Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

Введение Кобальт и никель имеют широкое применение в различных сферах, включающих электронику, аэрокосмическую промышленность и производство аккумуляторов [1]. Это создает необходимость в разработке селективных гидрометаллургических методов извлечения и разделения этих металлов. Для разделения кобальта и никеля, а также отделение их от примесей широко используются метод жидкостной экстракции. Преимуществами экстракции являются непрерывность процесса, высокая селективность, высокая степень очистки, возможность полной автоматизации процесса. В работах [2, 3] показано, что Д2ЭГФК, PC - 8 8 A и Cyanex 272 успешно применяются для экстракции кобальта и никеля. Однако стоит отметить, что значительно большие коэффициенты разделения наблюдается при использовании фосфиновых кислот, что подтверждено авторами работы [4]. Особое внимание уделяется тому, что бис-(2,4,4-триметилпентил) фосфиновая кислота (Cyanex 272) Cyanex 272 эффективна для разделения кобальта и никеля, причем в органическую фазу извлекается кобальт [5]. В условиях совместного нахождения металлов в растворе кобальт извлекается эффективнее, по сравнению с растворами, содержащими только кобальт. По-видимому, лучший коэффициент разделения обусловлен образованием более сильной координационной связи экстрагента с ионом кобальта. Кроме того, применение Cyanex 272 позволяет селективно извлечь кобальт, никель и марганец из растворов, помимо этого, система быстро расслаивается, без образования межфазных эмульсий [ 6 ]. Целью настоящей работы является изучение экстракции цветных металлов фосфорорганическими кислотами из растворов, содержащих кобальт, никель, марганец. Р е зу л ь т а ты исследований В настоящей работе была исследована возможность экстракционного разделения цветных металлов (кобальт, никель и марганец) промышленными экстрагентами — 3 0 %-й ди- 2 -этилгексилфосфорной кислотой (Д2ЭГФК) и 50-й бис-(2,4,4-триметилпентил) фосфиновой кислотой (Cyanex 272). В качестве разбавителя использовался керосин. Д2ЭГФК предварительно очищали от примесей М2ЭГФК. Исследования проводили на модельных сернокислых растворах сложного солевого состава, содержащих по 0,03 М каждого элемента из списка — Ni, Ci, Mn, (Cu). Соотношение органической фазы к водной составляло 1 : 1 . Анализ содержания металлов в исследуемых растворах проводили оптической эмиссионной спектрометрией с индуктивно связанной плазмой на установке iCAP 6300 (Thermo Fisher Scientific) по ГОСТ 4465-2016 в ИАСЦ АО «Гиредмет». Концентрацию экстрагента определяли потенциометрическим титрованием на лабораторном рН-метре (рН-410). На первом этапе работы была изучена кинетика экстракции цветных металлов Д2ЭГФК и Cyanex 272. Установлено, что независимо от извлекаемого элемента (никель, кобальт или марганец) время наступления равновесия в системе с Д2ЭГФК не превышает 15 мин, а с Cyanex 272 не превышает 10 мин. Увеличение времени контакта фаз до 6 ч не приводит к росту концентрации металлов в органической фазе. Известно, что емкость фосфорорганических кислот можно повышать за счет их омыления [7]. Данную операцию проводили водным раствором аммиака («Х.Ч.» ГОСТ 3760-79), его содержание изменяли от 0 до 30 моль. %. Согласно литературным данным реакция омыления (1) может быть описана уравнением [7]: H 2 A 2 орг. + NH 4 OHводн. ^ Ш + ^ о р г . + H 2 Oводн.. ( 1 ) Установлено, что в процессе омыления увеличивается вязкость экстрагента — как Д2ЭГФК, так и Cyanex 272, что вероятно связано с их пересыщением. Кроме того, наблюдается образование межфазных осадков при повышении степени омыления: для Д2ЭГФК > 10 %, для Cyanex 272 > 25 %. При экстракции из смешанных сернокислых растворов раствором Д2ЭГФК в органическую фазу в первую очередь извлекается марганец. При омылении Д2ЭГФК коэффициент распределения марганца увеличивается более чем в 1 0 раз (рис. 1 ). Методом насыщения была изучена емкость экстрагента. Установлено, что в неомыленной форме емкость Д2ЭГФК не превышает 3 г/л, а при повышении степени омыления до 10 % емкость по целевому Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 137-141. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 137-141. 138 © Скуратова Е. А., Королева Е. О., Юрасова О. В., Терешенков А. В., Петрикова Н. В., 2025