Verfahren zur Behandlung von Arsen und Antimon e.;· ha Ice --i.-i
Erzen oder metallurgischen Nebenprodukter
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur ra >
metallurgischen Behanclung von Arsen und Antimon enthaltenden
Erzen oder metallurgischen Nebenprodukten wie beispielsweise
Speisen.
Aas der DT-PS 1.0 49 105 ist es lekannt, Speisen durc: L . cun.;
ia einer Säurelösung bei einer 'J emperatur zwischer· ".Of und 2';>
und bei einem Sauerstof f-Partia] druck zwischen 1 u».: 2 j :t;r» z-.
behände In. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt jed-ch :.^iin,
d£3 das Antimon in dem nicht gelösten Rückstand verbleiet.»
Die eine Verbesserung des obigen Verfahrens beschreibence
DT-PS 11 61 432 schreibt eine geringere Temperatur und eine Erhöhung der Rührintensität vor. Es hat sich jedoch erwiesen,
daß auch bei diesem Behandlungsverfahren das meiste Antimon
in dem nicht gelösten Rückstand verbleibt.
-~ 2 —
609842/0755
BERLIN: TELEFON (O3O) 8312O88
KABEL: PROPINDUS- TELEX O184O57
MÜNCHEN: TELEFON (O8 11) 22 56 88 KABEL: PROPINDUS · TELEX OO 24 244
BAD ORIGINAL
26Η3ΑΊ
Aus der DT-OS 20 20 308 ist weiterhin bekannt, Speisen zu verwenden, um die Oxidation von As2O-, das beispielsweise
in Flugasche enthalten ist, zu aktivieren, wenn ein solches Material in einer Säurelösung unter Druck und bei einer
Temperatur zwischen 80 und 170°C mit Sauerstoff gelaugt wird. Aus Beispiel 4 dieser DT-OS wird deutlich, daß das
meiste in dem Speisenmaterial enthaltene Antimon in dem nicht gelösten Rückstand verbleibt.
Es ist festzustellen, daß bei den in den vorerwähnten Druckschriften
beschriebenen Beispielen das Molverhältnis As : Sb in der Laugungsmischung immer geringer als 6,5 ist.
Das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung erbringt gute Auflösungsmengen für Arsen und Antimon, die 98 % erreichen
oder zuweilen auch überschreiten können.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Arsen und Antimon enthaltenden Erzen
oder metallurgischen Nebenprodukten durch Laugung in Säurelösung mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden
Druckgas bei einer Temperatur zwischen 2O und 200 C. Bei
diesem Verfahren wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, daß As und/oder P der Laugungsmischung hinzugefügt werden,derart
daß darin das Molverhältnis (As +4P) : Sb mindestens gleich 8 ist und vorzugsweise zwischen 10 und 40 liegt. Dabei
wird mindestens der grössere Teil des in den Erzen oder metallurgischen Nebenprodukten enthaltenen Arsens oder
Antimons aufgelöst.
609842/07 5B
26H3A1
Es ist vorteilhaft, die Arsenkonzentration in der Laugungslösung
auf weniger als ungefähr 250 g/l zu halten, um einen guten Auflösungsertrag der Arsenate, die während des Laugungsprozesses
gebildet werden, und des Arsens selbst zu erhalten.
As und P können in jeder beliebigen Form zugefügt werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, sie in Form ihrer
fünf- oder dreiwertigen Säuren oder Oxide zuzufügen.
Die Säuremenge kann auf die Menge beschränkt werden, die erforderlich ist, um die in dem aufzuschließenden Material
(Speisenmaterial) enthaltenen Metalle in Salze umzuwandeln.
