початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2291840

СПОСІБ ВИЛУЧЕННЯ осмію І ренію з ПРОМИВНОЇ СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ

Ім'я винахідника: Касік Олександр Георгійович (RU); Арешіна Наталія Станіславівна (RU); Петрова Анна Михайлівна
Ім'я патентовласника: Інститут хімії та технології рідкісних елементів і мінеральної сировини ім. І.В. Тананаева Кольського наукового центру Російської академії наук
Адреса для листування: 184209, Мурманська обл., М Апатити, вул. Ферсмана, 14, Інститут хімії та технології рідкісних елементів і мінеральної сировини ім. І.В. Тананаева Кольського наукового центру РАН, патентний відділ, В.П. Ковалевському
Дата початку дії патенту: 2005.03.28

Винахід відноситься до гідрометалургії осмію і ренію, зокрема до методів утилізації осмій-ренійсодержащей сірчаної кислоти, що утворюється в системі мокрою газоочистки мідних і нікелевих виробництв, і може бути використано для отримання і концентрування осмію і ренію з промивної сірчаної кислоти. Спосіб включає обробку розчину промивної сірчаної кислоти з концентрацією 300-700 г / л H ₂ SO ₄ гіпохлоритом натрію або кальцію до забезпечення величини окисно-відновного потенціалу 800-1000 мВ для окислення осмію до Os (VIII). Потім послідовно здійснюють екстракцію осмію і ренію, при цьому спочатку екстрагують осмій, а потім - реній. Екстракцію осмію проводять з використанням в якості екстрагента розчинника на основі граничних вуглеводнів, зокрема гасу або дизельного палива, при співвідношенні O: В = 1: 5-25 з перекладом осмію в екстракт, а ренію - в рафінат. Осмійсодержащій екстракт піддають термообробці при 40-85 ° С, витримують і фільтрують з одержанням твердофазного осмієва концентрату. Реній екстрагують з рафінаду екстрагентом, що містить 10-40% теоретичних амінів при співвідношенні O: В = 1: 25-100. Результат винаходу: підвищення ступеня вилучення осмію з промивної сірчаної кислоти з отриманням його індивідуального концентрату при забезпеченні високого вилучення ренію в екстракт.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до гідрометалургії осмію і ренію, зокрема до методів утилізації осмій-ренійсодержащей сірчаної кислоти, що утворюється в системі мокрою газоочистки мідних і нікелевих виробництв, і може бути використано для отримання і концентрування осмію і ренію з промивної сірчаної кислоти.

Промивна сірчана кислота, що утворюється в системі мокрого очищення газів мідних і нікелевих виробництв, концентрує більшу частину осмію і ренію, що містяться у вихідній сировині. Ефективне витяг і поділ цих металів з отриманням індивідуальних концентратів до теперішнього часу залишається складною проблемою, що обумовлено різноманіттям хімічних форм осмію в технологічних розчинах і його розсіюванням по різних фаз при екстракційному витягу. Конверсія з'єднань осмію в більш екстрагуються форми дозволяє збільшити ступінь вилучення осмію, яка залишається, однак, недостатньо високою. Крім того, при підвищенні концентрації сірчаної кислоти в розчині ступінь екстракційного вилучення ренію, зокрема третинними амінами, знижується.

Відомий спосіб отримання осмію і ренію з промивної сірчаної кислоти (див. Патент РФ №2057071, МПК ⁷ C 01 G 47/00, 55/00, 28/00, 1996), згідно з яким проводять обробку розчину газоподібним хлором до забезпечення величини окисно відновного потенціалу 900-1200 мВ, після чого вводять відновлювач для зниження значення окислювально-відновного потенціалу до 750-820 мВ. Як відновлювача можуть бути використані вихідний розчин промивної сірчаної кислоти, розчини формальдегіду, сульфіту натрію або сульфату заліза (II). Потім екстрагують осмій і реній третинними амінами, зокрема розчином три-н-октіламіна в декана, з подальшою реекстракції 8% -ним розчином гідроксиду амонію. Ступінь вилучення осмію в реекстракт становить 64%, ренію - 99%. Крім того, спільно з осмієм і ренієм витягується 32% миш'яку.

До недоліків відомого способу слід віднести невисокий ступінь вилучення осмію і використання в якості окислювача газоподібного хлору, що є токсичним і небезпечним з точки зору охорони праці реагентом. Крім того, застосування хлору вимагає коригування окислювально-відновного потенціалу перед екстракцією для видалення надлишкового окислювача. Одержуваний первинний концентрат є колективним, так як містить осмій, реній і миш'як, які далі необхідно розділяти для отримання індивідуальних концентратів.

