Способ получения висмута азотнокислого

 

Изобретение относится к способам переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута. Висмутсодержащий материал обрабатывают кислотой. Проводят гидролитическую очистку висмута раствором щелочного реагента при рH 0,5-1,4 и температуре 40-70oC. Висмут азотнокислый основной переводят в висмут азотнокислый при равновесной концентрации кислоты в растворе 2,8-10,6 моль/л и конечной температуре процесса 15-25oC. Изобретение дает возможность упростить процесс, устранив операцию упаривания концентрированных по азотной кислоте висмутсодержащих растворов, что связано с выделением в атмосферу паров азотной кислоты. При этом удается получить продукт, существенно более чистый по примесным металлам, и в три раза снизить энергозатраты за счет устранения операции упаривания висмутсодержащих растворов. 2 табл.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно - к способам переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута.

Известен способ получения висмута азотнокислого состава Bi(NO3)3 5H2O путем растворения металлического висмута в азотной кислоте с концентрацией 7,4 моль/л при 60-70oC, фильтрации полученного раствора, его упаривания до плотности 1,9 при 65-70oC, охлаждения льдом при перемешивании, фильтрации выпавших кристаллов висмута азотнокислого и их сушки при 40-45oC (Карякин Ю. В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. М.: - Химия, 1974. - С. 80).

Недостатками способа является сложность процесса, связанная с выделением токсичных оксидов азота на стадии упаривания висмутсодержащих азотнокислых растворов, а также низкая степень очистки висмута от примесных металлов при упаривании растворов, что не позволяет получать продукт высокой чистоты.

Известен способ получения висмута азотнокислого состава Bi(No3)3 5H2O, включающий растворение металлического висмута или его оксида в 65%-ной (14,4 моль/л) азотной кислоте, осторожном упаривании полученного зеленовато-желтого раствора до перехода его окраски в светло-желтую, охлаждении раствора, двукратной перекристаллизации выпавших кристаллов в азотной кислоте, их фильтрации и сушки на воздухе (Руководство по неорганическому синтезу: в 6-ти томах. Т. 2. Пер. с рем. / Под ред. Г. Брауэра. - М.: Мир, 1985. - С. 647).

Недостатками способа является его сложность, связанная с необходимостью для получения продукта требуемой чистоты проведения двукратной перекристаллизацией осадка, а также выделение токсичных оксидов азота на стадии упаривания висмутсодержащих азотнокислых растворов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения висмута азотнокислого, включающий выщелачивание висмутсодержащих материалов кислотой, цементацию висмута из растворов на железных пластинах, растворение цементного кека (металлический висмут) в азотной кислоте (1:1) при 70-80oC, осаждении висмута гидролизом в виде висмута азотнокислого основного добавлением раствора соды до остаточной кислотности 6 г/л и 5-6 -кратном разбавлении водой, растворении висмута азотнокислого основного в крепкой азотной кислоте при 70-80oC, упаривании раствора до плотности 1,9 при 90-100oC с последующей кристаллизацией висмута азотнокислого при 20-25oC (Глазков Е.Н., Чазова Л.А. Способ получения азотнокислого висмута. Авторское свид. СССР N 179289. Кл. 12 п, 2900 МПК C 01 g. Заявлено 25.01.65 г, опубл. 08.11.66 г).

Недостатками способа являются сложность процесса, связанная с необходимостью переработки больших объемов раствора, полученного при осаждении висмута в виде основного нитрата, необходимость упаривания висмутсодержащего азотнокислого раствора, что связано с выделением оксидов азота в атмосферу, а также низкая степень очистки продукта от натрия, железа и свинца.

Целью заявляемого изобретения является упрощение процесса и повышение чистоты продукта.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе получения висмута азотнокислого, включающем обработку висмутсодержащего материала кислотой, гидролитическую очистку висмута добавлением щелочного реагента с получением висмута азотнокислого основного, его обработку азотной кислотой с выделением висмута азотнокислого и сушку продукта, согласно предлагаемому изобретению гидролитическую очистку висмута проводят раствором щелочного реагента при pH 0,5-1,4 и температуре 40-70oC, перевод висмута азотнокислого основного в висмут азотнокислый осуществляют при равновесной концентрации кислоты в растворе 2,8-10,6 моль/л и конечной температуре процесса 15-25oC.

Новым является гидролитическая очистка висмутсодержащих азотнокислых растворов при его гидролизе раствором щелочного реагента при pH 0,5-1,4 и температуре 40-70oC, перевод висмута азотнокислого основного в висмут азотнокислый при равновесной концентрации кислоты в растворе 2,8-10,6 моль/л и конечной температуре процесса 15-25oC.

