ПРИМЕНЕНИЕ ЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТ ПРИМЕСЕЙ РАСТВОРОВ НИКЕЛЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА АО «КОЛЬСКАЯ ГМК»

Аннотация: Проведены исследования экстракционного извлечения примесей Ca(II), Mg(II) и B(III) из растворов никелевого производства АО «Кольская ГМК». В качестве экстрагентов использовали ди-2-этилгексилфосфорную кислоту (Д2ЭГФК), ди-(2,4,4-триметилпентил)фосфиновую кислоту (Cyanex 272), триалкиламин (ТАА), трибутилфосфат (ТБФ), алифатические спирты: октанол-1, 2-этилгексанол и побочный продукт его производства – тяжелый продукт ректификации 2-этилгексанола (ТПРД). Для оценки влияния условий извлечения примесей из растворов проведены лабораторные исследования влияния кислотности водной фазы, концентрации экстрагентов, состава органических смесей на их экстракционную способность. По результатам работы определены оптимальные концентрации индивидуальных экстрагентов Д2ЭГФК и Cyanex 272 (по 20 об.%) в растворителе Escaid 100 и состав смеси 15 об.% Д2ЭГФК + 5 об.% Cyanex 272 при извлечении Ca(II) и Mg(II). Индивидуальная Д2ЭГФК преимущественно экстрагирует кальций (II): извлечение 62 % Са(II) и 15 % Mg(II), а Cyanex 272 – магний (II): извлечение 59 % Mg(II) и 20 % Са(II). Показано, что экстракционная смесь обладает более высокими показателями, чем индивидуальные экстрагенты, для извлечения Са(II) и Mg(II) из никелевых растворов в области значений pH = 3,0÷3,5, при которых соэкстракция Ni(II) незначительна. С ростом величины рН извлечение Са(II) снижается вследствие возрастающей экстракции никеля и вытеснения им кальция из органической фазы. Установлено, что высокую экстракционную способность по отношению к B(III) проявляют смесь 40 % ТАА + 60 % 2-октанон и ТПРД: степень извлечения бора составляет 60,7 и 74,5 % соответственно. Представлены результаты экстракционной очистки никелевого электролита АО «Кольская ГМК» экстракционной смесью в Ni-форме для исключения корректировки pH на каждой ступени процесса. По результатам выполненных исследований рекомендована технологическая схема получения чистых растворов NiSO4 с остаточным суммарным содержанием В(III), Cа(II), Mg(II) и Cl– £ 0,010 г/дм3 .

1. Корнеев С.И. Никель и электромобиль — совместные проекты. Цветные металлы. 2018. No. 7. С. 19—26.

2. Гиндин Л.М. Экстракционные процессы и их применение М.: Наука, 1984.

3. Касиков А.Г., Дьякова Л.В., Хомченко О.А. Экстракционная технология получения чистого сульфата никеля из растворов никелевого производства Кольской ГМК. Химическая технология. 2021. Т. 22. No. 1. С. 30—35.

4. Pashkov G.L., Grigorieva N.A., Pavlenko N.I., Fleitlikh I.Y., Nikiforova L.K., Pleshkov M.A. Nickel (II) extraction from sulphate media with bis (2,4,4-trimethylpentyl) dithiophosphinic acid dissolved in nonane. Solvent Extr. Ion Exch. 2008. Vol. 26. No. 6. Р. 749—763. DOI: 10.1080/07366290802495192.

5. Huang T.C., Tsai Т.H. Extraction of nickel from sulfate solutions by (2-ethylhexyl) phosphoric acid dissolved in kerosene. Industr. Eng. Chem. Res. 1989. Vol. 28. Р. 1557— 1561. DOI: 10.1021/ie00094a022.

6. Buch А., Stambouli М., Pareau D., Durand G. Solvent extraction of nickel (II) by mixture of 2-ethylhexanal oxime and bis(2-ethylhexyl) phosphoric acid. Solvent Extr. Ion Exch. 2002. Vol. 20. No. 1. Р. 49—66. DOI: 10.1081/ SEI-100108824U.

7. Chauhan S., Patel Т. A review on solvent extraction of nickel. Int. J. Eng. Res. Technol. (IJERT). 2014. Vol. 3(9). Р. 1321—1326.

8. Вассерман И.М. Химическое осаждение из растворов. Ленинград: Химия, 1980. С. 181—183.

9. Гончарук В.В., Бабак Ю.В., Мельник Л.А., Трачевский В.В. Удаление соединений бора в процессе баромембранного опреснения. Химия и технология воды. 2011. Т. 33. No. 5. С. 518—529.

10. Santos L.H., Carvalho P.L.G., Rodrigues G.D., Mansur M.B. Selective removal of calcium from sulfate solutions containing magnesium and nickel using aqueous two phase systems (ATPS). Hydrometallurgy. 2015. Vol. 156. Р. 259— 263. DOI: 10.31044/1684-5811-2021-22-1-30-35.

11. Dutrizac J.E., Kuiper A. The solubility of calcium sulphate in simulated nickel sulphate-chloride processing solutions. Hydrometallurgy. 2006. Vol. 82. Р. 13—31. DOI: 10.1016/j. hydromet. 2005.12.013.

12. Souza М., Mansur М. Competing solvent extraction of calcium and/or nickel with Cyanex 272 and/or D2EHPA. Brazil. J. Chem. Eng. 2019. Vol. 36. Р. 41—45. DOI: 10.1590/0104-6632.20190361s20170527.