Найбільш близьким до пропонованого способу з технічної сутності і досягається результату є спосіб вилучення осмію і ренію з промивної сірчаної кислоти (див. Патент РФ №2034785, МПК ⁷ С 01 G 47/00, 55/00, 1995), що включає обробку сірчанокислого розчину хлорвмісних реагентом з окисленням осмію, спільну екстракцію осмію і ренію 10% розчином тріалкіламіна в гасі при в: в = 1: 5 і часу контакту фаз 5 хв, термообробку отриманого екстракту при 50-80 ° с протягом 20-30 хв, його охолодження і реекстракції ренію 8% -ним розчином гідроксиду амонію. Осмійсодержащій екстракт повертають на стадію екстракції осмію і ренію і після багаторазового (до 10 раз) використання в обороті виводять з процесу у вигляді осмійсодержащего первинного концентрату, який направляють на переробку для вилучення осмію. Ступінь вилучення осмію в екстракт становить 72,1%, а ренію - 96,8%.

До недоліків даного способу слід віднести відносно невисоку ступінь вилучення осмію в екстракт, а й отримання бідного по осмію первинного концентрату у вигляді органічної фази, що ускладнює його подальшу переробку. Крім того, спосіб передбачає використання газоподібного хлору, що є токсичним і небезпечним з точки зору охорони праці реагентом.

Винахід направлено на вирішення завдання підвищення ступеня вилучення осмію з промивної сірчаної кислоти з отриманням його індивідуального концентрату при забезпеченні високого вилучення ренію в екстракт.

Технічний результат досягається тим, що в способі витягу осмію і ренію з промивної сірчаної кислоти, що включає обробку сірчанокислого розчину хлорвмісних реагентом з окисленням осмію, рідинну екстракцію осмію і ренію з використанням теоретичних амінів і розчинника на основі граничних вуглеводнів і термообробку екстракту, відповідно до винаходу обробку розчину хлорвмісних реагентом ведуть до забезпечення величини окисно-відновного потенціалу 800-1000 мВ з окисленням осмію до Os (VIII), екстракцію осмію і ренію здійснюють послідовно, при цьому спочатку екстрагують осмій, а потім - реній, екстракцію осмію проводять з використанням в якості екстрагента розчинника на основі граничних вуглеводнів з перекладом осмію в екстракт, а ренію - в рафінат, термообробці піддають осмійсодержащій екстракт, який потім витримують і фільтрують з одержанням твердофазного осмієва концентрату, а реній екстрагують з рафінаду екстрагентом, що містить 10-40% теоретичних амінів.

Технічний результат досягається і тим, що сірчанокислий розчин має концентрацію 300-700 г / л Н ₂ SO _4, а в якості хлорсодержащего реагенту для обробки розчину використовують гіпохлорит натрію або кальцію.

Технічний результат досягається і тим, що в якості екстрагента на основі граничних вуглеводнів використовують гас або дизельне паливо, а екстракцію осмію ведуть при співвідношенні Про: У = 1: 5-25.

На досягнення технічного результату направлено і і те, що термообробку осмійсодержащего екстракту здійснюють при 40-85 ° С.

Досягненню технічного результату сприяє те, що перед термообробкою осмійсодержащій екстракт повертають на стадію екстракції.

Досягненню технічного результату сприяє і те, що екстракцію ренію ведуть при співвідношенні Про: У = 1: 25-100.

Обробка сірчанокислого розчину хлорвмісних реагентом, зокрема гіпохлоритом натрію або кальцію, до забезпечення величини окисно-відновного потенціалу 800-1000 мВ дозволяє кількісно перевести відновлені сполуки осмію в Os (VIII), який є однією з найбільш легкоекстрагіруемих форм осмію. При величині окислювально-відновного потенціалу менш 800 мВ не досягає окислення всього осмію, що міститься в розчині промивної сірчаної кислоти, а при величині окислювально-відновного потенціалу понад 1000 мВ з'являється надлишок окислювача, який для ефективного проведення екстракції необхідно видаляти шляхом введення відновника, що ускладнює спосіб .

Використання гіпохлориту натрію або кальцію в якості окислювача дозволять забезпечити дозовану подачу цих реагентів для підтримання окислювально-відновного потенціалу 800-1000 мВ і уникнути присутності в розчині надлишку окислювача, що перешкоджає подальшій екстракції осмію. Крім того, використання цих реагентів сприяє поліпшенню умов праці і робить процес більш безпечним.

Виборча екстракція осмію дозволяє попередньо відокремити його від ренію і отримати первинний осмієва концентрат. Концентрування осмію безпосередньо з промивної кислоти запобігає розсіювання цього металу по різних фаз, що зазвичай має місце в процесах, пов'язаних з отриманням первинних колективних концентратів осмію і ренію та їх подальшим поділом. Це сприяє підвищенню наскрізного вилучення осмію за рахунок зниження його втрат.

Використання для екстракції осмію розчинника на основі граничних вуглеводнів, зокрема гасу або дизельного палива, забезпечує селективне витяг осмію в екстракт, а ренію - в рафінат. Розчинник на основі граничних вуглеводнів в порівнянні з іншими екстрагентами, що використовуються для екстракції осмію (VIII), як правило, хімічно чистими реактивами, є дешевшим, доступним і менш токсичним реагентом. Крім того, даний екстрагент має порівняно меншою розчинністю в кислотах і при цьому забезпечує досить високу ступінь вилучення цієї форми осмію.

Вибір співвідношення органічної і водної фаз В: В = 1: 5-25 при екстракції осмію обумовлений необхідністю отримання багатого по осмію екстракту, а й виключення невиправданого витрати екстрагенту. При співвідношенні Про: У менш 1:25 значно знижується ступінь вилучення осмію з розчину в екстракт, а при співвідношенні Про: У більш 1: 5 не забезпечується необхідний ступінь концентрування осмію.

Термообробка осмійсодержащего екстракту при температурі 40-85 ° С дозволяє інтенсифікувати процес відновлення осмію. Конкретне значення температури, при якому здійснюється термообробка, визначається температурою спалаху використовуваного виду розчинника в рамках заявленого інтервалу температур. Тривалість термообробки обумовлена ​​необхідністю забезпечення максимальної повноти відновлення осмію і зазвичай становить 1-2 ч. Після термообробки екстракт мимовільно охолоджується до кімнатної температури.

Витримка екстракту, поряд з термообробкою, сприяє переведенню всього осмію в твердофазний концентрат. Тривалість витримки зазвичай становить 3-10 год.

Повернення осмійсодержащего екстракту на стадію екстракції забезпечує підвищення концентрації осмію в екстракті. Кількість циклів повернення екстракту залежить від вихідної концентрації осмію в розчині, співвідношення О: В при екстракції, необхідної концентрації осмію в екстракті і може становити від 1 до 10.

Екстракцію ренію з рафінаду після вилучення з промивної кислоти осмію здійснюють екстрагентом, що містить 10-40% теоретичних амінів, решта - інертний розчинник, наприклад гас. Така концентрація теоретичних амінів в екстрагенті сприяє підвищенню ємності екстрагента по ренію і зниження його витрати, а й отримання більш багатою по ренію органічної фази. При переробці сірчанокислих розчинів з концентрацією 300-500 г / л Н ₂ SO ₄ використання екстрагента з вмістом третинних амінів 10-20% дозволяє забезпечити високу ступінь вилучення ренію. При переробці розчинів з концентрацією 500-700 г / л H ₂ SO ₄ ступінь вилучення ренію істотно знижується, що вимагає підвищення змісту теоретичних амінів в екстрагенті до 20-40%. Підвищення концентрації теоретичних амінів більше 40% робить екстрагент занадто в'язким, що погіршує розшарування фаз і робить процес менш технологічним.

Вибір при екстракції ренію співвідношення органічної і водної фаз В: В = 1: 25-100 обумовлений використанням висококонцентрованих по третинним амінів органічних екстрагентів. Співвідношення Про: У більш 1:25 призводить до невиправданого витраті екстрагента, так як при використанні сумішей, що містять більше 10% теоретичних амінів, досить високий ступінь вилучення ренію забезпечується вже при 1:25. Проведення екстракції при співвідношенні Про: У менш 1: 100 призводить до зниження ступеня вилучення ренію з розчину.

Спосіб відповідно до винаходу здійснюють наступним чином. У розчин промивної сірчаної кислоти з концентрацією H ₂ SO ₄ 300-700 г / л дозовано подають гіпохлорит натрію або кальцію до забезпечення величини окисно-відновного потенціалу 800-1000 мВ щодо хлорсеребряного електрода порівняння. При цьому відбувається кількісне окислення відновлених форм осмію до Os (VIII). У разі використання гіпохлориту кальцію передбачена фільтрація отриманого розчину. Потім здійснюють виборчу екстракцію осмію гасом або дизельним паливом при співвідношенні Про: У = 1: 5-25 протягом 10-15 хв з перекладом осмію в екстракт, а ренію - в рафінат. Отримані органічну і водну фази поділяють. Концентрований по осмію екстракт піддають термообробці при температурі 40-85 ° С, яку здійснюють протягом 1-2 ч. Потім екстракт охолоджують до кімнатної температури, витримують 3-10 год і відокремлюють утворився твердофазний осмієва концентрат фільтрацією. Підвищення концентрації осмію в екстракті може бути досягнуто шляхом одноразового або багаторазового повернення осмійсодержащего екстракту на стадію екстракції осмію.

З рафината, отриманого після поділу органічної і водної фаз, екстрагують реній екстрагентом, що містить 10-40% теоретичних амінів, решта - інертний розчинник, наприклад гас, при співвідношенні Про: У = 1: 25-100 протягом 5-10 хв. Ренійсодержащій екстракт направляють на подальшу переробку для вилучення з нього ренію відомими методами.

Сутність і переваги заявляється способу пояснюються наступними прикладами.

Приклад 1. Розчин промивної сірчаної кислоти в кількості 500 мл, що містить 700 г / л Н ₂ SO _4, 8,6 мг / л Os і 9,7 мг / л Re, обробляють розчином гіпохлориту натрію до забезпечення величини окисно-відновного потенціалу 1000 мВ щодо хлорсрібного електрода порівняння. Потім здійснюють екстракцію осмію гасом марки Т-6 при співвідношенні Про: У = 1: 5 протягом 10 хв з перекладом осмію в екстракт, а ренію - в рафінат. Отримані органічну і водну фази поділяють. Ступінь вилучення осмію в екстракт становить 91,2%. Екстракт, що містить 39,1 мг / л осмію, піддають термообробці при температурі 40 ° С протягом 2 год, охолоджують до кімнатної температури і витримують 3 год. Утворився твердофазний осмієва концентрат відокремлюють фільтрацією. Зміст осмію в концентраті становить 2,4%.

З рафината, отриманого після поділу органічної і водної фаз, екстрагують реній екстрагентом, що містить 30% тріалкіламіна в гасі марки Т-6 при співвідношенні Про: У = 1: 25 в протягом 5 хв. Ступінь вилучення ренію в екстракт становить 97,5%. Ренійсодержащій екстракт направляють на подальшу переробку для вилучення з нього ренію відомими методами.

Приклад 2. Розчин промивної сірчаної кислоти за прикладом 1 обробляють розчином гіпохлориту натрію до забезпечення величини окисно-відновного потенціалу 1000 мВ щодо хлорсеребряного електрода порівняння. Потім здійснюють виборчу екстракцію осмію дизельним паливом річним марки ДЛ при співвідношенні Про: У = 1: 5 протягом 10 хв з перекладом осмію в екстракт, а ренію - в рафінат. Отримані органічну і водну фази поділяють. Ступінь вилучення осмію в екстракт становить 84,7%. Для підвищення концентрації осмію в екстракті проводять другий цикл екстракції при тих же умовах. Ступінь вилучення осмію в другому циклі екстракції становить 82,5%. Результуючий екстракт, що містить 71,9 мг / л осмію, піддають термообробці при температурі 50 ° С протягом 2 год, охолоджують до кімнатної температури і витримують 5 ч. Утворився твердофазний осмієва концентрат відокремлюють фільтаціей. Зміст осмію в концентраті становить 3,4%.

З рафината, отриманого після поділу органічної і водної фаз, екстрагують реній екстрагентом, що містить 40% тріізооктіламіна в гасі марки Т-6 при співвідношенні Про: У = 1: 50 в протягом 5 хв. Ступінь вилучення ренію в екстракт становить 98,7%. Ренійсодержащій екстракт направляють на подальшу переробку для вилучення з нього ренію відомими методами.

Приклад 3. У розчин промивної сірчаної кислоти в кількості 1000 мл, що містить 450 г / л H ₂ SO _4, 4,4 мг / л Os і 6,0 мг / л Re, вводять гіпохлорит кальцію до забезпечення величини окисно-відновного потенціалу 800 мВ щодо хлорсрібного електрода порівняння. Після обробки окислювачем розчин фільтрують. Потім здійснюють екстракцію осмію дизельним паливом спеціальним марки ДС при співвідношенні Про: У = 1: 25 в протягом 15 хв з перекладом осмію в екстракт, а ренію - в рафінат. Отримані органічну і водну фази поділяють. Осмійсодержащій екстракт повертають на стадію екстракції осмію. Для підвищення концентрації осмію в екстракті проводять 5 циклів екстракції. Ступінь вилучення осмію в окремих циклах екстракції становить від 76,9 до 79,4%. Результуючий осмійсодержащій екстракт, що містить 422,5 мг / л осмію, піддають термообробці при температурі 85 ° С протягом 1 год, охолоджують до кімнатної температури і витримують протягом 10 год. Утворився твердофазний осмієва концентрат відокремлюють фільтаціей. Зміст осмію в концентраті становить 5,0%.