Vorzugsweise wird die Laugung mit Hilfe von Schwefelsäurelösung
durchgeführt. Gute Resultate werden auch mit Salzsäure und Salpetersäure erreicht. Es ist auch möglich, die Laugung
in einer Lösung von Arsen- oder Phosphorsäure durchzuführen; dann werden Arsenate und Phosphate gebildet, deren größerer
Teil in der Laugungsmischung unlöslich ist. Wenn dann beispielsweise
Schwefelsäure hinzugefügt wird, um die Arsenate und Phosphate in Sulphate umzuwandeln, wird das gleiche
Ergebnis erzielt, als wenn zum Laugen des Speisenmaterials Schwefelsäure verwendet wird.
Das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung ist besonders gut zur Behandlung von Speisen geeignet. Letztere
werden vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 50 und 70 C gelaugt.
Es kann sich als nützlich herausstellen, entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung den sich aus einer vorherigen
Laugung ergebenden Rückstand zu laugen, um sehr
609842/0755
26U341
geringwertige Rückstände von As (z.B. 0,06 %) und Sb
(z.B. 0,49 %) zu erhalten.
Für die weitere Behandlung der Angriffslösungen ist es
besonders vorteilhaft, die unten beschriebenen flüssig-flüssig Extraktionsverfahren zur Behandlung von Säurelösungen von
Arsen, Antimon und eventuell Phosphor enthaltenden .Metallen zu verwenden, die ein Molverhältnis von (As +4P) : Sb von
mindestens gleich 8 haben.
Es ist festgestellt worden, daß Arsen und Antimon gleichzeitig aus den genannten Lösungen extrahiert werden können
mittels einer organischen Flüssigkeit die enthält:
(a) 2 bis 30 Vo1%, vorzugsweise 5 bis 25%, eines alkylierten
8-Hydroxychinoline,
(b) 5 bis 80 Vol% eines Extrahierungsmittels aus einer der
Gruppe der Extrahierungsmittel, die besteht aus:
(a1) den Phosphonsäureestern mit der allgemeinen Formel
R,-P(OR-)-OR.,, den phopphonigen Säureestern mit der
allgemeinen Formel R,-P (OR.,)-OR.,, den Phosbhinsäureestern
12 3
mit der allgemeinen Formel Ri-P (R3J-OR3 und den
phosphinigen Säureestern mit der allgemeinen Formel R1-P(R2J-OR3, worin R1, R und R- die gleichen oder
unterschiedlichen, nicht substituierten oder substituierten Kohlenwasserstoffgruppen darstellen, und
(b1) die organophosphorigen Zusammensetzungen mit der allgemeinen
Formel (RO)3P = 0, worin R eine nicht substituierte
609842/0755
26H341
oder substituierte Alkyl-, Aryl- oder Aralkylgruppe darstellt, und
(c) ein inertes organisches Verdünnungsmittel,
wobei der Säuregehalt der wässrigen Phase während der Extraktion bei mindestens 1 N gehalten wird, um die
Koextraktion von anderen Elementen wie z.B. Kupfer zu beschränken.
Es kann nützlich sein, die organische Flüssigkeit mit einer Säurelösung zu behandeln, bevor sie für die Extraktion
verwendet wird, insbesondere, um während der Extraktion den oben erwähnten Säuregehalt der wässrigen Phase aufrechtzuerhalten.
Die organische Flüssigkeit kann bis zu 30 Vo1% eines
Stabilisators enthalten, um die Phasentrennung zu erleichtern, vorzugsweise einer langen aliphatischen Kette wie Isodecanol.
Nach der Extraktion kann die organische Flüssigkeit regeneriert werden, indem sie zuerst mit einer Säurelösung gewaschen
wird, deren Konzentration geringer als 1 N ist, oder mit Wasser, um Arsen zurückzugewinnen, und dann indem
sie nachfolgend entweder mit einer Base in festem oder gelöstem Zustand behandelt wird oder mit einem Metallpulver,
das Antimon bindet, um das Antimon zurückzugewinnen. Zwischen der Rückgewinnung des Arsens und der des Antimons ist es
vorteilhaft,die organische Flüssigkeit mit Wasser zu waschen, um den größeren Teil der Säure zu extrahieren.