13. Gharabaghi М. Separation of nickel and zinc ions in a synthetic acidic solution by solvent extraction using D2EHPA and Cyanex 272. Physicochem. Probl. Miner. Process. 2013. Vol. 1. No. 49. Р. 233—242. DOI: 10.5277/ppmp130121.

14. Adamczuk А. Equilibrium, thermodynamic and kinetic studies on removal of chromium, copper, zinc and arsenic from aqueous solutions onto fly ash coated by chitosan. Chem. Eng. J. 2015. Vol. 274. P. 200—212. DOI: 10.1016/j. cej.2015.03.088.

15. Sarri S., Misaelides P., Zamboulis D., Warchoł J. Boron removal from aqueous solutions by a polyethylenimine— epichlorohydrin resin. Environ. Chem. 2018. Vol. 83. No. 2. DOI: 10.2298/JSC170704114S.

16. Уманский А.Б., Клюшников А.М. Извлечение никеля из гидратных пульп на аминокарбоксильных катионитах. Известия вузов. Цветная металлургия. 2013. Т. 1. С. 32—35. DOI: 10.17073/0021-3438-2013-1-32-35.

17. Хорошилов В.В., Иванов П.И. Исследование процесса экстракции борной кислоты трибутилфосфатом. Успехи в химии и химической технологии. 2015. Т. XXIX. No. 6. C. 59—61.

18. Виноградов Е.Е., Кулиев А.А., Лепешков И.Н., Лыжина Л.Д. Экстракция борной кислоты смесью алифатических спиртов C7—C9 из хлормагниевых водных растворов. Журн. неорган. химии. 1978. Т. 23. No. 10. C. 2774—2778.

19. Zhang R. Xie Y., Song J., Xing L., Kong D. Extraction of boron from salt lake brine using 2-ethylhexanol. Hydrometallurgy. 2016. Vol. 160. Р. 129—136. DOI: 10.1016/j. hydromet.2016.01.001.

20. Rhamdani А.R., Lalasari L.H., Firdiyono F., Fatrozi S. Boron extraction from bittern using 1-octanol. AIP Conf. Proc. 2020. Art. 040006. DOI: 10.1063/5.0001727.

21. Tural B., Tural S., Hosëgëoren H. Investigation of some 1,3-diols for the requirements of solvent extraction of boron: 2,2,6-trimethyl-1,3 heptanediol as a potential boron extractant. Turk. J. Chemistry. 2007. Vol. 31. P. 163—170.

22. Иванов П.И., Курбатова М.В. Строение органического комплекса «борная кислота — карбоновая кислота — триоктиламин» в экстракционной системе разделения изотопов бора. Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. XXXI. No. 10. C. 89—91.

23. Flett D.S. Solvent extraction in hydrometallurgy: The role of organophosphorus extractants. J. Organomet. Chem. 2005. Vol. 609. Р. 2426—2438. DOI: 10.1016/j. jorganchem.2004.11.037.

24. Кулова Т.Л., Скундин А.М. От литий-ионных к натрий-ионным аккумуляторам. Электрохимическая энергетика. 2016. Т. 16. No. 3. С. 122—150.

25. Лакеев С.Н., Давыдова О.В., Гимранова Г.Г., Федорова А.А. Изучение состава и возможных путей использования кубового остатка ректификации 2-этилгексанола. Нефтегазовое дело. 2012. Т.10. No. 1. Р. 165—168.

26. Касиков А.Г., Дьякова Л.В. Использование побочного продукта производства 2-этилгексанола в качестве модификатора экстракционных смесей и экстрагента борной кислоты. В сб.: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Ресурсносберегающие и эколого-безопасные процессы в химии химической технологии» (г. Пермь, 6—8 декабря 2021 г.), Пермь: ПГНИУ, 2021. С. 33.

27. Darvishi D., Haghshenas D.F., Alamdari Е.К., Sadrnezhaad S.K., Halali M. Synergistic effect of Cyanex 272 and Cyanex 302 on separation of cobalt and nickel by D2EHPA. Hydrometallurgy. 2005. Vol. 77. Р. 227—238. DOI: 10.1016/j.hydromet.2005.02.002.

28. Feather A., Bouwer W., Swarts A., Nagel V. Pilot-plant solvent extraction of cobalt and nickel for avmin’s nkomati project. In: Proceedings of the International Solvent Extraction Conference — ISEC 2002 (Eds. K.C. Sole et al.). Johannesburg, South Africa: South African Institute of Mining and Metallurgy, 2002. Р. 946—951.

29. Ритчи Г.М., Эшбрук А.В. Экстракция. Принципы и применение в металлургии. М.: Металлургия, 1983.

30. Kursunoglu S., Ichlas Z., Kaya М. Solvent extraction process for the recovery of nickel and cobalt from Caldag laterite leach solution: The first bench scale study. Hydrometallurgy. 2017. Vol. 169. Р. 135—141. DOI: 10.1016/j.hydromet.2017. 01.001.

31. Guimarães А.S., Mansur М.В. Solvent extraction of calcium and magnesium from concentrate nickel sulfate solutions using D2HEPA and Cyanex 272 extractants. Hydrometallurgy. 2017. Vol. 173. Р. 91—97. DOI: 10.1016/j. hydromet.2017.08.005.

32. Mayhew K.E., McCoy T.M., Jones D.L., Barnard K.R. Kinetic Separation of Co from Ni, Mg, Mn, and Ca via synergistic solvent extraction. Solvent Extraction and Ion Exchang. 2011. Vоl. 29. No. 5-6. Р. 755—781. DOI: 10.1080/07366299.2011.595628.