Проведение гидролиза висмута при добавлении раствора щелочного реагента при pH 0,5-1,4 и температуре 40-70oC позволяет получать висмут азотнокислый основной состава [Bi6O4(OH)4](NO3)6 H2O в виде хорошо окристаллизованного осадка, представляющего собой короткопризматические кристаллы. В случае проведения процесса гидролиза при обычной температуре осадок имеет состав [Bi6O4(OH)4] (NO3)6 4H2O и представляет собой удлиненные плоскопризматические кристаллы, объем которого в три раза больше, чем в случае гидролиза при повышенной температуре. Последнее связано с захватом осадком маточного раствора, содержащего примесные металлы, что ведет к загрязнению продукта.

Перевод висмута азотнокислого основного в висмут азотнокислый состава Bi(NO3)3 5H2O при его обработке раствором азотной кислоты позволяет устранить стадию упаривания висмутсодержащего раствора. При этом наряду с уменьшением энергозатрат удается устранить выделение в атмосферу паров азотной кислоты, что упрощает процесс и позволяет получать продукт более чистый по примесным металлам.

Температура процесса 15-25oC на стадии перевода висмута азотнокислого основного в висмут азотнокислый позволяет увеличить выход висмута в конечный продукт и повысить его чистоту.

Гидролитическую очистку висмута (как видно из табл. 1) следует проводить с добавлением раствора щелочного реагента при pH 0,5-1,4 и температуре 40-70oC. При pH менее 0,5 степень извлечения висмута в продукт не превышает 85%, а при pH более 1,4 продукт загрязнен свинцом, железом вследствие их соосаждения с висмутом. При температуре процесса менее 40oC осадок плохо окристаллизован и содержит в своем объеме раствор с примесными металлами, что загрязняет конечный продукт. Повышение температуры процесса более 70oC приводит к разложению карбонатов аммония или натрия и соответственно повышает расход щелочного реагента. Из табл. 1 также видно, что проведение процесса гидролиза при повышенной температуре позволяет получать более чистый продукт и по натрию при использовании в качестве щелочного реагента растворов карбоната или гидроксида натрия.

Перевод висмута азотнокислого основного состава [Bi6O4(OH)4](NO3)6 H2O в висмут азотнокислый состава Bi(NO3)3 5H2O следует проводить при равновесной концентрации кислоты в растворе 2,8-10,6 моль/л. Из табл. 2 видно, что висмут (III) азотнокислый 5-ти водный может быть получен, минуя стадию упаривания висмутсодержащих азотнокислых растворов, путем обработки висмута азотнокислого основного раствором азотной кислоты при равновесной концентрации кислоты в растворе 2,8-10,6 моль/л. При равновесной концентрации азотной кислоты в растворе менее 2,84 моль/л степень извлечения висмута в конечный продукт не превышает 55%, а повышение концентрации кислоты более 10,6 моль/л приводит к увеличению ее расхода с одновременным снижением выхода висмута в конечный продукт.

Конечная температура перевода висмута азотнокислого основного в висмут азотнокислый должна составлять 15-25oC. При температуре процесса выше 25oC степень извлечения висмута в конечный продукт не превышает 80,0%. Снижение температуры ниже 15oC, не приводя к существенному увеличению выхода висмута в конечный продукт, требует больших затрат на охлаждение раствора, а получаемый при этом продукт захватывает маточный раствор, что загрязняет продукт и требует его длительной сушки.

Получение висмута азотнокислого по предлагаемому способу позволяет упростить процесс, устранить выделение в атмосферу токсичных оксидов азота и получить продукт высокой чистоты по примесным металлам.

Способ осуществляется следующим образом: 1,0 кг металлического висмута марки Ви 1, содержащего (в%): 98,5 висмута; 0,88 свинца; 9,510-3 меди; 5,610-2 серебра; 6,2 10-3 железа; 6,410-4 цинка; 3,010-3 кадмия, обрабатывают при перемешивании 2,40 л раствора азотной кислоты с концентрацией 6 моль/л в течение 3 ч. Получают 2,46 л раствора с концентрацией висмута 400 г/л. Раствор фильтруют, разбавляют его (1: 1) дистиллированной водой, нагревают до 50oC и приливают к нему при перемешивании 2,5 М раствор карбоната аммония до pH 1, перемешивают пульпу в течение 1 ч и дают отстой в течение 1 ч. Маточный раствор с концентрацией висмута 0,18 г/л отделяют от осадка декантацией, промывают осадок один раз при 50oC 1,5 л подкисленным до pH 1 раствором азотной кислоты и обрабатывают осадок 1,35 л раствора азотной кислоты с концентрацией 13,0 моль/л при 20oC. Сбрасывают осадок на нутч-фильтр, отжимают с помощью вакуума и сушат при 45oC. Получают 1,89 кг висмута азотнокислого состава Bi(NO3)3 5H2O, содержащего (в %): основного вещества - 99,5; сульфатов - < 0,005; хлоридов - 0,0006; железо - 0,0003; кальций - 0,0003; магний - 0,0001; медь - 0,0001; натрий - 0,0002; свинец - 0,001, что соответствует, согласно ГОСТ 4110-75, квалификации "чда". Прямое извлечение висмута в конечный продукт составляет 82,8%.

Пример 2 (условия прототипа для сравнения).

1,0 кг металлического висмута состава, аналогичного примеру 1, растворяют при условиях, указанных в данном примере, и получают 2,46 л раствора с концентрацией висмута 400 г/л. Раствор фильтруют, добавляют к нему при перемешивании раствор соды до остаточной кислотности 6 г/л и доводят общий объем дистиллированной водой до 30 литров. Маточный раствор с концентрацией висмута 0,14 г/л отделяют от осадка, промывают осадок один раз 2,5 л подкисленным до pH 1 раствором азотной кислоты, растворяют осадок в 2,7 л раствора азотной кислоты с концентрацией 6,0 моль/л при температуре 75oC, упаривают полученный раствор до плотности 1,9 при 100oC и охлаждают до 20oC. Сбрасывают осадок на нутч-фильтр, отжимают с помощью вакуума и сушат при 45oC. Получают 1,86 кг висмута азотнокислого состава Bi(NO3)3 5H2O, содержащего (в %): основного вещества - 97,8; сульфатов - < 0,005; хлоридов - 0,0007; железо - 0,001; кальций - 0,0003; магний - 0,0002; медь - 0,0005; натрий - 0,003; свинец - 0,015. Прямое извлечение висмута в продукт составляет 81,2%.

Другие условия и результаты опытов приведены в таблицах 1 и 2. Из таблиц и примеров 1,2 видно, что благодаря отличительным признакам достигается указанная цель.

Проведенные опытно-промышленные испытания способа на Новосибирском заводе редких металлов показали, что по сравнению с прототипом заявленный способ позволяет: 1. Упростить процесс, устранив операцию упаривания концентрированных по азотной кислоте висмутсодержащих растворов, что связано с выделением в атмосферу паров азотной кислоты.

2. Получить существенно более чистый по примесным металлам (свинцу, железу, натрию) продукт.

3. Снизить в три раза энергозатраты за счет устранения стадии упаривания висмутсодержащих растворов.

Формула изобретения

Способ получения висмута азотнокислого, включающий обработку висмутсодержащего материала кислотой, гидролитическую очистку висмута добавлением щелочного реагента с получением висмута азотнокислого основного и его обработку азотной кислотой с выделением висмута азотнокислого и сушку продукта, отличающийся тем, что гидролитическую очистку висмута проводят раствором щелочного реагента до рН 0,5 - 1,4 при температуре 40 - 70oС, перевод висмута азотнокислого основного в висмут азотнокислый осуществляют при равновесной концентрации кислоты в растворе 2,8 - 10,6 моль/л и конечной температуре процесса 15 - 25oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии получения неорганических материалов и может быть использовано для получения светочувствительных материалов
Изобретение относится к технологии получения неорганических материалов и может быть использовано для получения светочувствительных материалов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно - к способам переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно к способам переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута

Изобретение относится к области получения соединений висмута

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

Изобретение относится к химическим соединениям оксидов ниобия, висмута и двухвалентных металлов - магния, цинка и никеля общей формулы (Bi2/3[ ] 1/3)2 (Me1/32+Nb2/3)2O6[]1, где [ ] - вакансии, Ме2+- Mg2+, Zn2+ или Ni2+, и может быть использовано для производства высокочастотных керамических конденсаторов

Изобретение относится к способам переработки висмутсодержащих материалов с получением висмута в виде твердых соединений или растворов

Изобретение относится к способам получения солей висмута
Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно - к способам переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно - к способам переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута
Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано в лабораторной диагностике
Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно к способу переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно - к способу переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута
Изобретение относится к области синтеза неорганических соединений, а именно к способу синтеза соединений висмута и, в частности, к способу синтеза оксида висмута
Изобретение относится к области неорганических соединений, а именно к способам получения порошков оксидных соединений и, в частности, к способу получения порошка смеси особо чистых оксидных соединений висмута и германия с повышенной насыпной плотностью

Изобретение относится к способу получения висмута цитрата
Наверх