609842/0755
26U341
Es hat sich auch herausgestellt, daß Antimon wahlweise aus Metallsäurelösungen extrahiert werden kann, die Arsen,
Antimon und gegebenenfalls Phosphor enthalten und ein Molverhältnis von (As +4P) : Sb von mindestens gleich
haben, und zwar mittels einer organischen Flüssigkeit enthaltend;
(a) 2 bis 30 Vo 1%, vorzugsweise 5 bis 25°4, eines alkylierten
8-Hydroxychinoline und
(b) ein inertes organisches Verdünnungsmittel,
wobei der Säuregehalt der wässrigen Phase während der Extraktion auf mindestens 1 N gehalten wird, um die
Koextraktion anderer Elemente wie Kupfer zu beschränken.
Es ist vorteilhaft, der organischen Flüssigkeit 0,5 bis 5 Vol%, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 % eines Extrahxerungsmxttels
aus der oben genannten Gruppe der Extrahierungsmittel zuzufügen.
Wie beim oben beschriebenen Verfahren zur gleichzeitigen Extraktion kann auch hier die organische Flüssigkeit mit
einer Säurelösung vorbehandelt werden, und sie kann ebenfalls bis zu 30 Vol% eines Stabilisators, vorzugsweise
Isodecanol, enthalten. Darüber hinaus kann Antimon aus der organischen Flüssigkeit zurückgewonnen werden, indem
sie mit einer Ease in festem oder gelöstem Zustand oder mit einem Metallpulver behandelt wird, das Antimon bindet,
möglicherweise nachdem die organische Flüssigkeit mit Wasser gewaschen wurde, um die Säure zurückzugewinnen.
609842/0755
BAD ORIGINAL
Antimon kann auch wahlweise aus den Metall-Säurelösungen
extrahiert werden, die Arsen, Antimon und möglicherweise Phosphor enthalten und ein Molverhältnis von (As +4P)
: Sb von mindestens gleich 8 haben, mit Hilfe einer organischen Flüssigkeit enthaltend:
(a) 2 bis 30 Vol%, vorzugsweise 5 bis 25%, eines alkylierten
8-Hydroxychinolins,
(b) 5 bis 50 Vol% einer organophosphorigen Säure mit der
allgemeinen Formel
(RO)2 -P=O
OH ,
worin R eine nicht substituierte der substituierte Kohlenwasserstoffgruppe darstellt,
(c) 0,5 bis Io Vol% als Stabilisator wirkendes Nonylphenol,
und
(d) ein inertes organisches Verdünnungsmittel,
wobei der Säuregehalt der wässrigen phase während der Extraktion bei mindestens 1 N aufrechterhalten wird, um
die Koextraktion anderer Elemente wie Kupfer zu beschränken.
Antimon kann aus der organischen Flüssigkeit wie oben beschrieben zurückgewonnen werden.
Arsen kann aus dem entsprechend den obigen Verfahren erzeugten Raffinat zur wahlweisen Extraktion von Antimon mit
Hilfe einer organischen Flüssigkeit extrahiert werden, die ein Ester enthält aus der Gruppe der Ester, die besteht
60984270755
26U341
aus den Phophonsäureestern mit der allgemeinen Formel
R-,- P(OR-)-OR,, den phosphonigen Säureestern mit der
allgemeinen Formel R1- P(OR0)-OR,, den Phosphinsäureestern
mit der allgemeinen Formel R,- P(R-)-OR, und den phosphinigen
Säureestern mit der allgemeinen Formel R,- P(R-)-OR3, worin
R,, R und R_ die gleichen oder unterschiedlichen nicht
substituierten oder substituierten Kohlenwasserstoffgruppen darstellen.
Die organische Flüssigkeit kann aus einem solchen Ester in nicht gelöstem Zustand oder aus einer Lösung eines solchen
Esters in einem inerten organischen Lösungsmittel bestehen. Sie kann auch einen Stabilisator wie Isodecanol enthalten,
um die Phasentrennung zu erleichtern.
Es kann nützlich sein, die organische Flüssigkeit mit einer Säurelösung vorzubehandeln, bevor die Extraktion durchgeführt
wird, obwohl die Azidität der wässrigen Phase nicht so kritisch ist wie in den oben beschriebenen Verfahren gleichzeitiger
Extraktion von As und Sb und wahlweiser Extraktion von Sb.
Nach der Extraktion kann die organische Flüssigkeit entweder durch Behandlung mit Wasser oder durch Behandlung mit einer
Base in festem oder aufgelöstem Zustand regeneriert werden, wobei Arsen in dieser letzten Alternative als Arsenat ausgefällt
wird. Es ist auch möglich, die organische Flüssigkeit mit Hilfe eines Reduktionsgases, z.B. SO-, zu regenerieren,
wobei Arsen in Form von gängigem Giftmehl getrennt wird. Da
609842/0755
die organische Flüssigkeit nicht nur das Arsen extrahiert, sondern auch einen Teil der Säure, wird die Regenerierung
vorteilhafterweise in zwei Schritten durchgeführt: In
einem ersten Schritt wird die organische Flüssigkeit mit Wasser gewaschen, um den größeren Teil der Säure zurückzugewinnen,
der dann in den Kreislauf des Extraktionsabschnitts zurückgegeben werden kann, und in einem zweiten
Schritt wird die Regenerierung der organischen Flüssigkeit
durch Behandlung mit einer der oben erwähnten Substanzen vervollständigt.
In den oben genannten flüssig-flüssig-Extraktionsverfahren
kann das 7- [3-(5, 5, 7, 7-Tetramethyl-l-Octenyl)jf - 8-Hydroxychinolin
(im Handel unter dem eingetragenen Namen "KEUSX-lOO"
und hergestellt von Ashland Chemicals, Ohio/USA) vorteilhaft als alkyliertes 8-Hydroxychinolin verwendet werden,
das Diisobutylester der Isobutyl-Phosphonsäure (im Handel unter dem eingetragenen Namen "HOSTAREX PO 212" und hergestellt
von Hoechst in der Bundesrepublik Deutschland) als Phosphonsäureester, Tributylphosphat als organophosphorige
Zusammensetzung, Di(2-Athylhexyl)-phosphorige Säure
als organophosphorige Säure, und das Erzeugnis, das unter dem eingetragenen Namen "ESCAID-lOO" im Handel ist und von
Esso Chemical Cy. hergestellt wird, als inertes Verdünnungsmittel. Andere geeignete Verdünnungsmittel enthalten
aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Xylen, Heizöl und Kerosin.
Es ist festzustellen, daß das zuletzt beschriebene Verfahren zur Arsen-Extraktion bei Säurelösungen jeglichen
Ursprungs und jeglicher Azidität angewendet werden kann.
- IO -
609842/0755
Das Verfahren kann daher erfolgreich auf die Extraktion von Arsen aus Lösungen angewendet werden, die 5 bis
100 g/l HnSO4 oder 5 bis 400 g/l HCl enthalten. Das Verfahren
ist besonders gut nicht nur für die Behandlung der oben beschriebenen Arsen und Antimon enthaltenden .Materialien
geeignet, sondern auch für die Entzi ervr.g von Arsen
aus Lösun-en aus der Kupfer-Elektroraffination, insbesondere
aυρ der Ablasslösung, und für die Reinigung von
Lösungen zur Elektroextraktion von Kupfer.
Es ist weiterhin festzustellen, daß all die oben erwähnten
flüssig-fiüssig-Extraktionsverfahren besonders
wirksam sind, wenn Arsen in fünfwertigern Zustand vorhanden ist, während die Wertigkeit des Antimon in dieser Hinsicht
ohne Bedeutung ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die folgenden Beispiele Bezug genommen:
Beispiel 1
Dieses Beispiel bezieht sich auf die Laugung einer Speise, die in Gew% enthält:
2,7 Pb; 13,1 Cu; 25,4 Ni; 1,3 Cor 31,2 As; 18,3 Sb.
- Laugungsbedingungen:
Temperatur |
: 6O°C |
Dauer |
: 6 Stunden |
0_-Partia!druck |
2
: lO kg/cm
|
- 11 -
609842/075 5
Laugungslösung ·,
- H_SO. : stöchiometrische Menge zur Umwandlung von Cu, Ni,
Co und Pb in Sulphate
- H-AsO. : 200 g As/1 Konzentration der Speise : 200 g/l
- Ergebnisse;
- Rückstand in Gew% : 20,8
- Zusammensetzung des Rückstandes in Gew% : O,53 Co; 1 Ni;
19,2 Cu? 3,8 Sb; 18 As.
- Zusammensetzung der Endlösung in g/l : 2,38 Co; 50,4 Ni; 18,2 Cu; 35 Sb; 254,9 As.
Auflösungsgrad in % : 91,5 Co; 99,2 Ni; 69,4 Cu; 95,6 Sb;
88 As.
Beispiel 2
Dieses Beispiel bezieht sich auf die Laugung der Speise entsprechend Beispiel 1 unter folgenden Bedingungen:
Temperatur |
: 60°C |
Dauer |
: 6 Stunden |
O2~Partialdruck |
2
: 10 kg/cm |
Laugungslösung:
- H3SO4 : stöchiometrische Menge zur Umwandlung von Cu,
Ni, Co und Pb in Sulphate
- H3PO4 : 85 g/l
Konzentration der Speise : 200 g/l
- 12 -
60 9 8 42/0755
- Ergebnisse:
- Rückstand in Gew% : 10,5
- Zusammensetzung des Rückstandes in Gew% : 0,09 Co; 0,47 Ni;
29.8 Cu; 1,4 Sb; 2,1 As.
- Zusammensetzung der Endlösung in g/l : 2,58 Co; 50,7 Ni;
19.9 Cu; 36,3 Sb; 62 As.
- Auflösungsgrad in % : 99,5 Co; 99,8 Ni; 76,1 Cu; 99,2 Sb; 99,3 As.
Beispiel 3
Dieses Beispiel bezieht sich auf die gleichzeitige Extraktion von As und Sb aus einer wässrigen Lösung enthaltend in g/l :
120 As, 9 Sb, 30 Cu und 110 freies H3SO4.
Die Extraktion wurde mit Hilfe einer organischen Flüssigkeit durchgeführt, die 20% KELEX-lOO, 30% HOSTAREX PO 212, 25%
Isodecanol und 25% ESCAID-lOO enthielt, wobei die organische
Flüssigkeit mit einer Lösung aus 200 g/l H3SO4 vorbehandelt
wurde.
Das nach sieben Extraktionsstufen erhaltene Raffinat mit einem
Verhältnis von organischer Phase zu wässriger Phase (0:A) = 1 enthält in g/l:
HO freies H3SO4, 4 As, 0,3 Sb, 28,7 Cu. Diese Zahlen entsprechen
einem Extraktionsertrag von 96% für As, 96% für Sb und 4% für Cu. As-Sb-Cu werden während der Rückgewinnung
auf folgende Weise getrennt:
- 13 -
609842/0755
26H341
1. As wird zurückgewonnen durch Behandlung der organischen Flüssigkeit mit einer Lösung aus 40 g/l H7SO4
- 0 : A = 1 : 1 in vier Stufen
- das erhaltene Eluat enthält in g/l : 115,6 As; 0,8 Sb;
0,026 Cu; 70 H
2. Zurückgewinnung der Säure durch Waschen mit Wasser.
3. Antimon wird zurückgewonnen durch Behandlung mit einer
Lösung aus 200 g/l NaOH, wodurch ein Rückstand erhalten wird, der 32% Sb und 1,62% As enthält; (wenn As und Sb in dem
Eluat gelöst verbleiben wollen,wird KOH statt NaOK verwendet)
4. Zurückgewinnung des Kupfers und gleichzeitige Säure-Vorbehandlung
der organischen Flüssigkeit durch Waschen mit einer Lösung aus 200 g/l Schwefelsäure.