З рафината, отриманого після поділу органічної і водної фаз, екстрагують реній екстрагентом, що містить 20% тріізооктіламіна в гасі марки Т-6 при співвідношенні Про: У = 1: 25 в протягом 10 хв. Ступінь вилучення ренію в органічну фазу складає 99,3%. Ренійсодержащій екстракт направляють на подальшу переробку для вилучення з нього ренію відомими методами.

Приклад 4. Розчин промивної сірчаної кислоти в кількості 1000 мл, що містить 300 г / л H ₂ SO _4, 3,2 мг / л осмію і 4,7 мг / л ренію, обробляють розчином гіпохлориту натрію до забезпечення величини окисно-відновного потенціалу 900 мВ щодо хлорсрібного електрода порівняння. Потім здійснюють виборчу екстракцію осмію гасом освітлювальним марки КО-25 при співвідношенні Про: У = 1: 10 в протягом 15 хв з перекладом осмію в екстракт, а ренію - в рафінат. Отримані органічну і водну фази поділяють. Осмійсодержащій екстракт повертають на стадію екстракції осмію. Для підвищення концентрації осмію в екстракті проводять 10 циклів екстракції. Ступінь вилучення осмію в окремих циклах екстракції становить від 80,2 до 86,4%. Результуючий осмійсодержащій екстракт, що містить 258,7 мг / л осмію, піддають термообробці при температурі 50 ° С протягом 1 год, охолоджують до кімнатної температури і витримують 5 ч. Утворився твердофазний осмієва концентрат відокремлюють фільтаціей. Зміст осмію в концентраті становить 3,8%.

З рафината, отриманого після поділу органічної і водної фаз, екстрагують реній екстрагентом, що містить 10% тріізооктіламіна в гасі освітлювальному марки КО-25 при співвідношенні Про: У = 1: 100 протягом 10 хв. Ступінь вилучення ренію в органічну фазу складає 98,4%. Ренійсодержащій екстракт направляють на подальшу переробку для вилучення з нього ренію відомими методами.

З наведених вище прикладів видно, що в порівнянні з прототипом пропонований спосіб дозволяє підвищити ступінь вилучення осмію з промивної сірчаної кислоти на 5-19% і отримати його індивідуальний твердофазний концентрат при забезпеченні вилучення ренію з розчину в екстракт 97-99%. Спосіб є більш безпечним порівняно з відомими способами, що включають застосування газоподібного хлору, а його використання сприяє поліпшенню умов праці.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб вилучення осмію і ренію з промивної сірчаної кислоти, що включає обробку сірчано-кислого розчину хлорвмісних реагентом з окисленням осмію, рідинну екстракцію осмію і ренію з використанням теоретичних амінів і розчинника на основі граничних вуглеводнів і термообробку екстракту, який відрізняється тим, що обробку сірчано кислого розчину хлорвмісних реагентом ведуть до забезпечення величини окисно-відновного потенціалу 800-1000 мВ з окисленням осмію до Os (VIII), екстракцію осмію і ренію здійснюють послідовно, при цьому спочатку екстрагують осмій, а потім реній, екстракцію осмію проводять з використанням в якості екстрагента розчинника на основі граничних вуглеводнів з перекладом осмію в екстракт, а ренію - в рафінат, термообробці піддають осмійсодержащій екстракт, який потім витримують і фільтрують з одержанням твердофазного осмієва концентрату, а реній екстрагують з рафінаду екстрагентом, що містить 10-40% теоретичних амінів.

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що сірчано-кислий розчин має концентрацію 300-700 г / л H ₂ SO _4, а в якості хлорсодержащего реагенту для обробки розчину використовують гіпохлорит натрію або кальцію.

3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості екстрагента на основі граничних вуглеводнів використовують гас або дизельне паливо, а екстракцію осмію ведуть при співвідношенні O: В = 1: 5-25.

4. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що термообробку осмійсодержащего екстракту здійснюють при 40-85 ° С.

5. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що перед термообробкою осмійсодержащій екстракт повертають на стадію екстракції.

6. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що екстракцію ренію ведуть при співвідношенні O: В = 1: 25-100.

Версія для друку
Дата публікації 14.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів