітуються домішкам.

Екстракційний поділ кобальту і нікелю з сірчанокислотних розчинів проводилося сінергетной сумішшю Д-2 + ТБФ = 10-30%: 5% прототип в гасі (стор.166 [6]). Вихідні сернокислотниє розчини мали рН - 5-6. Співвідношення Co / Ni в водної фазі 1: 1. Екстракція велася при температурі 60 ° С. Отримано 95.7% витяг кобальту при співвідношенні в органічній фазі Co / Ni = 17.4. Використання сінергетной суміші Т-2: Д-2 = 0.5-1.0 в молях (або 4% розчин Т-2 і 10% розчин Д-2) в гасі дозволило досягти поділу Co / Ni = 18.6 при добуванні кобальту в органічну фазу 96% .

Під час вилучення ванадію з шламів чавунно-ливарного виробництва і нафтової золи, урано-ванадієвих руд, титано-залізистих магнезитів отримують сірчанокислий розчини. В результаті нагрівання їх з пороші заліза ванадій переходить в 4-валентний стан.

Екстракцію ведуть в шести ступенях змішувача відстійника, застосовуючи розчин 6% Д-2 і 3% ТБФ в гасі (стр.291 [6]) (прототип). Реекстракції ведуть в 4-х ступенях сірчаною кислотою концентрації 140 г / л при температурі 38-50 ° С. Реекстракт містить 55-65 г / л V ₂ O _5. Ванадій переводять в форму гексаванадата натрію (червоного кеку), який прокаливанием переводять в 98% пентаоксид ванадію.

Використання в цьому процесі сінергетной суміші Т-2 - Д-2 дає аналогічні результати.

Приклад 1. Синтез сінергетного екстрагента Т-2-Д-2 (співвідношення 1: 1)

У 4-горло 0.5 л скляний реактор з мішалкою, термометром, крапельної воронкою, барбатером повітря, пропущеного через трубку з фосфорним ангідридом, і штуцером для підключення вакууму завантажують 150 г 2-етілгексанол. Реактор охолоджують до температури + 5 ° С і при перемішуванні і ПІДДУВ сухого повітря через барбатер під вакуумом 50-70 мм.рт.ст. протягом години додають 36.6 мл хлорокиси фосфору. Після закінчення додавання реакційну суміш витримують в тих же умовах 2 години, потім температуру маси підвищують до 45-55 ° С і витримують в цих умовах ще 2 години.

Після цього в реактор при температурі 45-55 ° С додають 10 мл води і витримують 1 годину. Реакційну суміш охолоджують до температури 20-25 ° С, додають 100 мл 10% водного розчину NaCl, перемішують і після відшаровування поділяють. Органічний залишок промивають 100 мл води і відокремлюють.

В органічному залишку 145 г сінергетной суміші трис- (2-гексілетіл) фосфату і ди- (2-етилгексил) фосфорної кислоти.

Вихід 95.7%.

Аналіз: Д-2 - 37.5%, моно-2ЕГФК - 2.8%, 2-етілгексанол - 5.2%, трис- (2-етилгексил) фосфат - 54.5%.

Співвідношення: (Т-2: Д-2) = (0.11: 0.1) г / моль.

Хім. зрушення по ЯМР: Т-2 ³¹ Р - 1.200 М.Д .; Д 2 - ³¹ Р - 0.7 М.Д .; моно-2ЕГФK ³¹ P - (-10.79 М.Д.)

Приклад 2. Синтез сінергетного екстрагента Т-2 ÷ Д-2 (співвідношення 0.5: 1).

Синтез проводили на установці, як описано в прикладі 1. Співвідношення реагентів в молях використовували 2-етілгексанол: хлорокис фосфору 4.66: 2. У реактор завантажують 150 г 2-етілгексанол, охолоджують його до температури + 5 ° С і при перемішуванні і ПІДДУВ сухого повітря через барбатер, під вакуумом 50-70 мм рт. ст. протягом 1 год додають 45 мл хлорокиси фосфору. Після закінчення додавання реакційну суміш витримують в тих же умовах 3 ч, потім температуру підвищують до 45-55 ° С і витримують ще 2 ч в цих умовах. Після цього в реактор при температурі 45-55 ° С поступово додають 10 мл води і витримують 1 год. Після охолодження до температури 20-25 ° С реакційну суміш промивають (2 × 50 мл) 10% розчином NCl, потім (2 × 50 мл ) 5% розчином бікарбонату амонію і водою. Після витримування органічного залишку в вакуумі при температурі 60-80 ° С протягом 1.5-2 ч отримують сінергетную суміш складу Т-2: Д-2 = 0.5: 1 в молях, вихід 162 г (91%).

Аналіз: Д-2 58.1%, Т-2 32%, «-етілгексанол - 3.2%, моно-2ЕГФК - 4.7%, 2-етілгексілхлорід - 1.9%.

Хімсдвігі ³¹ Р відповідають прикладу 1.

Приклад 3. Екстракція урану із застосуванням екстрагентів

Екстракція проводилася в 6-камерному екстракторі, як описано вище. Розчини готували на освітлювальному гасі марки «КО-30» (органічна фаза).

Уран екстрагували з промислового розчину наступного складу: U - 15/8 г / л, Fe ³⁺ - 1.45 г / л, H ₂ SO ₄ - 125 г / л, HNO ₃ - 12 г / л (водна фаза).

У процесі досліджень визначали вилучення урану і поділ уран / залізо III.

а) Екстрагент 0.14 М Д2ЕГФК (аналог)

Насичений екстрагент - 8.65 г / л U, 48 мг / л Fe ^3+, рафінат - 9.3 г / л U. Витяг U в ОФ - 41.1%, коефіцієнт поділу U / Fe = 19.8.

б) Екстрагент 0.14 М Д2ЕГФК + 0.14 М ТБФ (прототип)

Насичений екстрагент - 15.6 г / л U, 0.04 мг / л Fe ^3+, рафінат -4.11 г / л U. Витяг U в ОФ - 74%, коефіцієнт поділу U / Fe = 35800

в) Екстрагент 0.14 М Д2ЕГФК + 0.14 М Т2ЕГФ (предмет винаходу).

Насичений екстрагент - 20.6 г / л U, 0.02 мг / л Fe ^3+, рафінат - 0.34 г / л U. Витяг U в ОФ - 97.8%, коефіцієнт поділу U / Fe = 94600.

Приклад 4. Екстракційний поділ кобальту і нікелю з сірчанокислих розчинів проводилося сінергетной сумішшю Д-2: ТБФ = (10-30)%: 4% в гасі (прототип) в порівнянні з сінергетной сумішшю Д-2: Т-2 (предмет винаходу).

Вихідні сірчанокислий розчини мали рН 5-6. Співвідношення Co / Ni в водної фазі 1: 1. Екстракція проводилася при температурі 60 ° С. Отримано 95.7%, витяг кобальту при співвідношенні в ОФ Co / Ni = 17.4.

Використання сінергетной суміші Д-2: Т-2 = (0.5: 1) в молях (або 10% розчин Д-2 і 4% розчин Т-2) в гасі дозволило досягти поділу Co / Ni = 20.6 в ОФ, при добуванні кобальту 96% в ОФ.

Таким чином, пропоноване винахід має ряд переваг. По-перше, екстрагент забезпечує високу витяг металу в ОФ і більш високий коефіцієнт розділення металів, що представляє економічну вигідність.

Крім того, спосіб отримання екстрагента є одностадійним, що спрощує його технологію виробництва і дає істотний економічний ефект.

ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Burger LL, Wagner RM Chem. Engng. Data Series, 3, 2, 310 (1958).

2. А.с. СРСР 202101, 14.09.1967.

3. «Сучасна радіохімія», Вдовенко В.М. М .: Атомиздат, 1969, с.106.

4. Coleman CF, Blake CA, Brown KB, Talanta. 9, 3, 297 (1962).

5. «Сучасна радіохімія», Вдовенко В.М. М .: Атомиздат, 1969, с.116].

6. Г.М.Рітчі, А.В.Ешбрук, «Екстракція» М .: Металургія, 1983, с.166, 257, 291, 299.

7. Близнюк Н.К., Протасова Л.Д., Клопкова Р.С., SU 480716 (МПК С01 F 9/08, опубл. 03.11.1975).

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Екстрагент для вилучення металів, що містить ді- (2-етилгексил) фосфорну кислоту, що відрізняється тим, що додатково містить трис- (2-етилгексил) фосфат при співвідношенні компонентів (0.5-1.25): 1.0 в молях.

2. Екстрагент по п.1, що відрізняється тим, що його використовують для екстракції кольорових, рідкісних, рідкісноземельних металів і урану.

3. Спосіб отримання екстрагента для вилучення металів, що містить ді- (2-етилгексил) фосфорну кислоту, що включає додаток до спирту хлорокиси фосфору, який відрізняється тим, що до 2-етілгексанол додають хлорокис фосфору при їх співвідношенні (4.5-5.1): 2.0 і при параметрах, визначених досягненням повноти проходження реакції, після чого реакційну суміш витримують до повного видалення утворився хлороводню, потім до отриманої суміші додають 1 моль води, витримують суміш до повноти гідролізу, потім суміш промивають і відокремлюють водний шар від органічного залишку, що містить ді- (2 -етілгексіл) фосфорну кислоту і трис- (2-етилгексил) фосфат.

4. Спосіб за п.3, що відрізняється тим, що до 2-етілгексанол додають хлорокис фосфору при тиску 50-70 мм рт.ст., температурі (10 ± 5) ° С протягом 1-1,5 год.

5. Спосіб за п.4, що відрізняється тим, що отриману реакційну суміш витримують при тиску 50-70 мм рт.ст. і температурі (10 ± 5) ° С протягом 2-3 год.

6. Спосіб за п.5, що відрізняється тим, що реакційну суміш після витримки при температурі (10 ± 5) ° С витримують при температурі (45-55) ° С протягом 2-3 год.

7. Спосіб за п п.п.3-6, що відрізняється тим, що промивання реакційної суміші здійснюють сольовим реагентом.

Версія для друку
Дата публікації 15.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів