RS61782B1

RS61782B1 - Obnovljivi izoparafini kao rastvarač u hidrometalurškom postupku tečno-tečno ekstrakcije

Info

Publication number: RS61782B1
Application number: RS20210462A
Authority: RS
Inventors: Erkki Paatero; Rami Saario; Jukka KORTELAINEN; Maija Rouhiainen; Virpi Rämö
Original assignee: Metso Outotec Finland Oy; Neste Corp
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2021-06-30
Also published as: WO2018007672A1; CN109476565A; CA3028359A1; PL3481794T3; CN109476565B; CY1125106T1; CA3028359C; ES2868800T3; PE20190719A1; CL2019000026A1; PT3481794T; US10689728B2; BR112018077057A2; US20190249273A1; HUE054004T2; BR112018077057B1; HRP20210701T1; MX2018015967A; EP3481794A1; EP3481794B1

Description

Opis

OPIS PRONALASKA

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na hidrometalurške tehnologije, gde se koristi tečno-tečno ekstrakcija, koja se takođe naziva ekstrakcija rastvaračima, da bi se razdvojili i koncentrovali joni metala. Određenije, ovaj pronalazak odnosi se na ekstrakciju bakra rastvaračima i rastvarač koristan u ekstrakciji bakra rastvaračima.

POZADINA PRONALASKA

[0002] Tečno-tečno ekstrakcija, koja se takođe naziva ekstrakcija rastvaračima, i raspodela je postupak za razdvajanje jedinjenja na osnovu njihovih relativnih rastvorljivosti u dvema različitim nemešljivim tečnostima, obično voda i neki organski rastvarač. Ekstrakcija rastvaračima obično se koristi u postupcima razdvajanja metala, čime se omogućava ekstrakcija metala iz vodenih rastvora korišćenjem organskih rastvora za ekstrakciju. Najprimenljivija ekstrakcija rastvaračima u industriji je ekstrakcija bakra iz vodenih rastvora sumporne kiseline nakon luženja rude bakra.

[0003] U hidrometalurgiji, vodeni rastvor iz luženja, obogaćeni lužni rastvor, dolazi u kontakt u mešačutaložniku sa nekim ekstraktantom, tj. organskim reagensom za ekstrakciju koji je rastvoren u nekom organskom rastvaraču, da bi se selektivno preneo željeni metal iz vodene faze u fazu nemešljivu sa vodom. Nakon razdvajanja faza, vodeni rastvor, rafinat, ponovo se vraća na luženje, a organska faza nemešljiva sa vodom pomera se u drugi mešač-taložnik gde se dovodi u kontakt sa vodenim rastvorom za reekstrakciju da bi se obrazovao koncentrovaniji i čistiji vodeni rastvor metala za redukciju. Za ekstrakciju metala obično su potrebne dva ili više uzastopnih stupnjeva ekstrakcije da bi se uklonili ciljni metali iz vodene sirovine.

[0004] Što se tiče tehničkih karakteristika postupka ekstrakcije rastvaračima, mešači mogu da rade ili sa kontinuiranom vodenom fazom (tj. organske kapljice se disperguju u vodu) ili kontinuiranom organskom fazom (obrnuto). Iz različitih razloga, jedan ili drugi daje opšte optimalni rezultat za postupak ekstrakcije rastvaračima. Brzina razdvajanja faza u najvećoj meri zavisi od faznog kontinuiteta, a obično se disperzija sa kontinuiranom organskom fazom razdvaja brže. Međutim, u mnogim slučajevima opšti optimum postupka bolji je sa sistemom sa kontinuiranom vodenom fazom. Veće brzine razdvajanje faza u taložniku omogućavaju ili manje taložnike, manji inventar organske faze ili veće protoke i produktivnost u postojećim postrojenjima.

[0005] Za operativnost i rešavanje problema postrojenja za ekstrakciju rastvaračima, prednost je da razlika između vodenih i organskih kontinuiranih sistema nije suviše velika naročito u početnim situacijama ili slučajnim događajima inverzija faza.

[0006] Obično korišćeni reagensi za ekstrakciju metala u ekstrakciji bakra rastvaračima su razni derivati hidroksioksima koji mogu da obrazuju helat sa jonom bakra. Ovaj kompleks bakra poželjno se raspodeljuje u organsku fazu tokom stupnja ekstrakcije.

[0007] Konvencionalni rastvarači korišćeni u postrojenjima za ekstrakciju bakra rastvaračima potiču iz fosilne sirove nafte. Postoji širok spektar komercijalno dostupnih ugljovodoničnih rastvarača. Jedan od obično korišćenih rastvarača je npr. Shellsol ® D70 koji sadrži oko 55% parafinskih i 45 % naftenskih ugljovodonika sa prosekom od 11-14 atoma ugljenika.

[0008] Danas postoji globalna potreba za zamenom fosilnih rastvarača i VOC (isparljiva organska jedinjenja), koji sadrže rastvarače, alternativama zbog ekoloških i regulatornih pritisaka i zabrinutosti za zdravlje kao i zbog porasta cene i nesigurne podrške sirove nafte.

[0009] U pokušaju da se pronađu alternative, razmatrane su mogućnosti korišćenja biodizela kao što su "alkil estri masnih kiselina" (FAAE), a naročito "metil estri masnih kiselina (FAME), kao rastvarača u ekstrakciji metala. Međutim, njihova fizička i hemijska svojstva nisu pogodna za ekstrakciju metala. Štaviše, dolazi do hidrolize estara u veoma kiselim uslovima, što je slučaj npr. u ekstrakciji bakra rastvaračima. Hidroliza estara katalizovana kiselinama dovodi do obrazovanja odgovarajućih karboksilnih kiselina za koje je poznato da deluju kao metalni ekstraktant za neke metale nečistoće.

[0010] US2008/003154A1 opisuje tečno-tečno ekstrakciju metala, koja obuhvata 5-40 vol.% reagensa za ekstrakciju metala i 60-95 vol.% rastvarača.

[0011] Chad W. Brown: " Property-performance relationships of commercial diluents in Sub-Sahara Africa copper solvent extraction conditions", 8th Southern African base metals conference, Livingston, Zambija, 6-8 Juli, 8.7.2015, strane 1-23, opisuje različite kombinacije rastvarača sa reagensima za ekstrakciju bakra.

[0012] Francisco Jose Alguacil et al.: "Modelling copper (II) liquid-liquid extraction: the system Acorga M5640-Exxsol D100-CuSO4-H2SO4", Journal of chemical research, vol.3, 31.3.2019, strane 196-197, opisuje predviđanje eksperimentalno izmerenih koeficijenata raspodele za Acorga M5640-Exxsol D100-CuSO4-H2SO4tečno-tečno sistem.

KRATAK OPIS PRONALASKA

[0013] Cilj ovog pronalaska je, prema tome, da obezbedi kompoziciju za ekstrakciju bakra rastvaračima da bi se prevazišli gorepomenuti problemi i da bi se ublažili gorepomenuti nedostaci. Ciljevi ovog pronalaska postižu se novom kompozicijom za rastvor za ekstrakciju metala koji obuhvata alternativni rastvarač koji je okarakterisan kao što je navedeno u nezavisnim patentnim zahtevima. Poželjni načini ostvarivanja ovog pronalaska opisani su u zavisnim patentnim zahtevima.

[0014] Traga se za potencijalnim rastvaračima dobijenim iz bioloških izvora sa raznovrsnim fizičkohemijskim svojstvima koja su potrebna za ekstrakciju rastvaračima. Ovaj pronalazak zasniva se na neočekivanoj spoznaji da kada se zameni fosilni Neste obnovljivi izoalkan tipa 1 i tipa 2, pri čemu je raspodela ugljeničnog broja uzorka 1 korišćenog u primeru bila: 8 mas.% C15 ugljovodonika, 17 mas.% C16 ugljovodonika, 24 mas.% C17 ugljovodoniak i 37 mas.% C18 ugljovodonika. Raspodela ugljeničnog broja uzorka 2 korišćenog u primeru bila je: 12 mas.% C15 ugljovodonika, 31 mas.% C16 ugljovodonika, 16 mas.% C17 ugljovodoniak i 32 mas.% C18 ugljovodonika; i

[0015] Fig.5 prikazuje laboratorijska ispitivanja kinetičkih i ravnotežnih parametara sa stresiranom organskom fazom. Pripremljen rastvarač sastoji se ili potpuno od Shellsol ® D70 ili Neste obnovljivog izoalkana (uzorak 1 i uzorak 2). Raspodela ugljeničnog broja uzorka 1 korišćenog u primeru bila je: 8 mas.% C15 ugljovodonika, 17 mas.% C16 ugljovodonika, 24 mas.% C17 ugljovodonika i 37 mas.% C18 ugljovodonika. Raspodela ugljeničnog broja uzorka 2 korišćenog u primeru bila je: 12 mas.% C15 ugljovodonika, 31 mas.% C16 ugljovodonika, 16 mas.% C17 ugljovodonika i 32 mas.% C18 ugljovodonika.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

[0016] Ovaj pronalazak odnosi se na tečno-tečno ekstrakciju metala, naročito na tečno-tečno ekstrakciju bakra, pri čemu je poboljšanje postupka tečno-tečno ekstrakcije postignuto korišćenjem nove kompozicije rastvarača za ekstrakciju.