- 0 : A = 5 : 1
- Die Waschlösung enthält in g/l : O,0Ol Sb und 6,36 Cu.
Die Rückgewinnungserträge sind in folgender Tabelle dargestellt:
Rückgewinnungsertrag
während der Vorgänge As Sb Cu
a) As-Rückgewinnung 99,65% 9,1% 2%
b) Sb-Rückgewinnung 0,35 % 90,8 % 0,3 %
c) Cu-Rückgewinnung - - 97,69 %
- 14 -
609842/07 5 5
26U341
Beispiel 4
Eine gleichzeitige Extraktion von As und Sh aus einsr wässrigen Lösung, die in g/l 90 As, 8,9 Sb, 30 Cu und
145 freies H^SO. enthält, wird mit einer organischen
Flüssigkeit durchgeführt enthaltend : 20 % KELEX-100,
40 % Tributy!phosphat, 20 % Isodecanol und 20 % ESCAID-lOO,
die in einer Lösung von 200 g/l K7SO4 vorbehandelt wurde.
Das nach sieben Extraktionsstufen erhaltene Raffinat mit
0 : A - Verhältnis gleich 1 : 1 enthält in g/l : 150 H3SO4,
5 As, 0,45 Sb und 30,2 Cu.
Beispiel 5
Eine wahlweise Extraktion von Sb aus einer wässrigen Lösung enthaltend in g/l : 113,8 As, 8,85 Sb, 30 Cu und 150 freies
H„SO/ wird mit einer organischen Flüssigkeit durchgeführt,
die 20 % KELEX-100, 20 % Isodecanol, 2 % HOSTAREX PO
und 58 % ESCAID-lOO enthält und mit einer Lösung aus 200 g/l
H-SO- vorbehandelt wurde.
Das nach vier Extraktionsstufen erhaltene Raffinat mit einem 0 : A - Verhältnis gleich 1:1 enthält in g/l :
147 H3SO4, 105 As, 0,68 Sb und 29,6 Cu.
Die Behandlung des obigen Raffinats zur Extraktion von Arsen mit unverdünntem HOSTAREX PO 212, vorbehandelt mit einer
Lösung aus 200 g/l H7SO4 ermöglicht, daß nach vier Extraktionsstufen mit einem 0 : A - Verhältnis gleich 1:1 ein Raffinat
erhalten wird, das in g/l enthält: 147 H-SO4, 2 As, 0,5 Sb
und 29,6 Cu.
- 15 -
609842/0755
26H341
- 15 Beispiel 6
Eine wahlweise Extraktion von Sb aas einer wässrigen Lösung
enthaltend in g/l : 102 As, 5,9 Sb, 27 Cu und 370 freies H3SO4 wird mit einer organischen Flüssigkeit durchgeführt,
die 25 % KELEX-120 (eine Mischung aus vier Teilen KELEX-lOO
mit einem Teil Nonylphenol), 30 % Di(2-äthylhexyl)-phosphorige
Säure und 45 % ESCAID-IOO enthält und mit einer Lösung aus
200 g/l H3SO4 vorbehandelt wurde.
Das nach sieben Extraktionsstufen mit einem 0 : A-Verhältnis
gleich 1 : 1 erhaltene Raffinat enthält in g/l : 103,8 As, 0,57 Sb, 27,9 Cu und 368 H2SO4.
Patentansprüche:
Se/MP - 25 923
- 16-
609842/0755