利用氨基酸洗脫劑從螯合樹(shù)脂中洗脫金屬離子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及從螯合交換樹(shù)脂中洗脫金屬離子。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于包括亞甲基氨基吡啶或膦酸側(cè)基的交聯(lián)的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物基質(zhì) 的螯合交換樹(shù)脂已經(jīng)被用于金屬（例如銅、鎳、鉻、鈷、鐵等）的回收。美國(guó)專利號(hào)3998924， 4031038,4098867,4451375,5112837,5141965 和 5182026 各自描述了包括亞甲基氨基吡啶 官能團(tuán)的螯合交換樹(shù)脂的實(shí)例，所述亞甲基氨基吡啶官能團(tuán)含有吡啶甲基胺部分如：2_吡 啶甲基胺、雙-(2-吡啶甲基胺）、N-(2-羥乙基）-2-吡啶甲基胺、N-(2-羥丙基）-2-吡啶 甲基胺、N-甲基-2-吡啶甲基胺和N-(2-甲基氨基乙基）-2-吡啶甲基胺。US 4895905、US 5231115和US4564644描述了大孔和凝膠型的交聯(lián)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物基質(zhì)，其包含 具有包含2-吡啶甲基胺部分的亞甲基氨基吡啶官能團(tuán)的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。US5723098描述 了將包括氨基膦酸基團(tuán)的螯合樹(shù)脂用于從酸洗脫液中回收鐵離子。
[0003] 負(fù)載于此種螯合樹(shù)脂上的金屬通常利用強(qiáng)無(wú)機(jī)酸或氨通過(guò)洗脫去除。傳統(tǒng)的洗脫 劑可造成環(huán)境挑戰(zhàn)并且干擾后續(xù)的電解提取操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明包括至少部分地解決了上述缺點(diǎn)的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā) 明包括從金屬負(fù)載的螯合樹(shù)脂的床中洗脫金屬離子的方法，其中，所述樹(shù)脂包括具有亞甲 基氨基吡啶或膦酸側(cè)基的交聯(lián)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物基質(zhì)，并且所述方法包括如下步 驟：使洗脫劑經(jīng)過(guò)所述床以從所述螯合樹(shù)脂至少部分地去除所述金屬離子并產(chǎn)生富含金屬 的洗脫液，其中，所述洗脫劑包括包含具有分子量小于500道爾頓的氨基酸化合物的水溶 液。
[0005] 在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明包括用于通過(guò)螯合和電解提取從產(chǎn)品產(chǎn)物液體溶液中 回收金屬的系統(tǒng)和方法，所述方法包括如下步驟：(a)使含有金屬離子的產(chǎn)物液體溶液經(jīng) 過(guò)選擇性負(fù)載所述金屬離子的樹(shù)脂床；(b)使所述洗脫劑經(jīng)過(guò)所述床以從所述螯合樹(shù)脂中 至少部分地去除所述金屬離子并產(chǎn)生富含金屬的洗脫液；并且（c)電解提取所述富含金屬 的洗脫液以產(chǎn)生電解提取的金屬和金屬貧化的洗脫液。所述金屬貧化的洗脫液的至少一部 分可任選地與產(chǎn)物液體溶液合并，并且重復(fù)步驟（a)、（b)和（c)。描述了許多其它實(shí)施方 式。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1是柱狀圖，其示出了如實(shí)施例1中進(jìn)一步描述的，使用各種洗脫劑在不同pH 值的總的銅洗脫。
[0007] 圖2是如實(shí)施例2中進(jìn)一步描述的，使用不同的洗脫劑的銅的洗脫曲線圖。
[0008] 圖3是如實(shí)施例3中進(jìn)一步描述的，使用選定洗脫劑在不同的pH值下鐵洗脫的曲 線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 在一組實(shí)施方式中，本發(fā)明包括用于從螯合樹(shù)脂中洗脫金屬的系統(tǒng)和方法。在另 一組實(shí)施方式中，本發(fā)明包括通過(guò)螯合和電解提取從產(chǎn)物液體溶液中回收金屬的系統(tǒng)和方 法。術(shù)語(yǔ)"產(chǎn)物液體溶液"，有時(shí)也被稱為"富集浸提溶液"或"富集液體溶液"，在本文中縮 寫為"PLS"。所述PLS的來(lái)源沒(méi)有特別的限制，但通常是通過(guò)堆浸、槽浸或加壓浸提礦石產(chǎn) 生。所述PLS包括包含一種或多種金屬（如銅、鎳、鈷、鉻、鎘、鐵、鈾、鋅、銀、金、汞、鉑、釩和 鉬）的酸性水溶液。所述PLS通常具有小于4,但更通常小于3的pH。
[0010] 通常，使PLS經(jīng)過(guò)選擇性負(fù)載感興趣的金屬離子（例如銅、鎳）的螯合交換樹(shù)脂 床。金屬離子隨后通過(guò)使洗脫液經(jīng)過(guò)所述床而從所述樹(shù)脂中釋放以從所述樹(shù)脂中至少部分 地去除金屬離子，并產(chǎn)生富含金屬的洗脫液，。然后，所述富含金屬的洗脫液可以經(jīng)受電解 提取，以產(chǎn)生電解提取的金屬和金屬貧化的洗脫液。所述金屬貧化的洗脫液可被再循環(huán)并 與PLS合并，用于后續(xù)處理作為連續(xù)或分批工藝的一部分。在另一實(shí)施方式中，經(jīng)過(guò)螯合交 換樹(shù)脂的第一床（或多個(gè)床）的PLS穿過(guò)去除較低價(jià)金屬如鐵的第二床，所述較低價(jià)金屬 否則可干擾電解提取。然后，所述PLS可以被再回收或再利用。
[0011] 所述洗脫液包括包含分子量小于500道爾頓，并且更優(yōu)選小于300道爾頓的氨基 酸化合物的水溶液。所述洗脫液的PH優(yōu)選至少為7,更優(yōu)選至少為8,還更優(yōu)選至少為9,并 且在一些實(shí)施方式中至少為10。在洗脫液中的氨基酸化合物濃度優(yōu)選為0. 1至3摩爾，更 優(yōu)選為0. 2至2摩爾，還更優(yōu)選為0. 3至1. 5摩爾。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述氨基酸化合物 包括一種或多種由式I表示的氨基酸的官能團(tuán)。
[0012] 式（I):
[0013]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 從金屬負(fù)載的螯合樹(shù)脂的床中洗脫金屬離子的方法，其中，所述樹(shù)脂包括具有亞甲 基氨基吡啶或膦酸側(cè)基的交聯(lián)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物基質(zhì)，并且所述方法包括如下步 驟：使洗脫劑經(jīng)過(guò)所述床以從所述螯合樹(shù)脂中至少部分地去除所述金屬離子，并且產(chǎn)生富 含金屬的洗脫液，其中，所述洗脫劑包括包含分子量小于500道爾頓的氨基酸化合物的水 溶液。
2. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸化合物包含由式（I) 表不的氣基酸官能團(tuán)：
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸化合物由式（II)表 示：
其中，&和R2獨(dú)立地選自：氫和具有1至6個(gè)碳原子的烷基，所述烷基可為未被取代的 或者被下述至少之一取代：胺、氨基酸、羧酸、羥基、巰基和環(huán)結(jié)構(gòu)，或者&和R 2可以共同形 成環(huán)結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸化合物選自下述至少 之一：亞氨基二乙酸和乙二胺四乙酸。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸化合物選自下述至少 之一：丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、組氨酸、 異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、鳥(niǎo)氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、硒代半胱氨酸、絲氨酸、牛 磺酸、蘇氨酸、色氨酸、酪氨酸和纈氨酸。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述洗脫劑不包括氨和無(wú)機(jī)酸。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述金屬離子包括銅離子。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述金屬離子包括鐵離子。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包含如下步驟： (a) 使含有金屬離子的產(chǎn)物液體溶液經(jīng)過(guò)選擇性負(fù)載所述金屬離子的樹(shù)脂床； (b) 使所述洗脫劑經(jīng)過(guò)所述床以從所述螯合樹(shù)脂至少部分地去除所述金屬離子，并產(chǎn) 生富含金屬的洗脫液；并且 (c) 電解提取所述富含金屬的洗脫液，以產(chǎn)生電解提取的金屬和金屬貧化的洗脫液； 并且 (d) 將所述金屬貧化的洗脫液的至少一部分與所述產(chǎn)物液體溶液合并，并且重復(fù)步驟 (a)、（b)和（c) ο
【專利摘要】從金屬負(fù)載的螯合樹(shù)脂的床中洗脫金屬離子的方法，其中，所述樹(shù)脂包括具有亞甲基氨基吡啶或膦酸側(cè)基的交聯(lián)苯乙烯-二乙烯基苯共聚物基質(zhì)，并且所述方法包括如下步驟：使洗脫劑經(jīng)過(guò)所述床以從所述螯合樹(shù)脂中至少部分地去除所述金屬離子，并且產(chǎn)生富含金屬的洗脫液，其中，所述洗脫劑包括包含分子量小于500道爾頓的氨基酸化合物的水溶液。
【IPC分類】B01J45-00, B01J49-00, C22B3-42
【公開(kāi)號(hào)】CN104684644
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380043037
【發(fā)明人】C·R·馬斯頓, M·S·史密斯, M·L·羅杰斯, K·S·伊斯特曼
【申請(qǐng)人】陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司, 羅門哈斯公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年8月13日
【公告號(hào)】CA2888975A1, US20150175728, WO2014031382A1