FI60702C - Blandning av 5-nonyl-2-hydroxibensaldoximer anvaendbar foer extraktion av koppar - Google Patents

Description

|ν&Τ·| M (11)KUULUTUS1ULKAISU π - ; UTLÄGONINCSSKRIFT O U / U 2 C Patentti myönnetty 10 03 1902 XQ Patent aeddelat V v (51) Kv.ik?/ii*t.a.3 C 07 C 13V00, C 22 B 3/00 SUOMI—FIN LA ND (21) P»t*nttlh*kerwi« — Patununteknlng δΐδ/73 (22) H*k«ml*pilvl — Ameknlnpdif l6.03.73 ' ' (23) Alkupllvt—GHtlgh«tad«| 16.0 3.7 3 (41) Tullut JulklMluI — Bllvlt offmtllf 22.09.73

Patentti· ja rekisterihallitus .... .... , , .

B . . . . . , (44) N»htiylk*lp*nen Ja kuuL|ulkalsun pvm. — ,, o.

Patent- oeh registerstyrelsen ' Antttktn utlagd och uti.ikriftcn publtearad 30.11. oi (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet 21.03.72

Englanti-England(GB) 13158/72 Toteennäytetty-

Styrkt (71) Imperial Chemical Industries Limited, Imperial Chemical House, Millbank,

London S.W.1, Englanti-England(GB) (72) Norman Ackerley, Blackley, Manchester, Peter Albert Mack, Blackley,

Manchester, Englanti-England(GB) (7^) Oy Kolster Ab (5U) Kuparin uuttamiseen käytettävä 5-nonyl-2-hydroksibentsaldoksiimien seos -Blandning av 5-nonyl-2-hydroxibensaldoximer användbar för extraktion av koppar Tämä keksintö liittyy menetelmään kuparin uuttamiseksi vesiliuoksista, ja erityisesti sellaisista liuoksista, joita saadaan uutettaessa kuparia malmeistaan.

Eräs menetelmä metallien uuttamiseksi malmeista on malmin murskaaminen ja uuttaminen esimerkiksi hapoilla, jotta saadaan halutun metallin suolan vesiliuos, tavallisesti yhdessä muiden malmissa esiintyvien metallien suolojen kanssa. Vesi-liuosta voidaan käsitellä sitten kompleksinmuodostajaryhmällä eli ligandilla, jonka kanssa haluttu metalli muodostaa käsittelyolosuhteissa kompleksiyhdisteen, joka on liukoinen veteen sekoittumattomaan orgaaniseen liuottimeen. On sopivaa käyttää ligandin liuosta liuottimessa ja suorittaa käsittely ja uuttaminen samanaikaisesti. Nyt on havaittu, että tietyt salisyylialdoksiimit ovat erittäin arvokkaita tähän auttamismenetelmään sopivia ligandeja.

Keksinnön kohteena on kuparin uuttamiseen käytettävä aine, joka koostuu 5~nonyyli-2-hydroksibentsaldoksiimien isomeerisestä seoksesta, joka on valmistettu nonyylifenolista^ jolloin 5-nonyyliryhmien koostumus vastaa sellaisten 2 60702 haarautuneiden isomeerien seosta, jotka ovat samaa tyyppiä kuin ryhmät, joita on läsnä nonyylifenolissa, joka on valmistettu alkyloimalla fenolia propyleeni-trimeerillä.

Julkaisusta J. South African Chem. Inst. Voi. 23 (1970), p. 129-135 on tunnettua, että salisyylialdoksiimien pitkäketjuisia johdannaisia voidaan käyttää nestemäisinä ioninvaihtajina kuparin selektiiviseen uuttamiseen alhaisten pH-arvojen alueella; on mainittu mm. 5-oktyyli-2-hydroksibentsaldoksiimi ja 5~dodekyyli-2-hydroksibentsaldoksiimi. Keksinnön mukaiset 5-nonyyli-2-hydroksibentsaidoksiimit ja niiden kuparikompleksit liukenevat huomattavasti enemmän vähän aromaatteja sisältäviin tavanomaisiin liuottimiin kuin tunnettu 5-oktyylijohdannainen, jonka käyttöä tavanomaisissa liuottimissa ei pidetä kaupallisesti käyttökelpoisena. Vaikka tunnettu 5-oktyylijohdannainen liukenee kohtuullisessa määrin paljon aromaatteja sisältäviin liuottimiin (jotka kuitenkaan eivät ole haluttuja), niin kuparin siirtyminen näin liuoksissa on verrattain vähäistä sekä uutossa että strippauksessa. Tunnettu 5-dodekyylijohdannainen ja sen kuparikompleksi ovat kyllä liukoisia vähän aromaatteja sisältäviin tavanomaisiin liuottimiin, mutta käytettäessä keksinnön mukaisesti 5~nonyyli-johdannaista on kuparin siirtymisnopeus uutossa ja strippauksessa sekä kuparin erottumisnopeus orgaanisesta faasista ja vesifaasista huomattavasti suurempi kuin käytettäessä 5_dodekyylijohdannaista.

Salisyylialdoksiimeja voidaan valmistaa tavanomaisin keinoin, esimerkiksi hydroksyyliamiinin (kuten hydrokloridina natriumasetaatin läsnäollessa) reaktiolla vastaavien salisyylialdehydien kanssa, joita puolestaan valmistetaan tavanomaisilla menetelmillä, esimerkiksi saattamalla formaaliryhmä ortoasemaan sopivaan substituoituun fenoliin.

Keksinnön mukaista seosta sovelletaan kuparin uuttamiseen.

Olosuhteet, erityisesti pH, joissa uuttoa käytetään valitaan vesiliuoksessa läsnäolevalle metallille tai metalleille sopiviksi. Yleensä on toivottavaa, että valituissa olosuhteissa eivät muut läsnäolevat metallit muodosta stabiileja kompleksiyhdisteitä salisyylialdoksiimin kanssa, jotta oleellisesti vain haluttu metalli eli kupari saadaan uutetuksi vesiliuoksesta. Koska komplek-siyhdisteen muodostumiseen saattaa liittyä hapon vapautuminen, voi olla tarpeellista lisätä esimerkiksi alkalia prosessin kestäessä, jotta pH pysytetään halutulla alueella, jolla metallikompleksi on pysyvä. Nämä salisyylialdoksiimit ovat erittäin sopivia kuparin uuttamiseen, koska tämä metalli muodostaa kompleksin, joka on pysyvä alhaisilla pH-arvoilla ja toimittaessa pH-arvoilla alle 3 voidaan 3 60702 kupari uuttaa oleellisesti täysin vapaaksi raudasta, koboltista ja nikkelistä.

Orgaanisena liuottimena voidaan käyttää mitä tahansa ei-viskoosista orgaanista liuotinta tai liuottimen seosta, jotka ovat sekoittumattomia veden kanssa ja käytetyissä pH-olosuhteissa inerttisiä veteen ja ligandeihin nähden, jollaisia liuottimia ovat esimerkiksi alifaattiset ja aromaattiset hiilivedyt, esterit, eetterit ja halogenoidut hiilivedyt.

Vesifaasin ja liuotinfaasin erottamisen helpottamiseksi on toivottavaa, että käytetään liuotinta, jonka tiheys eroaa selvästi vesikerroksen tiheydestä, kun liuotin sisältää salisyylialdoksiimia ja kompleksiyhdistettä.

Jos liuottimet sisältävät suspendoituneita kompleksiyhdisteitä, jotka saattavat pyrkiä laskeutumaan liuotinkerroksen pohjalle, on erittäin edullista käyttää liuottimia, joiden tiheys on suurempi kuin vesiliuosten, koska nämä ovat helpommin erotettavissa vesikerroksesta kuin liuottimet, joiden tiheys on pienempi kuin veden ja joissa suspendoituneet metallikompleksit saattavat pyrkiä väkevöitymään lähelle liuotin-vesi rajapintaa. Esimerkkeinä tällaisen tiheyden omaavista liuottimista ovat halogenoidut hiilivedyt kuten perkloorietyleeni, trikloorietaani, trikloorietyleeni ja kloroformi.

Uuttoa voidaan sopivasti käyttää saattamalla yhteen vesiliuos ja orgaanisessa liuottimessa oleva salisyylialdoksiimin liuos sopivassa lämpötilassa, mieluiten ympäristön lämpötilassa, sekoittamalla tai muulla tavoin häiriöittä-mällä nesteiden seosta siten, että vesi-liuotin välikerroksen pinta-ala tulee suureksi, jotta edistetään kompleksin muodostumista ja uuttautumista, ja vähentämällä sitten sekoitusta siten, että vesi- ja liuotinkerrokset asettuvat paikoilleen ja että ne voidaan mukavasti erottaa. Uutto voidaan suorittaa panoksittain tai mieluummin jatkuvana ja kummassakin tapauksessa voidaan liuotin vapauttaa kuparista ennen sen uudelleen käyttämistä.

Käytettävän orgaanisen liuottimen määrä voidaan valita sopivaksi uutettavan vesiliuoksen tilavuuteen, metallien väkevyyteen sekä prosessin suorittamista varten käytettävänä olevaan laitteistoon nähden. Yleensä ei ole tarpeellista käyttää liuotinmäärää, joka on riittävä varmistamaan muodostuneen kompleksin täydellisen liukenemisen, koska liuenneen määrän ylittävä kompleksi-osuus jää tavallisesti suspensiona orgaaniseen liuottimeen eikä haittaa liuotinkerroksen käsittelyä ja erottamista, erityisesti jos tällä on suurempi tiheys kuin vesikerroksella. On edullista, erityisesti käytettäessä jatkuvaa prosessia, saattaa yhteen suunnilleen samansuuruiset tilavuudet orgaanista liuosta ja vesiluosta.

1* 60702

Haluttaessa voidaan käyttää saiisyyliaidoksiimien ja muiden ligandien seoksia ja läsnä saattaa olla myös muita yhdisteitä, kuten vakiointiaineita, esimerkiksi pitkäketjuisia alifaattisia alkoholeja, kuten kapryylialkoholi, isode-kanoli, tridekyylialkoholi tai 2-etyyliheksanoli, jotka helpottavat tai modifioivat kompleksiyhdisteen muodostumista ja uuttautumista, sopivasti määrinä 0,5-10 paino-/? orgaanisen liuottimen määrästä.

Joskus saattaa olla toivottavaa lisätä pinta-aktiivisia aineita kuten etyleenioksidi/alkyylifenolikondensaatteja, jotta helpotetaan vesifaasin ja orgaanisen faasin erottamista pienentämällä pyrkimystä emulgoitumiseen.

On edullista käyttää liuotinliuoksia, jotka sisältävät 2-50 % salisyyli-aldoksiimia.

Kupari voidaan erotaa liuottimesta uuttamisvaiheen jälkeen millä tahansa tavanomaisella prosessilla, esimerkiksi uuttamalla vesifaasiin pH-olosuhteissa, joissa kompleksi on pysymätön, tai hydrogenoimalla. Tällainen käsittely regeneroi salisyylialdoksiimin ja näin talteensaatu salisyylialdoksiimia sisältävä liuotin voidaan sopivasti käyttää uudelleen prosessissa, erityisesti työskenneltäessä jatkuvasti.

Keksinnön mukaista seosta voidaan käyttää erityisesti vesiliuosten, uuttamiseen joita saadaan malmimineraalien, romumetallin tai muiden metallipitoisten jätteiden käsittelystä happojen vesiliuoksilla, kuten rikkihapon, rikkihapokkeen, kloorivedyn tai typpihapon tai käsittelystä esimerkiksi ammoniakin tai ammonium-karbonaatin vesiliuoksilla, tai metallipitoisiin jäteliuoksiin, joita saadaan elektrolyyttisistä tai kemiallisista prosesseista.

Uutto on yleensä erittäin sopiva kuparin talteenottoon liuoksista, jotka sisältävät vähintään 5 g kuparia litrassa. Hydroksiryhmään nähden ortoasemassa olevia alkyyliryhmiä sisältävät salisyylialdoksiimit ovat kuitenkin sopivimpia käytettäväksi heikompien liuosten kanssa.

Keksintöä kuvataan seuraavin esimerkein. Kaikki osat ja prosenttiluvut on laskettu painon mukaan, jos ei ole toisin sanottu.

Esimerkki 1 20 tilavuusosaa kuparisulfaatin vesiliuosta, jonka pH oli 2 ja joka sisälsi U5 g kuparia litrassa, ravisteltiin 60 tilavuusosan kanssa liuosta, joka sisälsi 7,1* paino-osaa 5-nonyyli-2-hydroksibentsaldoksiimia hiilivetyliuottimessa, jonka kauppanimi on Shellsol T, 3 minuuttia ympäristön lämpötilassa. Vesivaihe erotettiin hiilivetyliuoksesta ja sen todettiin sisältävän 10,82 g kuparia litrassa.

Tämä vesivaihe uutettiin sitten toisen kerran 5-nonyyli-2-hydroksibentsaldoksii-min tuoreella liuoksella. Toisesta uuttauksesta saadun vesiliuoksen todettiin 5 60702 sisältävän 1,23 g kuparia litrassa. Kolmas uuttaminen alensi vesiliuoksen kuparipitoisuuden arvoon 0,086 g/litra.

