IT9020743A1 - Procedimento per la eliminazione di cadmio da correnti di acido fosforico - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un procedimento migliorato per la eliminazione del cadmio dalle correnti di acido fosforico provenienti dalla digestione solforica o nitrica delle rocce fosfatiche, procedimento che prevede di porre in contatto la suddetta corrente con una resina di adsorbimento non a scambio ionico di tipo polistirolica reticolata o formofenolica.
E' noto che il cadmio è contenuto nelle fosforiti in quantità variabile fra 2 e 100 ppm in relazione al luogo di provenienza delle rocce fosfatiche. La maggior parte di questo elemento passa nella soluzione fosforica durante il processo di produzione dell’acido fosforico, mentre una piccola frazione rimane nel gesso destinato alle discariche e quindi sottratto ai prodotti finali.
Il cadmio presente nell'acido fosforico lo si ritrova come specie solubile in acqua nei fertilizzanti ed in quantità strettamente correlata alla percentuale di presente nei vari formulati. Si intuisce pertanto come l'eliminazione del cadmio dalle soluzioni di acido fosforico costituisca un indubbio problema di primaria importanza.
L'impiego a volte massiccio dei concimi fosfati in agricoltura può infatti portare ad un notevole accumulo del suddetto metallo nel suolo e di conseguenza, attraverso le piante che lo inseriscono nella catena alimentare, ad un elevato rischio per la salute umana.
Molti metodi sono stati di volta in volta proposti per ridurre il tenore di cadmio ad esempio basati su un pretrattamento delle rocce fosfatiche di partenza o su complicati metodi di predigestione delle stesse, mentre buona parte di essi riguarda il trattamento delle soluzioni fosforiche.
La quasi totalità dei processi di trattamento di purificazione delle soluzioni fosforiche del cadmio in esse contenuto, utilizza la tecnica della estrazione liquido-liquido con reattivi organici selettivi quali ammine ad alto peso molecolare solfuri o esteri tiofosforici.
Queste tecniche, che generalmente recuperano il cadmio dall’acido al 28-30% di presentano notevoli difficoltà operative sia a causa delle piccole quantità di elemento da estrarre rispetto ai volumi di acido coinvolti, sia per la complessità della miscela acida da trattare, dovuta alla presenza di sostanze organiche, di solidi sospesi e di impurezze metalliche che entrano in competizione col cadmio nelle operazioni di estrazione. Inoltre tali metodi non sono applicabili a concentrazioni più elevate (40-60% di normalmente utilizzate dall'industria dei fertilizzanti.
L'estrazione del cadmio anche da soluzioni relativamente più concentrate di fosforo è stato proposto nel brevetto DE 3·3.7-394 che prevede l'aggiunta di ioni alogenuro: ciò permetterebbe una maggiore velocità di estrazione a parità di concentrazione .
Un metodo originale di estrazione del cadmio è stato proposto nei brevetti JP 88035645 e EP 244021 e utilizza come mezzo estraente delle resine a scambio ionico.
Così nel brevetto JP 88035645 è descritto un metodo generale di estrazione dei cationi più svariati, tra cui il cadmio, da soluzioni anche in condizioni ossidanti e a mezzo di una resina di tipo chelante. Nel brevetto EP 244021 è descritto invece un metodo selettivo di estrazione del cadmio dall'acido fosforico per mezzo di una resina a scambio ionico di tipo anionico e successivamente il trattamento della soluzione medesima con ioni alogenuro.
L’aggiunta di ioni alogenuro X avrebbe la funzione di formare ioni che hanno un'elevata affinità verso la resina che li trattiene molto tenacemente. Il processo viene condotto in un unico stadio e nessuna indicazione viene fatta rispetto alla rigenerazione della resian esausta e al suo reintegro nel processo produttivo presumibilmente a causa delle difficoltà con cui il cadmio viene strippato dalle resine a mezzo delle soluzioni eluenti normalmente usate (HC1 n, ecc .).
Gli inconvenienti operativi cui si è fatto cenno nelle precedenti righe in relazione ai metodi estrattivi della tecnica nota sono del tutto assenti nel procedimento di eliminazione del cadmio secondo la presente invenzione.
Costituisce infatti oggetto di quest 'ultima un processo riproducibile industrialmente per l'estrazione del cadmio da correnti di acido fosforico, presentanti una concentrazione, espressa come sino al 603⁄4, processo che consiste fondamentalmente, nel porre in contatto la corrente cui si è interessati con una resina di adsorbimento non a scambio ionico dopo un preliminare trattamento della stessa con ioni alogenuro e un elemento allo stato metallico.
Più particolarmente, il processo secondo la presente invenzione comprende le seguenti operazioni fondamentali :
pretrattamento della corrente di acido fosforico con soluzioni di almeno un ione alogenuro e con almeno un elemento nello stato metallico, preferibilmente costituito da ferro; eventuale chiarificazione della miscela risultante ;
passaggio della soluzione fosforica così trattata su una resina di adsorbimento tipo polistirolica reticolata o formofenolica; eventuale drenaggio della soluzione fosforica; eluizione del cadmio con acqua.
Con riferimento alle singole summenzionate operazioni, il processo secondo la presente invenzione può essere ulteriormente definito come segue :
il pretrattamento viene effettuato con soluzioni di alogenuri di metalli alcalini o alcalino-terrosi , preferibilmente a temperatura ambiente, la concentrazione di tali soluzioni essendo tali che la quantità di ioni alogenuro, specie I e/o Br , varia da 100 a 2000 ppm, rispetto all'acido.
Viene inoltre preferibilmente impiegato ferro metallico in quantità compresa fra 200 e 1000 ppm, rispetto all'acido;
la successiva chiarificazione viene effettuata, alla stessa temperatura del precedente trattamento mediante tecniche ben note agli esperti del ramo: si ricorre preferibilraetne alla filtrazione o alla decantazione, per la quale è preferibile ricorrere all'uso di un particolare agente di flocculazione;
il successivo trattamento con la resina non a scambio ionico viene effettuato alla stessa temperatura delle operazioni precedenti, anche se non è impensabile il ricorso a temperature superiori .
Dopo l'eventuale drenaggio della soluzione fosforica, eseguibile secondo metodologie di facile esecuzione per gli esperti del ramo, il procedimento della presente invenzione viene ultimato mediante semplice eluizione del cadmio con acqua.
ESEMPIO N. 1
Un campione di 6,25 litri di acido fosforico concentrato, da processo ad umido, previamente aggiunto di 800 ppm di potassio ioduro e 400 ppra di ferro e decantato è stato fatto passare in una colonna in vetro contenente 250 mi di una resina di adsorbimento denominata S 861 (Rohm and Haas).
La portata di alimentazione in colonna è stata regolata per mezzo di una pompa peristaltica e mantenuta a 1250 ml/h.
Al termine, dopo drenaggio dell'acido fosforico, la resina è stata eluita con 625 ml di acqua e una portata di 1250 ml/h ottenendosi un eluato con 0,55 g/1 di cadmio. Tale soluzione, dopo concentrazione, può essere adoperata nell'industria metallurgica, dei pigmenti colorati od altre.
ESEMPIO N. 2
Un campione di 8,75 litri di acido fosforico concentrato, da processo ad umido, previamente aggiunto di 700 ppm di potassio ioduro e 500 ppm di ferro metallico e decantato è stato fatto passare in una colonna in vetro (diametro 2,5 cm) contenente 250 mi di resina di adsorbimento denominata S 86l (Rohm and Haas).
La portata della alimentazione è stata regolata per mezzo di una pompa peristaltica ed esattamente mantenuta a 1250 ml/h.
Dopo passaggio di tutto l'acido e drenaggio dello stesso, la resina è stata eluita con 500 ml di acqua ad una portata di 1000 ml/h, ottenendosi un eluato con 1,13 g/1 di cadmio. Tale soluzione, dopo eventuale concentrazione, può essere adoperata nell 'industra metallurgica, dei pigmenti colorati od altre.
Claims (6)
- RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per la eliminazione di cadmio da correnti di acido fosforico che lo contengono comprendente le seguenti operazioni fondamentali : trattamento della corrente di interesse con soluzioni di almeno uno ione alogenuro in presenza di almeno un elemento allo stato metallico; passaggio della soluzione fosforica risultante, previa eventuale chiarificazione, su una resina non a scambio ionico.
- 2) Procedimento per la eliminazione di cadmio da correnti di acido fosforico secondo la precedente rivendicazione nel quale, per la realizzazione del preliminare trattamento, si impiegano soluzioni di alogenuri di metalli alcalini o alcalino-terrosi a concentrazione tale che la quantità di ioni alogenuro sia compresa fra 100 e 2000 ppm rispetto all'acido.
- 3) Procedimento per la eliminazione di cadmio da correnti di acido fosforico secondo la precedente rivendicazione caratterizzato dal fatto che lo ione alogenuro è preferibilmente scelto tra I - Br .
- 4) Procedimento per la eliminazione di cadmio da correnti di acido fosofrico secondo la prima rivendicazione nel quale il trattamento della corrente di interesse con gli ioni alogenuro viene preferibilmente effettuata in presenza di ferro metallico.
- 5) Procedimento per la eliminazione di cadmio da correnti di acido fosforico secondo la precedente rivendicazione nel quale il ferro è presente in quantità variabile da 200 a 100ο ppm rispetto all'acido.
- 6) Procedimento per la eliminazione di cadmio da correnti di acido fosforico secondo la prima rivendicazione nel quale la soluzione fosforica proveniente dal trattaemnto con lo ione alogenuro viene passata su una resina non a scambio ionico scelta fra le resine polistiroliche reticolate o formofenoliche.
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