[0017] Posebno se ovaj pronalazak odnosi na kompoziciju na biološkoj osnovi za ekstrakciju metala bakra, a koja obuhvata neki reagens za ekstrakciju metala u rastvaraču, pri čemu rastvarač obuhvata obnovljive izoparafine same ili u mešavini sa konvencionalnim rastvaračem na bazi fosilnog rastvarača.

[0018] Određenije, ovaj pronalazak se odnosi na kompoziciju na biološkoj osnovi koja obuhvata 5 - 40 vol.% reagensa za ekstrakciju metala i 60 - 95 vol.% rastvarača, koji rastvarač obuhvata 10 - 100 mas.% prvog organskog rastvarača i, opciono, 0 - 90 mas.% drugog organskog rastvarača, pri čemu je prvi organski rastvarač mešavina ugljovodonika koji obuhvataju 80 - 98 mas.% C15-C20 ugljovodonika koji imaju najmanje 60 mas.% izoparafina od ukupne mase ugljovodonika, a drugi organski rastvarač obuhvata više od 10 mas.% naftena, poželjno 20 - 50mas.%.

[0019] Rastvarač je supstanca koja rastvara rastvorljivu supstancu (hemijski različita tečnost, čvrsta supstanca ili gas), što dovodi do obrazovanja rastvora. Rastvarač je korišćen kao pojam u ekstrakciji rastvaračima za neki inertni organski rastvarač u kom se rastvara agens za ekstrakciju metala (ekstraktant). U ekstrakciji rastvaračima, rastvarač može da se koristi kao rastvarač da bi se rastvorio i razblažio ekstraktant kao i ekstraktant-metal kompleksi i tako da je ekstraktant pogodan za upotrebu u postupku tečno-tečno ekstrakcije.

[0020] Kompozicija na biološkoj osnovi, kao što se ovde koristi, znači da deo kompozicije potiče od obnovljivih bioloških sirovih materijala. Obnovljivi biološki sirovi materijal može da potiče od biljaka ili životinja. Materijal može da bude odabran od biljnih ulja, životinjskih masti, ribljih ulja i njihovih mešavina. Primeri pogodnih bioloških sirovih materijala uključuju, ali nisu ograničeni na, ulje uljane repice, kanola ulje, ulje kolze, talno ulje, suncokretovo ulje, sojino ulje, ulje konoplje, maslinovo ulje, laneno ulje, ulje slačice, palmino ulje, arahijsko ulje, ricinusovo ulje, kokosovo ulje, životinjske masti kao što su masnoća, loj, salo, reciklirane prehrambene masti, polazni materijali proizvedeni genetičkim inženjeringom, i biološki polazni materijali proizvedeni od strane mikroba kao što su alge i bakterije. Dalji proizvodi kondenzacije, estri ili drugi derivati dobijeni od bioloških sirovih materijala mogu takođe da se koriste kao polazni materijali. Takođe su pogodni reciklirani sirovi materijali biološkog porekla.

[0021] Ulje dobijeno od biološkog sirovog materijala je hidrotretirano i izomerizovano. Primeri takvog postupka prikazani su u FI100248, Primeri 1 - 3. U skladu sa ovim pronalaskom, izoparafini dobijeni od obnovljivog biološkog sirovog materijala koriste se kao prvi organski rastvarač u kompoziciji. Obnovljivi izoparafini su mešavina ugljovodonika (izoalkana) koji obuhvataju 80 - 98 mas.% C15-C20 ugljovodonika koji imaju najmanje 60 mas.% izoparafina od ukupne mase ugljovodonika. Prvi organski rastvarač u kompoziciji može, opciono, da ima 0,01 - 5 mas.% C21-C36 ugljovodonika i 0,01 - 15 mas.% C1-C14 ugljovodonika.

[0022] Prvi organski rastvarač obuhvata 0-5mas.% naftena, poželjno 0 - 2 mas.% naftena, i 100 - 95 mas.% parafina, poželjno 100 - 98 mas.% parafina, računato na ukupnu masu kompozicije.

[0023] Prvi organski rastvarač je na biološkoj osnovi. Sadržaj 14C izotopa prvog organskog rastvarača je veći od 90%, poželjno veći od 99%. Sadržaj 14C izotopa označava biogeni sadržaj uzorka. Beta raspad radioaktivnog izotopa ugljenika 14C može da se detektuje pomoću tečnog scintilacionog brojanja. U fosilnim materijalima 14C se potpuno raspada, dok je u materijalima na biološkoj osnovi 14C izotop prisutan u količini relativnoj na količinu proizvedenu u atmosferi.

[0024] U nekim načinima ostvarivanja, prvi organski rastvarač obuhvata parafine, pri čemu, od ukupnih parafina, 5 - 15 mas.% predstavlja C 15, 10 - 35 mas.% predstavlja C16, 10 - 30 mas.% predstavlja C17, 20 - 45 mas.% predstavlja C18, više od 0 - 5 mas.% predstavlja C19 i više od 0 - 5 mas.% predstavlja C20. Ugljenični broj označava atome ugljenika u svakom molekulu parafina. Prvi rastvarač obuhvata više od 0 - 5 mas.% C19 i C20, što znači da količina ovih parafina može biti od veoma male pa do 5%. Poželjna ukupna količina izoparafina u prvom organskom rastvaraču je najmanje 85 mas.%, 90 mas.%, 93 mas.% i 95 mas.%.

[0025] U nekim načinima ostvarivanja, prvi organski rastvarač obuhvata C15 ugljovodonike koji obuhvataju 5 - 20 mas.% n-parafina i 80 - 95 mas.% i-parafina, C16 ugljovodonike koji obuhvataju 0,5 -15 mas.% n-parafina i 85 - 99,5 mas.% i-parafina, C17 ugljovodonike koji obuhvataju 3 - 15 mas.% nparafina i 85 - 97 mas.% i-parafina, C18 ugljovodonike koji obuhvataju 0,1 - 10 mas.% n-parafina i 90 -99,9 mas.% i-parafina, C19 ugljovodonike koji obuhvataju 0,1 - 15 mas.% n-parafina i 85 - 99,9 mas.% iparafina, i C20 ugljovodonike koji obuhvataju 0,1 - 10 mas.% n-parafina i 90 - 99,9 mas.% i-parafina. nparafin označava normalne parafine, a i-parafin izoparafine.

[0026] Prvi organski rastvarač korišćen u kompoziciji ovog pronalaska obuhvata nečistoće (Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mo, Na, Ni, Si, P, Pb, V, Zn, Mn) poželjno manje od 0,1 mg/kg određene u postupku ASTMD5185. Prvi organski rastvarač sam ili kao deo kompozicije rastvarača za ekstrakciju metala ima pozitivan efekat na fizičke performanse u ekstrakciji rastvaračima.

[0027] Drugi organski rastvarač u kompoziciji ovog pronalaska obuhvata više od 10 mas.% naftena, poželjno 20 - 50 mas.%. To je obično rastvarač na bazi fosilnih ugljovodonika. Pojam fosilni koristi se ovde da označi komponente ili kompozicije rastvarača koje se javljaju u prirodi i dobijaju se od neobnovljivih izvora. Primeri tih neobnovljivih izvora mogu da uključuju rezerve naftnog ulja/gasa, rezerve ulja/gasa škriljca, rezerve prirodnog gasa, rezerve uglja, i slično, i njihove kombinacije, uključujući bilo koje naslage bogate ugljovodonicima koje se mogu minirati/izvući iz zemlje/podzemnih izvora. Fosilna goriva uopšteno se smatraju neobnovljivim izvorima. Pojam fosilni takođe se ovde odnosi na otpad od neobnovljivih izvora. Rastvarači korisni u ovom pronalasku uključuju bilo koji pokretan organski rastvarač, ili mešavinu rastvarača, koji je nemešljiv sa vodom i inertan u uslovima ekstrakcije prema ostalim prisutnim materijalima. To može da bude bilo koji uobičajeni ugljovodonični rastvarač korišćen u ekstrakciji bakra rastvaračima. Takav rastvarač je npr. Shellsol® D70.

[0028] Kompozicija ovog pronalaska može kao rastvarač da sadrži samo prvi organski rastvarač, međutim, rastvarač može takođe da bude mešavina prvog organskog rastvarača i drugog organskog rastvarača. U nekim načinima ostvarivanja, kompozicija obuhvata 15 vol.%-25 vol.% reagensa za ekstrakciju metala i 75 vol.%-85 vol.% rastvarača, pri čemu od tog rastvarača 10 do 90mas.% predstavlja prvi organski rastvarač, a 10 - 90 mas.% predstavlja drugi organski rastvarač.

[0029] U nekom drugom načinu ostvarivanja, kompozicija obuhvata 15 vol.%-25 vol.% reagensa za ekstrakciju metala i 75 vol.% - 85 vol.% rastvarača, pri čemu od tog rastvarača 10% - 30 mas.% predstavlja prvi organski rastvarač, a 70% - 90 mas.% predstavlja drugi organski rastvarač.

[0030] Kompozicija ovog pronalaska obuhvata neki reagens za ekstrakciju i neki ugljovodonični rastvarač, pri čemu je reagens za ekstrakciju poželjno neki derivat hidroksioksima, čija je oksim grupa po strukturi ili neki aldoksim ili neki ketoksim. Ovo, tečni helatni katjonski izmenjivač, helira katjon bakra u organskoj fazi. Primeri naročito pogodnih hidroksioksima su ortohidroksiarilketoksimi, ortohidroksiarilaldoksimi i njihove mešavine. I ketoksimi i aldoksimi su održivi agensi za ekstrakciju bakra. Međutim, aldoksimi su efikasniji od ketoksima i selektivniji su u odnosu na železo.

