Способ получения хлорокиси висмута

 

Использование: для получения хлорокиси висмута, применяемой в качестве пигмента, в производстве лакокрасочных материалов и в качестве компонентов глазурей. Сущность изобретения: соль висмута (оксинитрат, сульфат) растворяют в 5 35%-ном растворе азотной кислоты. Из этого раствора при содержании 10 400 г/л висмута осаждают хлорокись висмута добавлением хлоридов щелочных металлов или аммония или соляной кислоты в количестве 70 - 150% от стехиометрически необходимого. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения солей висмута, в частности к способам получения хлорокиси висмута, которая может быть использована в качестве пигмента в производстве лакокрасочных материалов в качестве компонента глазурей.

В качестве прототипа выбран способ получения хлорокиси висмута, основанный на гидролизе нитрата висмута. По этому способу нитрат висмута растворяют в концентрированной соляной кислоте, добавляют изопропиловый спирт и полученный раствор разбавляют в 20 раз водой при 90-96^оС. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой и высушивают при 50-60^оС. Основным недостатком способа является необходимость перерабатывать большие объемы растворов. Кроме того, растворы после осаждения висмута не могут быть использованы в обороте и после каждой операции должны утилизироваться, что влечет за собой дополнительные расходы.

Изобретение направлено на создание способа получения хлорокиси висмута, в котором помимо минимального расхода реагентов растворы могут быть использованы в обороте (многократно).

Способ осуществляется следующим образом.

Соль висмута, например сульфат, нитрат или оксинитрат, растворяют в 5-35% -ной азотной кислоте и к полученному раствору, содержащему 10-400 г/л висмута, добавляют либо сухие хлориды щелочных металлов или аммония, либо их растворы или концентрированную соляную кислоту в количестве 70-150% от теоретически необходимого для получения хлорокиси висмута. При этом из раствора выделяется осадок хлорокиси висмута, который отделяют от раствора, промывают водой и сушат. Раствор после осаждения висмута имеет рН < 0,3; остаточное содержание хлоридов в нем 0,3-51,4 г/л. За счет влажности получаемого осадка объем раствора после осаждения висмута соляной кислотой практически не увеличивается, при осаждении сухими хлоридами щелочных металлов и аммония, напротив, даже уменьшается. В этом растворе после отделения осадка растворяют следующую порцию соли висмута и повторяют осаждение. Процесс может быть осуществлен многократно. В частности, если в качестве исходной соли висмута используют нитрат или оксинитрат, то посторонние ионы в раствор не поступают, в процессе осаждения азотная кислота не расходуется. Возможны лишь непроизводительные потери раствора за счет остаточной влажности осадка хлорокиси висмута. Опытным путем показано, что при условии компенсации этих потерь, после двадцати операций растворения и осаждения хлорокиси висмута ухудшения показателей процесса не наблюдается. На получение хлорокиси висмута расходуются только хлориды щелочных металлов или аммония или соляная кислота. Расход, например, концентрированной соляной кислоты составляет 350 кг на 1 т получаемой хлорокиси висмута, что близко к теоретически необходимому количеству. Поскольку растворы многократно используются в обороте, способ характеризуется практически полным отсутствием стоков, которые необходимо было бы утилизировать.

Таким образом, в предлагаемом способе за счет обнаружения возможности осаждать хлорокись висмута из кислых растворов без нейтрализации (без повышения рН) и многократного разбавления водой обеспечивается возможность получения хлорокиси висмута с минимальными расходами реагентов и полным отсутствием стоков, что и является новым технологическим результатом изобретения. Кроме того, это позволяет существенно упростить способ получения хлорокиси висмута за счет сокращения объемов перерабатываемых растворов.

При использовании растворов с содержанием азотной кислоты менее 5% не удается достичь оптимальных концентраций в них висмута, в результате чего осаждение проходит недостаточно полно. Кроме того, использование растворов с низкой концентрацией нецелесообразно, так как это приводит к необходимости перерабатывать большие объемы растворов. При концентрации HNO₃ выше 35% повышается растворимость хлорокиси висмута и осаждение также проходит недостаточно полно. И в том и другом случае это приводит к повышению остаточного содержания в растворах хлорид-ионов, что неблагоприятно сказывается на последующих операциях растворения оксинитрата висмута в оборотном растворе азотной кислоты.

Концентрация висмута в исходном растворе 10-400 г/л является оптимальной. Ниже этого интервала полнота осаждения висмута неудовлетворительна, получение растворов с концентрацией более 400 г/л требует применения концентрированных растворов азотной кислоты, что практически нецелесообразно.

Использование для осаждения висмута хлоридов щелочных металлов и (или) аммония или соляной кислоты в количестве 70-150% от стехиометрического обеспечивает остаточное содержание хлорид-ионов в растворе на уровне 0,3-51,4 г/л, что в свою очередь позволяет использовать растворы после осаждения висмута в обороте. Снижение расхода осадителя, как и его увеличение, приводит к неполному осаждению висмута, что значительно уменьшает выход товарной продукции.

Для осуществления предлагаемого способа необходимы недефицитные реагенты и типовое оборудование, выпускаемое промышленностью. Возможность осуществления изобретения подтверждается также примерами реализации изобретения.

П р и м е р 1. 7,3 г оксинитрата висмута BiONO₃ ˙ H₂O растворяют в 100 мл 5%-ной азотной кислоты. К полученному раствору, содержащему 42,1 г/л висмута, добавляют 1,15 г сухого хлористого аммония, что составляет 90% от теоретически необходимого количества (ТНК). При этом выделяется осадок хлорокиси висмута, который отфильтровывают, промывают водой и сушат. Вес полученного осадка 5,4 г; выход осадка 86,4% Содержание основного вещества в осадке 98,7% Остаточное содержание хлоридов в азотнокислом растворе 0,9 г/л.

П р и м е р 2. 16,8 г сульфата висмута Bi₂(SO₄)₃ растворяют в 100 мл 10% -ной азотной кислоты. К полученному раствору, содержащему 84,3 г/л висмута, добавляют 3,9 мл концентрированной соляной кислоты, что составляет 100% от ТНК. Выпавший осадок отделяют от раствора фильтрованием, промывают и сушат. Вес полученного осадка 11,7 г, выход 94,1% Остаточное содержание хлоридов в азотнокислом растворе 1,2 г/л.

П р и м е р 3 (по прототипу). 6 г нитрата висмута Bi(NO₃)₃ ˙ 5H₂O растворяют в растворе, содержащем 16,5 мл концентрированной соляной кислоты, 21 мл воды и 28,8 мл изопропилового спирта. Полученный раствор вносят в 1,2 л воды. Осадок отфильтровывают, промывают водой, сушат. Вес полученного осадка 2,95 г, выход 92% Как видно из приведенного примера, прототипу присущи вышеперечисленные недостатки.

Остальные примеры осуществлены аналогично примеру 1 за исключением изменения отдельных качественных и количественных параметров способа. Условия выполнения примеров и результаты приведены в таблице.

Таким образом, в сравнении с известными предлагаемый способ позволяет существенно упростить процесс получения хлорокиси висмута и значительно снизить объемы перерабатываемых растворов.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРОКИСИ ВИСМУТА, включающий растворение соли висмута в кислоте с последующим осаждением хлорокиси висмута, отличающийся тем, что осаждение осуществляют из растворов азотной кислоты, содержащих 5 35% азотной кислоты и 10 400 г/л висмута, с добавлением хлоридов щелочных металлов, или аммония, или соляной кислоты в количестве 70 150% от стехиометрически необходимого.

РИСУНКИ

Рисунок 1