Tässä esimerkissä käytetty 5-nonyyli-2-hydroksibentsaldok."iimi valmistettiin seuraavalla tavalla:

Seosta, jossa oli 270 osaa 1i-nitroso-N,N-dimetyylianiliinia, ÖOO osaa formaldehydin UO-prosenttista vesiliuosta, 1700 osaa metyylialkoholia ja UHO osaa laadultaan kaupallista 4-nonyylifenolia (valmistaja ICI Ltd.), jossa nonyyliryhmä on haaraketjuis ten isomeerien seos (valmistettu alkyloimalla fenolia pr opyleenitr ime erillä), sekoitettiin samalla kun siihen syötettiin voimakas kloorivetyhappokaasun virta. Seoksen lämpötila kohosi nopeasti välille 55~ ja 60°C. Seosta pidettiin palautuksella tässä lämpötilassa 1-2 tuntia, minkä jälkeen eksoterminen reaktio hiljeni. Kloorivetyhappokaasun virta keskeytettiin ja resktioseokseen lauhduttimellä ohjattu höyry vaihdettiin palautusasemasta tislausasemaan. Senjälkeen kun oli koottu noin 700 osaa tislettä lisättiin 500 osaa vettä tislausjäännökseen ja seoksen annettiin erottua.

. * . . . o

Vesivaihe poistettiin ja jäännösöljy tislattiin tyhjössä. Alueella 135-1^5 0 puineessa 0,6 mm tislautunut jae otettiin talteen ja sitä palautustielättiin yhdessä UOU osan kanssa hydroksyyliamdinihydrokloridia, 570 osan kanssa kaliumasetaattia ja 1090 osan kanssa etyylialkoholia 2 tuntia. Sitten seos suodatettiin ja epäorgaaninen kakku pestiin 500 osalla etyylialkoholia. Suodokset haihdutettiin alkoholin poistamiseksi ja jäljelle jäänyt siirappi liuotettiin 500 osaan kloroformia. Tämä liuos pestiin ravistelemalla sitä veden kanssa ja sitten kloroformi poistettiin rotaatioevaporaattorissa. Jäännöksenä saatiin 350 osaa 5-nonyyli-2-hydroksibents-aldoksiimia jäykkäjuoksuisena oljenvärisenä nesteenä, jonka infrapunaspektrissä oli selvät huiput kohdilla 3^00 ja 1625 cm .

Esimerkki 2 60 tilavuusosaa liuosta, joka sisälsi paino-osaa 5-nonyyli-2-hydroksi-bentsaldoksi imia hiilivetyliuottimessa, jonka kaupallinen nimi on Shellsol T, sekoitettiin voimakkaasti ympäristön lämpötilassa 5 minuuttia 20 tilavuusosan kanssa syöttövesiliuosta, joka sisälsi kahdenarvoisten metallien sulfaatteja ja jonka pH-lähtöarvo oli 2. Vaiheet erotettiin ja hiilivetyliuos saatettiin perättäin kosketukseen kahden lisäerän kanssa tuoretta vesiperusteista syöttöliuosta. Alkuperäinen syöttövesiliuos sisälsi 1*5000 ppn kuparia, 2000 ppm rautaa, 2000 ppm kobolttia ja 200 ppm sinkkiä. Kolmen uuttamisen jälkeen hiilivetyliuottimen todettiin sisältävän 1^000 ppm kuparia, 5 ppm rautaa, 1 ppm kobolttia alle 1 ppm sinkkiä.

Esimerkki 3 100 tilavuusosaan liuosta, joka sisälsi 12,3 paino-osaa 5-nonyyli-2-hydroksi-bentsaldoksiimia, joka oli valmistettu esimerkissä 1 kuvatulla tavalla hiilivety-liuottimeen, jonka kaupallinen nimi on Shellsol T, ravisteltiin perättäisten erien kanssa kuparisulfaatin vesiliuosta, kunnes 1,38 paino-osaa kuparista oli uuttau-tunut hiilivetyliuottimeen. Kupari otettiin eroon ladatusta hiilivetyliuoksesta ympäristön lämpötilassa kahdella perättäisellä 5 minuutin uuttauksella käyttäen 6 60702 strippaus- eli poistoliuoksia, jotka koostuivat 100 tilavuusosasta liuosta, joka sisälsi 30 g kuparia ja 200 g rikkihappoa litrassa. Tällä tavalla poistettiin 0,75 paino-osaa kuparia hiilivetyliuottimesta poistoliuoksiin, sen siirtyraistehokkuuden netto oli 50*5 %·