203502. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nehézfémek, elsősorban kadmium eltávolítására foszforsav-tartalmú oldatokból
1 HU 203 502 B 2 kalmazásával, a kadmium kicsapódása fokozódott a pH emelésével. Foszforsavat tartalmazó oldatokból, a nitrofoszfát eljárásból származókból is a kadmiumot 1,4- 2,0 pH-nál ki tudtuk csapni. A fenti tesztek során úgy találtuk, hogy a hőmérséklet befolyásolta az eredményeket, ezért ezt tovább vizsgáltuk. Úgy találtuk, hogy a kicsapás erősen függ a hőmérséklettől, mivel a kadmium kicsapása fokozódott a kicsapási hőmérséklet csökkentésiével. így az azonos mennyiségú kadmium kicsapásához szükséges xantát mennyiségét 50%-kal csökkentettük, amikor a kicsapás hőmérsékletét 40 *C-ról 20 *C-ra csökkentettük. Akicsapás hőmérsékletének beállítása gazdasági kérdés, mindent figyelembe véve úgy találtuk, hogy a kicsapást előnyösen 5 és 40 ‘C között, előnyösen 10 és 20 *C között célszerű végezni. Ezen előzetes vizsgálatok pozitív eredményei alapján úgy találtuk, hogy a kicsapószer típusát tovább kell vizsgálni. Úgy tűnt, hogy a xantát (X) ioncserélőként működik olyan szempontból, hogy az alkálifém (kálium vagy nátrium) oldódik, míg a nehézfém-xantát kicsapódik. 2KX+M2+-»MX+2K+ ahol KX jelentésee kálium-xantát és M jelentése nehézfém, például kadmium. Úgy találtuk továbbá, hogy némelyik xantát kevésbé stabil a kérdéses savas oldatban, és mellékreakciók lépnek fel, például szén-diszulfid képződése. Úgy találtuk, hogy a xantát satabilitása fokozódott a szerves fázis szétválásának mennyiségével és fokával. A xantát kiválasztásánál legelőnyösebbnek az alkálifémsókat, például nátrium- és káliumsót találtuk, más vízoldható xantátsók is használhatók azonban. A xantátok a ditio-karbonsav-O-észterek sói, amelyeknek általános képlete: ahol R jelentése aril- vagy alkilcsoport, M jelentése fémion, a kereskedelmi xantátokban nátrium- vagy káliumion. R előnyösen 1-8 szénatomos csoport, előnyös xantátok a kálium-hexil-xantát (PHX), kálium-amilxantát (PAX) és a nátrium-izobutil-xantát (SIBX). A további vizsgálatokban úgy találtuk, hogy a foszforsavas oldatot előnyös az oldhatatlan és szilárd komponensektől megtisztítani. Ez az előtisztítás szokásos módszerekkel történhet, például dekantálással, ílokkulálószenrel vagy anélkül, majd rákövetkező elválasztással, például a folyadékfázis dekantálásával a csapadékról. A kicsapott nehézfémek elválasztása ismert módon történhet, például szűréssel, előnyösen flotálással kombinálva. Úgy találtuk, hogy a nehézfém-xantát hidrofób tulajdonságai következtében alkalmas a flotálásos elválasztásra. A találmány értelmében tehát előnyösen úgy járunk el, hogy a foszforsavas oldatból előtisztítással eltávolítjuk a szilárd anyagot és az oldhatatlan komponenseket, majd a pH-t ammóniával 1,4 és 2 érték közé állítjuk, és az oldatot 5 és 40 *C közé hűtjük. Ezután ditio-karbonsav-O-észterek fémsóit adagoljuk a nehézfémek kicsapására, majd a csapadékot elválasztjuk az oldattól. Az oldat pH-ját előnyösen 1,6 és 1,8 közé állítjuk, és a hőmérsékletet előnyösen 10 és 20 *C közé állítjuk, mielőtt a nehézfémsókat előnyösen nátrium- vagy kálium-butil-xantáttal kicsapjuk. A nehézfémet tartalmazó csapadékot előnyösen flotálással, majd szűréssel választjuk el a foszforsavas oldattól. A találmány szerinti megoldást az ábra és a példák segítségével mutatjuk be. 1. ábra: A nehézfémek találmány szerinti eltávolításának folyamatábrája. Ez az ábra a nehézfémek foszforsavas oldatból történő eltávolításának folyamatábráját mutatja, amely 1 foszforsavas oldat lehet egy, foszfátos kőzetek salétromsavas feltárása, majd a kalcium-nitrát eltávolítása után kapott anyalúg. Az 1 oldatot a 3 derítőedénybe visszük, előnyösen 2 flokkulálószerekkel együtt. A 4 szennyezett foszforsavas oldatot a 6 pH-beállító edénybe visszük, ahol az 5 csövön keresztül ammóniát adagolunk. A 3 edényből a 13 kicsapott zagyot eltávolíthatjuk, vagy a 14 csővezetéken keresztül a tisztított foszforsavas oldathoz keverhetjük. A 6 edényben a pH-t 1,4 és 2,0 közé állítjuk 120 *C-on, az oldatot a 7 hőcserélőn 5 és 40 *C közé hűtjük, majd a 8 kicsapóedényben szállítjuk, ahol a 9 csővezetéken adagoljuk a kicsapószert. A nehézfémcsapadékot a 10 edényben elválasztjuk az oldattól, és a 15 vezetéken keresztül visszanyerésre vagy tárolásra elvezetjük. A tisztított foszforsavas oldatot a 11 csővezetéken keresztül további feldolgozásra, például semlegesítésre, káliumsó adagolásával feldolgozásra elszállítjuk. A tisztított anyalúg egy részét a 12 csővezetéken keresztül visszavihetjük a 3 derítőedénybe. 1. példa Ebben a példában a találmány szerinti megoldást a nitrofoszfát eljárásban kapott anyalúgon mutatjuk be, továbbá bemutatjuk a pH hatását a részleges semlegesítés során. 0,060 kg/103 kg kadmiumot tartalmazó foszfátos kőzetet ismert módon salétromsavval feltárunk, és a kalcium-nitrát kicsapásához kb. 10 *C-ra lehűtünk, a kalcium-nitrátot szűréssel eltávolítjuk. Az így kapott anyalúgot derítőedénybe szállítjuk, ahol a zagy derítése és agglomerálása érdekében polielektrolitot adagolunk. Ez az anyalúg 23 ppm kadmiumot tartalmaz, amelyet a derítőedény felső túszéból elvezetünk, és ammóniával részben semlegesítjük Ezen anyalúg egy részének pH- ját 1,0, IX 1,4, 1,6 és 1,8 értékre állítjuk. Ezután az anyalúgot kb. 20 'C-ra hűtjük. A lehűtött anyalúghoz nátrium-izobutil-xantátot (SIBX) adagolunk Hr kg foszfátra számítva 1,6 kg mennyiségben. A xantátot vizes oldat formájában adagoljuk, de az adagolás történhet szilárd formában is. 10 perc reakcióidő után a kicsapódott xantátot feszüljük. A csapadék az adagolt 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