[0031] Ketoksimi i aldoksimi ovog pronalaska poželjno imaju opštu formulu (I)

u kojoj R1 predstavlja C8-15-alkil, a R2 je H, metil ili fenil.

[0032] Pored ovoga, organski rastvor za ekstrakciju može da obuhvata neko organsko sredstvo za modifikaciju koje pripada najmanje jednoj od grupa: alkohol, fenol, estar, diestar, etar, dietar, keton, amid ili nitril. Postoji nekoliko komercijalnih ekstraktanata koji pripadaju hidroksioksimima; na primer ACORGA® M5640 od Cytec Solvay Group koji se koristi u primerima u nastavku.

[0033] Ovaj se pronalazak dalje odnosi na upotrebu ugljovodonika koji obuhvataju 80 - 98 mas.% C15-C20 ugljovodonika koji imaju najmanje 60 mas.% izoparafina od ukupne količine ugljovodonika u tečnotečno ekstrakciji metala, naročito u ekstrakciji bakra rastvaračima. Upotreba ovih ugljovodonika omogućava doprinos ekološki održivoj industriji ekstrakcije rastvaračima.

PRIMERI

Primer 1.

[0034] Laboratorijska ispitivanja kinetičkih i ravnotežnih parametara izvedena su prema standardnim procedurama (videti "ACORGA® Extraction Reagents: Standard Test Methods" In Cytec Technology Note, Cytec Industries 2005.) Uslovi su bili: vodena faza: 6 g/L Cu, 1 g/L Fe<3+>, 60 g/L SO4, početna pH = 2,8, temperatura 22°C, zapreminski odnos faza 1:1.

Organska faza: 20 vol.% reagensa za ekstrakciju metala i 80 vol.% rastvarača.

Korišćeni reagens za ekstrakciju metala bio je ACORGA® M5640 od Cytec Solvay Group. Rastvarač je sveže pripremljen i sastojao se ili potpuno od Shellsol ® D70 ili od mešavine koja ima 80 vol.% Shellsol ® D70 i 20 vol.% Neste obnovljivog izoalkana (obnovljivi izoparafin).

[0035] Raspodela ugljeničnog broja Neste obnovljivog izoalkana korišćenog u primeru (i u sledećim primerima) bila je: 8 mas.% C15 ugljovodonika od kojih 11 mas.% n-parafina i 89 mas.% i-parafina, 17 mas.% C16 ugljovodonika od kojih 8 mas.% n-parafina i 92 mas.% i-parafina, 24 mas.% C17 ugljovodonika od kojih 8 mas.% n-parafina i 92 mas.% i-parafina, 37 mas.% C18 ugljovodonika od kojih 2 mas.% n-parafina i 98 mas.% i-parafina.

[0036] Rezultati kinetičkih eksperimenata prikazani su na Fig.1. Odgovarajuća oblast ravnotežnih vrednosti u Tabeli 1:

Tabela 1

[0037] Ispitivanje pokazuje efekat obnovljivog izoparafinskog rastvarača (Neste obnovljivi izoalkan) na kinetičke parametre ekstrakcije za bakar (Fig.1) i punjenje bakra i odbacivanje železa (Tabela 1).

Primer 2.

[0038] Ispitivanja razdvajanja faza izvedena su u laboratorijskim uslovima. Ispitivanja su izvedena tako da je mešanje, nakon ekstrakcije bakra rastvaračima, u mešaču zaustavljeno i razdvajanje dve tečne faze je potom vizuelno praćeno. Fazni kontinuitet je kontrolisan tokom mešanja tako da je bio ili kontinuiran u organskoj fazi ili kontinuiran u vodenoj fazi. "Vreme razdvajanja faza" određeno je od zabeležene visine odvojene vodene faze prema postupku opisanom na strani 5 u "ACORGA® Extraction Reagents: Standard Test Methods/Phase Disengagement" in Cytec Technology Note, Cytec Industries 2005.

[0039] Ispitivanja razdvajanja faza izvedena su u sledećim uslovima. Vodena faza: 6 g/L Cu, 1 g/L Fe<3+>, 60 g/L SO4, početna pH = 2,8, temperatura 22°C, zapreminski odnos faza 1:1.

Organska faza: 20 vol.% reagensa za ekstrakciju metala i 80 vol.% rastvarača.

Korišćeni reagens za ekstrakciju metala bio je ACORGA® M5640 od Cytec Solvay Group. Rastvarač je sveže pripremljen i sastojao se ili potpuno od Shellsol ® D70 ili od mešavine koja ima 80 vol.% Shellsol ® D70 i 20 vol.% Neste obnovljivog izoalkana.

