Способ получения изотопно-обогащенного металлического рения

 

Изобретение относится к способам выделения и очистки рения. Результат изобретения - получение чистого рения при сохранении его изотопного состава и минимальных потерях. Рений концентрируют из растворов в виде сульфида. Растворением сульфида в перекиси водорода получают концентрированный раствор рениевой кислоты. Рениевую кислоту нейтрализуют аммиаком и упаривают до сухого остатка перрената аммония. Для отделения примесей перренат аммония промывают аммиаком при соотношении Т:Ж=1:3. Обработку проводят 3-4 раза при охлаждении пульпы до 0^oС и отделении промывной жидкости декантацией. Чистый перренат аммония восстанавливают до металла. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области выделения и очистки металлического рения, в том числе изотопнообогащенного, получаемого методом электромагнитной сепарации.

Основной задачей выделения и очистки изотопнообогащенного рения является максимально полное извлечение его на всех стадиях химической переработки при сохранении изотопного состава.

Для выделения рения из растворов чаще всего используют осаждение его в виде малорастворимых соединений. Наряду с этим применяют адсорбционные, ионообменные и экстракционные методы.

Известен способ извлечения рения из кислых сульфатно-хлоридных растворов (патент РФ N 2068014, МПК⁶ C 22 B 61/00), включающий экстракцию рения с последующей реэкстракцией щелочным раствором. Недостатком способа является его длительность и трудоемкость, а также невозможность полного выделения рения из растворов.

Известен также способ получения сульфидного рениевого концентрата из сернокислых растворов сложного состава (патент РФ N 2057197 МПК⁶, C 22 B 61/00) с использованием в качестве осадителя тиосульфата натрия. Однако при использовании этого способа требуется дополнительная очистка концентрата, т. к. он содержит значительное количество примесей, в том числе молибдена.

Известен способ извлечения рения из отходов (патент РФ N 2061079 МПК⁶, C 22 B 61/00), включающий термообработку исходного материала в присутствии кислорода с образованием оксида рения. Однако при использовании этого способа возможны значительные потери рения из-за высокой летучести оксида.

Известен способ разделения рения и молибдена при помощи специального низкоосновного анионита пористой структуры (патент РФ N 2096333, МПК⁶ C 01 G 39/00, 47/00), включающий сорбцию рения на анионите с последующей десорбцией раствором аммиака. Недостатком способа является использование больших количеств малодоступного анионита, что неприемлемо при производственном получении изотопнообогащенных веществ.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ получения металлического рения (патент US 2972531, кл. 75-121, 1961), включающий концентрирование рения в виде сульфида, образование перрената аммония одновременной обработкой сульфида перекисью водорода и аммиаком, очистку перрената аммония от примесей, упаривание раствора перрената аммония до сухого остатка и восстановление его до металла.

Недостатком этого способа при использовании его для получения изотопнообогащенного металлического рения является то, что при одновременной обработке сульфидного концентрата рения, содержащего примесь меди, перекисью водорода и аммиаком, медь перейдет в раствор перрената аммония, так как ее сульфид растворяется в аммиаке. Это потребует проведения дополнительной очистки перрената аммония, что приведет к увеличению потерь изотопнообогащенного вещества.

Технической задачей изобретения является получение чистого металлического рения при сохранении его изотопного состава и минимальных потерях на всех стадиях химической переработки.

Поставленная задача достигается тем, что рений концентрируют из растворов в виде сульфида. Сульфид растворяют в перекиси водорода с образованием рениевой кислоты, последующей нейтрализацией которой получают раствор перрената аммония. Раствор перрената аммония упаривают до сухого остатка и проводят очистку рения от примесей, промывая перренат аммония порциями аммиака при соотношении Т: Ж = 1:3. Промывку проводят за 3-4 цикла при охлаждении полученной пульпы до 0^oC, при этом промывную жидкость отделяют декантацией. Чистый перренат аммония восстанавливают до металла.

В заявленном техническом решении концентрирование рения в виде нерастворимого сульфида позволяет полностью выделить его из растворов с одновременным отделением примесей щелочных и щелочноземельных металлов.

При растворении сульфида рения в перекиси водорода образуется концентрированный раствор рениевой кислоты, а после ее нейтрализации - аммиаком - концентрированный раствор перрената аммония, что существенно уменьшает объем упариваемых растворов. Упаривание раствора перрената аммония до сухого остатка позволяет избегать потерь изотопнообогащенного вещества с фильтратами.

Выбранный способ очистки перрената аммония способствует эффективному отделению примесей при минимальных потерях изотопнообогащенного рения. Изотопный состав рения на всех стадиях химической переработки остается неизменным.

Проведенный анализ общедоступных источников информации об уровне техники не позволил выявить техническое решение, тождественное заявленному, на основании чего делается вывод о неизвестности последнего, т.е. соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "новизна".

Сопоставительный анализ заявленного решения с известными техническими решениями позволил выявить, что представленная совокупность отличительных признаков не известна для специалиста в данной области и не следует явным образом из известного уровня техники, на основании чего делается вывод о соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "изобретательский уровень".

Предложенный способ получения изотопнообогащенного металлического рения реализовали следующим образом.

Пример 1. В растворе с концентрацией изотопнообогащенного рения 2 - 3 г/л, содержащем примеси металлов, добавлением соляной кислоты создали кислотность, соответствующую 4 NHCl, и провели осаждение сульфида рения добавлением тиосульфата натрия при 80^oC. Осадок промыли горячей дистиллированной водой и отфильтровали. Фильтраты проанализировали на содержание рения. Потери рения с кислыми фильтратами составили 0,9%. Осадок сульфида поместили в термостойкий стакан, смочили холодной дистиллированной водой и провели обработку перекисью водорода. Перекись водорода приливали небольшими порциями. Причем следующую порцию добавляли после прекращения интенсивного газовыделения и сильного разогрева раствора. Раствор с осадком нагрели до 80 - 90^oC и выдержали при этой температуре в течение двух часов. При этом рений перешел в раствор в виде рениевой кислоты. Осадок отфильтровали и промыли горячей дистиллированной водой. Рениевую кислоту нейтрализовали аммиаком до pH 10 - 11, перенесли раствор в кварцевую чашку и упарили на водяной бане до сухого остатка. В осадок добавили порцию аммиака при соотношении Т:Ж = 1:3, раствор с осадком тщательно перемешали, поместили чашку с пульпой в охлаждающую смесь, температура которой составляла 0^oC, и выстояли при охлаждении в течение 30 мин. Промывную жидкость отделили декантацией. Повторили промывку аммиаком при тех же условиях. Декантат проанализировали на содержание рения. Потери изотопнообогащенного рения с декантатом составили 0,5%. Перренат аммония высушили на воздушной бане 130 - 150^oC и восстановили в токе водорода до металла при 900 - 950^oC. Металлический изотопнообогащенный рений проанализировали на содержание примесей. Оно составило 0,46%.

Пример 2. Изотопнообогащенный рений выделяли так, как описано в примере 1, но аммиачную промывку перрената аммония провели 3 раза. Потери рения с аммиачным декантатом составили 0,8%, содержание суммы примесей в изотопнообогащенном металлическом рении - 0,25%.

Пример 3. Изотопнообогащанный рений выделяли так, как описано в примере 1, но аммиачную промывку перрената аммония провели 4 раза. Потери рения с аммиачным декантатом составили 1,4%, содержание суммы примесей в изотопнообогащенном рении - 0,035%.

Пример 4. Изотопнообогащенный рений выделяли так, как описано в примере 1, но аммиачную очистку перрената аммония провели 5 раз. Потери рения с аммиачным декантатом составили 1,6%, содержание суммы примесей в изотопнообогащенном металлическом рении - 0.017%.

Пример 5. Изотопнообогащенный рений выделяли так, как описано в примере 1, но аммиачную очистку перрената аммония провели 3 раза при комнатной температуре. Потери рения с аммиачным декантатом составили 3,6%, содержание суммы примесей в изотопнообогащенном металлическом рении - 0,028%.

Предложенный способ получения изотопнообогащенного металлического рения был опробован на производстве стабильных изотопов. Он позволил выделить 97% изотопнообогащенного рения в виде металла со степенью очистки 99,065%, что удовлетворяет требованиям ТУ 957136-75, согласно которым содержание суммы примесей в изотопнообогащенном металлическом рении не должно превышать 0,3%.

Предложенный способ позволяет использовать стандартное оборудование, дешевые и доступные реактивы, не требует большого расхода электроэнергии.

Способ пригоден с экологической точки зрения, так как образующиеся кислые фильтры легко нейтрализуются технической щелочью, причем в качестве нейтрализующего реагента могут быть использованы аммиачные декантаты.

Формула изобретения

1. Способ получения изотопно-обогащенного металлического рения, включающий концентрирование рения в виде сульфида, образование перрената аммония обработкой сульфида перекисью водорода и аммиаком, очистку перрената аммония от примесей, упаривание раствора перрената аммония до сухого остатка и восстановление его до металла, отличающийся тем, что образование перрената аммония ведут растворением сульфида в перекиси водорода с получением рениевой кислоты, ее фильтрацией и нейтрализацией аммиаком, а очистку перрената аммония от примесей проводят промывкой аммиаком при охлаждении до 0°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку аммиаком проводят при соотношении Т:Ж = 1:3.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку проводят за 3-4 цикла, отделяя промывную жидкость декантацией.