Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Следует отметить, что коэффициент распределения циркония после первого контакта ничтожно мал, однако на 5-м контакте исчерпывания он достигает 8 , 6 , что вполне приемлемо для производственного процесса извлечения Zr. Экстракция циркония амином из кислых растворов возможна, если этот элемент находится в растворе в виде простого или комплексного аниона. Цирконий в сернокислых растворах образует, по -видимому, комплексный ион типа [(R 3 NH) 2 SO4]2-, экстракцию которого третичными аминами можно представить следующим образом [3, 4]: R 3 N + H 2 SO 4 5 (RsNH) 2 SO 4 (RsNH) 2 SO 4 + [ZrO(SO 4 ) 2 ]2- 5 (R 3 NH 2 )ZrO(SO 4)2 + (SO 4 )2-. Для проверки этого предположения был проведен опыт по извлечению циркония из раствора, в котором концентрация серной кислоты равнялась 346 г/л. На рис. 2 представлены графики, на основании которых можно оценить, как концентрация серной кислоты влияет на степень извлечение ZrO2. Для удобства сравнения кривых концентрация серной кислоты (рис. 2, ряд 1) во всех точках уменьшена в 10 раз. Сопоставляя две кривые, можно отметить, что интенсивность извлечения циркония после первого исчерпывания практически идет по прямой, т. е. с постоянной скоростью вплоть до последнего 5-го контакта, после которого в рафинате остается около 0,5 г/л ZrO2. После первого исчерпывания концентрация кислоты падает до ~ 190 г/л. На графике она отмечена как 18,77 г/л, т. е. на самом деле 187,7 г/л. Затем начинается активное извлечение ZrO 2 с одновременным снижением концентрации кислоты. Вероятно, в течение первого контакта триоктиламин «заряжается» серной кислотой, образуя соль (R 3 NH) 2 SO 4 , а затем, начиная со 2-го контакта, начинается активный процесс извлечения Zr. Рис. 2. Изменение концентрации H 2 SO 4 (ряд 1) и ZrO 2 (ряд 2) в процессе исчерпывания Это происходит, когда концентрация кислоты становится меньше 190 г/л. Учитывая особенность экстракционного механизма, был приготовлен раствор, имевший следующий состав, г/л: Na2O — 38,8; K2O — 1,6; Fe 2 O 3 — 8,5; MnO — 6,3; MgO — 0,3; AbO 3 — 10,3; Nb 2 Os — 1,0; ZrO 2 — 29,9; TiO 2 — 5,4; H 2 SO 4 — 190,0. С новым раствором были проведены опыты по исчерпыванию, которые показали, что коэффициент распределения циркония уже после 3-го контакта достигает 10, скорость расслаивания не превышает 4 мин. На рисунке 3 изображена пилотная установка, представляющая собой физическую модель промышленного экстрактора. Пилотная установка состоит из 14-ступенчатого экстрактора типа смеситель- отстойник и 4 дозаторов, снабженных электромеханическими регуляторами расхода. Смесительные камеры снабжены турбинными мешалками, скорость вращения которых можно регулировать в широком диапазоне — от 0 до 1500 об/мин с помощью электродвигателя постоянного тока. На рисунке 3 показана технологическая схема, на основе которой реализовывался непрерывный противоточный процесс извлечения и разделения металлов из растворов сернокислотного разложения ЭК. Процесс проходил в режиме противотока. Экстрактор разделен на три стадии: 1-я стадия — 7-ступенчатая экстракция; 2-я стадия — 4-ступенчатая реэкстракция; 3-я стадия — стадия восстановления экстрагента на 3 ступенях. 368