[0040] Rezultati su prikazani u Tabeli 2.

Tabela 2.

[0041] Ispitivanje pokazuje efekat Neste obnovljivog izoalkana na fizičku performansu u kontaktnom uređaju za ekstrakciju rastvaračima. Rezultati pokazuju da dodavanje rastvarača Neste obnovljivog izoalkana ima značajan pozitivni efekat u fazi ekstrakcije kada je sistem kontinuiran u vodenoj fazi (Tabela 1).

Primer 3.

[0042] Ispitivanja razdvajanja faza kao što su opisana u Primeru 2 ponovljena su korišćenjem iste mešavine organske faze osim što je organska faza prvo stresirana tokom dve nedelje njenim mešanjem sa 500 g/L rastvora sumporne kiseline u zapreminskom odnosu faza 1:1.

[0043] Rezultati sa stresiranom organskom fazom su u skladu sa rezultatima prikazanim u Primeru 2. Obnovljivi izoparafini koji sadrže rastvarač (Neste obnovljivi izoalkan) daju brže razdvajanje faza u ekstrakciji bakra rastvaračima u odnosu na uobičajeni organski rastvarač. Osim toga, rezultat ukazuje da je obnovljivi izoparafinski rastvarač manje podvrgnut razgradnji rastvarača. Nisu detektovana oksigenovana jedinjenja iz korišćenog uzorka rastvarača koji sadrži 80 vol.% Shellsol ® D70 i 20 vol.% Neste obnovljivog izoalkana kao što je potvrđeno GC-MS analizom.

Primer 4.

[0044] Isparavanje isparljivih organskih jedinjenja (VOC) iz faze organskog rastvarača je smanjeno u sistemu u kom je konvencionalni organski rastvarač za ekstrakciju delimično ili potpuno zamenjen Neste obnovljivim izoalkanom.

[0045] Krive destilacije konvencionalnog D70 organskog rastvarača, mešavine D70 rastvarača i Neste obnovljivog izoalkana u odnosu 80/20 i Neste obnovljivog izoalkana kao takvog prikazane su na Fig.2. Prema direktivi 2004/42/CEA VOC bilo koje organsko jedinjenje koje ima početnu tačku ključanja manju od ili jednaku 250°C meri se na standardnom atmosferskom pritisku od 101,3 kPa. Isparena frakcija ispod 250°C može se videti iz krivih kao tačka destilacije E-250°C. D70 potpuno isparava ispod 250°C, dok za mešavinu 80% D70 i 20% Neste obnovljivog izoalkana, E-250°C tačka je 81,4 vol.%, a za čist Neste obnovljivi izoalkan je 7,9 vol.%. Prema tome, postoji jasno smanjenje u količini VOC kao i u količini gubitka pri isparavanju rastvarača kada se poveća količina Neste obnovljivog izoalkana u fazi organskog rastvarača.

Primer 5.

[0046] Gubitak faze organskog rastvarača pri isparavanju na maksimalnoj radnoj temperaturi (40°C) je značajno smanjen u sistemu u kom je konvencionalni organski rastvarač za ekstrakciju zamenjen Neste obnovljivim izoalkanom.

[0047] Postavka ispitivanja bila je kao što sledi: Dva paralelna uzorka (77 g) svake ispitivane tečnosti stavljena su na otvorenu posudu i ostavljena da isparavaju na 40°C uz blago uduvavanje vazduha.

Uzorcima je merena masa u određenim intervalima.

[0048] Gubitak rastvarača pri isparavanju na 40°C, koja je najveća temperatura rastvarača koja se koristi u postupku ekstrakcije, prikazan je na Fig.3. Raspadanje organskog reagensa na temperaturi preko 40°C je ograničavajući faktor za procesnu temperaturu ekstrakcije. Kao što se vidi sa Fig.3, isparavanje na 40°C je veoma ograničeno za Neste obnovljivi izoalkan gde preko 90% rastvarača preostaje nakon 168 sati. Samo 24% konvencionalnog Shellsol ® D70 rastvarača preostaje nakon 168 h u istim uslovima. Rezultat jasno pokazuje smanjenu potrebu za poboljšanjem rastvarača u sistemu na 40°C.

Primer 6.

[0049] Ispitivanja razdvajanja faza sa stresiranom organskom fazom izvedena su u laboratorijskim uslovima. Ispitivanja su izvedena tako da je mešanje nakon ekstrakcije bakra rastvaračima u mešaču zaustavljeno i razdvajanje dve tečne faze je potom vizuelno praćeno. Fazni kontinuitet je kontrolisan tokom mešanja tako da je bio ili kontinuiran u organskoj fazi ili kontinuiran u vodenoj fazi. "Vreme razdvajanja faza" određeno je od zabeležene visine istaložene vodene faze prema postupku opisanom na strani 5 u "ACORGA® Extraction Reagents: Standard Test Methods/Phase Disengagement" in Cytec Technology Note, Cytec Industries 2005. Ispitivanja razdvajanja faza izvedena su u sledećim uslovima. Vodena faza: 6 g/L Cu, 2 g/L Fe<3+>, 60 g/L SO4, početna pH = 1,2, temperatura 22°C, zapreminski odnos faza 1:1. Organska faza: 20 vol.% reagensa za ekstrakciju metala i 80 vol.% rastvarača. Korišćeni reagens za ekstrakciju metala bio je ACORGA® M5640 od Cytec Solvay Group. Obe faze su kontinuirano mešane zajedno u tresaču na sobnoj temperaturi tokom 6 meseci. Vreme razdvajanja je izmereno od 2-fazne mešavine u 0, 3 i 6 mesecu na različitim kontinuitetima.

1

[0050] Pripremljeni rastvarač sastojao se ili potpuno od Shellsol ® D70 ili od Neste obnovljivog izoalkana tipa 1 i tipa 2. Raspodela ugljeničnog broja uzorka 1 korišćenog u primeru bila je: 8 mas.% C15 ugljovodonika, 17 mas.% C16 ugljovodonika, 24 mas.% C17 ugljovodonika i 37 mas.% C18 ugljovodonika. Raspodela ugljeničnog broja uzorka 2 korišćenog u primeru bila je: 12 mas.% C15 ugljovodonika, 31 mas.% C16 ugljovodonika, 16 mas.% C17 ugljovodonika i 32 mas.% C18 ugljovodonika. Rezultati su prikazani na Fig.4.

[0051] Ispitivanje pokazuje otpornost različitih rastvarača na oksidacioni stres u postupku ekstrakcije rastvaračima. Rezultati pokazuju da je performansa Neste obnovljivog rastvarača u razdvajanju faza slična performansi referentnog rastvarača na vodenom kontinuitetu. Takođe, vreme razdvajanja faza Neste rastvarača na organskom kontinuitetu je na svojstvenom nivou viđenom u postupku ekstrakcije rastvaračima.

Primer 7.

[0052] Laboratorijska ispitivanja kinetičkih i ravnotežnih parametara sa stresiranom organskom fazom izvedena su prema standardnim procedurama (videti "ACORGA® Extraction Reagents: Standard Test Methods" In Cytec Technology Note, Cytec Industries 2005.) Uslovi ispitivanja organskog stresa bili su: vodena faza: 6 g/L Cu, 2 g/L Fe3+, 60 g/L SO4, početna pH = 1,2, temperatura 22°C, zapreminski odnos faza 1:1. Organska faza: 20 vol.% reagensa za ekstrakciju metala i 80 vol.% rastvarača. Korišćeni reagens za ekstrakciju metala bio je ACORGA® M5640 od Cytec Solvay Group. Obe faze su kontinuirano mešane zajedno u tresaču na sobnoj temperaturi tokom 6 meseci. Kinetičke performanse rastvarača na punjenje i reekstrakciju izmerene su nakon 6 meseci korišćenjem organske supstance iz stresirane faze. Sintetička vodena faza korišćena u ispitivanjima kinetike punjenja bila je isti vodeni rastvor korišćen u ispitivanju stresa. Zapreminski odnos faza 1:1. Sintetička vodena faza korišćena u ispitivanjima kinetike reekstrakcije bila je 33 g/L Cu, 180 g/L H2SO4, temperatura 22°C, zapreminski odnos faza 1:1.

[0053] Prethodno pripremljen rastvarač sastojao se ili potpuno od Shellsol ® D70 ili Neste obnovljivog izoalkana (uzorak 1 i uzorak 2). Raspodela ugljeničnog broja uzorka 1 korišćenog u primeru bila je: 8 mas.% C15 ugljovodonika, 17 mas.% C16 ugljovodonika, 24 mas.% C17 ugljovodonika i 37 mas.% C18 ugljovodonika. Raspodela ugljeničnog broja uzorka 2 korišćenog u primeru bila je: 12 mas.% C15 ugljovodonika, 31 mas.% C16 ugljovodonika, 16 mas.% C17 ugljovodonika i 32 mas.% C18 ugljovodonika. Rezultati kinetičkih eksperimenata prikazani su na Fig.5.

[0054] Rezultati kinetika punjenja i reekstrakcije za rastvarače nakon testa otpornosti na stres pokazuju da je performansa Neste obnovljivog rastvarača pogodna za postupak ekstrakcije rastvaračima. Takođe je izmereno da je železo/bakar selektivnost na istom nivou u svim ispitivanjima kinetika.

Claims

[0055] Stručnjaku u ovoj oblasti biće očigledno da se, kako tehnologija napreduje, inventivni koncept može primenjivati na različite načine. Ovaj pronalazak i njegovi načini ostvarivanja nisu ograničeni na prethodno opisane primere, već mogu da se menjaju unutar obima patentnih zahteva.

Patentni zahtevi

1. Kompozicija za tečno-tečno ekstrakciju metala, pri čemu ta kompozicija obuhvata

5 - 40 vol.% reagensa za ekstrakciju metala i 60 - 95 vol.% rastvarača,

u kojoj taj rastvarač obuhvata

10% - 100 mas.% prvog organskog rastvarača biološkog porekla, koji obuhvata ugljovodonike koji obuhvataju 80 - 98 mas.% C15-C20 ugljovodonika koji imaju najmanje 60 mas.% izoparafina od ukupne količine ugljovodonika, i

0 - 90 mas.% komponente drugog organskog rastvarača koja obuhvata više od 10 mas.% naftena, poželjno 20 mas.% - 50 mas.%;

pri čemu je ukupna količina izoparafina u prvom organskom rastvaraču najmanje 85 mas.%.
2. Kompozicija prema zahtevu 1, u kojoj prvi organski rastvarač obuhvata

0 mas.% - 5 mas.% naftena, poželjno 0 - 2 mas.% naftena, i 100 - 95 mas.% parafina, poželjno 100 - 98 mas.%.
3. Kompozicija prema zahtevu 2, u kojoj prvi organski rastvarač obuhvata parafine, pri čemu, od ukupnih parafina, 5 - 15 mas.% predstavlja C15, 10 - 35 mas.% predstavlja C16, 10 - 30 mas.% predstavlja C17, 25 - 45 mas.% predstavlja C18, više od 0 - 5 mas.% predstavlja C19 i više od 0 - 5 mas.% predstavlja C20.
4. Kompozicija prema zahtevu 1, u kojoj je ukupna količina izoparafina u prvom organskom rastvaraču najmanje 90 mas.%, 93 mas.% i 95 mas.%.
5. Kompozicija prema zahtevu 1, pri čemu prvi organski rastvarač obuhvata

C15 ugljovodonike koji obuhvataju 5 mas.% - 20 mas.% n-parafina i 80 mas.% - 95 mas.% i-parafina, C16 ugljovodonike koji obuhvataju 0,5 mas.% - 15 mas.% n-parafina i 85 mas.% - 99,5 mas.% i-parafina, C17 ugljovodonike koji obuhvataju 3 mas.% - 15 mas.% n-parafina i 85 mas.% - 97 mas.% i-parafina, C18 ugljovodonike koji obuhvataju 0,1 mas.% - 10 mas.% n-parafina i 90 mas.% - 99,9 mas.% i-parafina, C19 ugljovodonike koji obuhvataju 0,1 mas.% - 15 mas.% n-parafina i 85 mas.% - 99,9 mas.% i-parafina, i C20 ugljovodonike koji obuhvataju 0,1 mas.% - 10 mas.% n-parafina i 90 mas.% - 99,9 mas.% i-parafina.
6. Kompozicija prema zahtevu 1, u kojoj je količina reagensa za ekstrakciju metala 15 - 25 vol.% te kompozicije.
7. Kompozicija prema zahtevu 1 ili 6, u kojoj je količina prvog organskog rastvarača 10 - 90 mas.%, a količina drugog organskog rastvarača je 10 - 90 mas.% rastvarača.
8. Kompozicija prema zahtevu 1 ili 6, u kojoj je količina prvog organskog rastvarača 10% - 30 mas.%, a količina drugog organskog rastvarača je 70 - 90 mas.% rastvarača.
9. Kompozicija prema zahtevu 1, u kojoj reagens za ekstrakciju metala predstavlja hidroksioksim.
10. Upotreba kompozicije u tečno-tečno ekstrakciji metala, pri čemu ta kompozicija obuhvata

5 - 40 vol.% reagensa za ekstrakciju metala i 60 - 95 vol.% rastvarača,

u kojoj rastvarač obuhvata

10% - 100 mas.% prvog organskog rastvarača biološkog porekla, koji obuhvata ugljovodonike koji obuhvataju 80 mas.% - 98 mas.% C15-C20 ugljovodonika koji imaju najmanje 60 mas.% izoparafina od ukupne količine ugljovodonika, i

0 - 90 mas.% komponente drugog organskog rastvarača koja obuhvata više od 10 mas.% naftena, poželjno 20 mas.% - 50 mas.%;

pri čemu je ukupna količina izoparafina u prvom organskom rastvaraču najmanje 85 mas.%.
11. Upotreba kompozicije prema zahtevu 10 za tečno-tečno ekstrakciju bakra.

1