Способ растворения сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними кобальта в присутствии их кислородсодержащих соединений
Изобретение относится к способам селектиеного растворения сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними кобальта в присутствии ихкислородсодержащих соединений бромсодержащим реагентом и может быть использовано, с целью повышения селективности анализа и улучшения условий труда за счет исключения горючих и токсичных растворителей в них. В качестве реагента-используют водный раствор, содержащий мас%:бр6м 6,20-7,75, хлористоводородная кислота 0,9-1,1; хлорид калия 0,9-1,1; уксусная кислота 0,05-0,15 и процесс растворения пробы реагентом осуществляют в течение 55-65 мин встряхиванием . 7 табл. Ч
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (ss>s G 01 N 1/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4662908/26 (22) 01.02.89 (46) 15.11.91,Бюл.N 42 (71) Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов "Гинцветмет" (72) Л.А.Мартынова, Н.В.Черняева и
Б.Л.Доброцветов, (53) 543,062(088.8) (56) Филиппова Н,А. Фазовый анализ руд цветных металлов и продуктов их переработки.М; Химия, 1075, с.245. (54) СПОСОБ РАСТВОРЕНИЯ СУЛЬФИДОВ
ЖЕЛЕЗА, МЕДИ, НИКЕЛЯ И,ИЗОМОРФНО
СВЯЗАННОГО С НИМИ КОБАЛЬТА В ПРИCYTCTBl ИХ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ
СОЕДИНЕНИЙ.Изобретение относится к аналитической химии, в частности.к области химического фазового анализа продуктов цветной и черной металлургии и может быть использовано в химической, геологической и металлургической промышленности.
Целью изобретения является повышение селективности анализа по отношению к оксидам никеля и кобальта и улучшение условий труда за счет исключения горючих и токсичных органических растворителей.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе перевода в раствор сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними кобальта бромсодержащим реагентом в присутствии их кислородсодержащих соединений в каче-, стве реагента используют водный раствор, содержащий, мас. Д: бром 6,20-7,75; соля- ная кислота 0,9-1,1; хлорид калия 0,9-1,1 и
„, 5M „„1691717 А1 (57) Изобретение относится к способам селективного растворения сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними кобальта в присутствии ихкислородсодержащих соединений бромсодержащим реагентом и может быть использовано, с целью повышения селективности анализа и улучшения условий труда за счет исключения горючих и токсичных растворителей в них, В качестве реагента используют водный раствор, содержащий мас7,:брбм 6,20-7,75; хлористоводородная кислота 0,9-1,1; хлорид калия 0,9-1,1; уксусная кислота 0,05-0,15 и процесс растворения пробы реагентом осуществляют в течение 55-65 мин встряхиванием. 7 табл.
0,05-0,15 уксусная кислота, а обработку пробы реагентом осуществляют в течение 55-65 мин встряхиванием.
При решении технической задачи ак- О цент был сделан на поиск смешанного реа- 0 гента, компоненты которого. должны ° обеспечить растворение сульфидов четырех с металлов — железа, никеля, кобальта, меди д и практически не затронуть их кислсродсо- . держащие соединения. Эта по существу задача многоэлементного фазового анализа, в котором набор исследуемых соединений Ф очень большой (около 30),и надо найти условия, исключающие взаимное влияние компонентов.
Композиция растворителя должна обеспечить селекцию фаз в сложной многокомпонентной системе, иметь солевой состав, не мешающий атомно-абсорбционному оп»
1691717 ределечию железа, меди, никеля и кобальта.
В результате проведенных исследований была найдена сложная окислительно-кислотно-солевая система; Вг -HCI-KCI-СНзСООН- 5
НрО, обеспечивающая необходимую для перевода в раствор сульфидов скорость их ,окисления и селекцию сульфидных и кислородсодержащих фаз.
Композиция смешанного реагента 10 обеспечивает селекцию фаз только при определенном режиме: допускается соотношение к ам и он енто в В z-HCI-КС!-СНзСООН-Hz0, равное (6,20-7,75):(0.9-1,1):(0,9-1,1):(0,050,15):(96-98) соответственно и встряхивание 15
1 при комнатной температуре втечение 1 ч, Пример. Навеску пробы 0,1 r поме,щают в коническую колбу вместимостью
250 см, приливают 100 см смеси, содержа щей, %;хлорид калия 1; хлористоводород- 20, ная кислота 1 ; уксусная кислота 0,1 и бром 7, Колбу закрывают пробкой, закреп- ляют на встряхивателе типа BTL, Проводят встряхивание со скоростью
200 колебаний в минуту в течение 1 ч,,филь- 25 труют через лавсановое волокно, промывают два раза исходным растворителем без брома, два раза водой, затем слабым раствором аммиака до уничтожения следов брома на фильтре, а потом два раза дистиллиро- 30 ванной водой. Остаток оставляют для определения оксидных форм железа, меди, никеля и кобальта. . В фильтрат добавляют аммиак для удаления брома, затем приливают 2 см серной 35 кислоты (1:1) и выпаривают до выделения паров оксида серы (И), выпаривание повто ряют два раза с азотной кислотой для уда ления бромид-иона, после чего охлаждак)т, приливают 10 см воды и выпаривают почти 40 досуха. Упаривание с водой повторяют с водой еще раз.
После охлаждения приливают 40 см
1%-ного раствора соляной кислоты. Солянокислый раствор переводят в мерную кол- 45 бу вместимостью 100 см, доводят до метки
1%-ным раствором соляной кислоты. В растворе определяют сульфидную форму меди, никеля, железа и кобальта на приборе AAS3 при Л=324,8; 323,3; 372,0; 240,7 мм соот- 50 ветственно.
Массовую долю железа, меди, никеля, кобальта в процентах рассчитывают; Fe, Cu, NI, Со =- а-а,, где а, — массовая доля соответствующего элемента в процентах в контрольном растворе; а — массовая доля соответствующего элемента в процентах в исследуемом растворе, Остаток вместе с фильтром после выщелачивания помещают обратно в колбу, добавляют 12 см соляной кислоты и 12 см э Д азотной кислоты, Содержимое колбы нагревают до полного растворения остатка, отфильтровывают лавсановое волокно через воронку и промывают водой. К раствору приливают 5 см серной кислоты (1:1) и выз паривают до выделения паров оксида серы (IV)., выпаривание повторяют 2 раза, приливают 10 см дистиллированной воды почти з до полного удаления серной кислоты.
После охлаждения приливают 40 см"
1%-ного раствора соляной кислоты. Солянокислый раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см, доводят до метки з
1%-ным раствором соляной кислоты. В растворе определяют и рассчитывают оксидные формы железа, меди, никеля и кобальта на приборе AAS-З.
B табл, 1 приведены сравнительные данные, характеризующие известный(прототип) и предлагаемый способы растворения сульфидных фаз. Как видно из приведенных данных для бромирования можно использовать водную среду и повысить селективность извлечения фаз, так как удается одновременно и селективно извлечь суль фиды четырех элементов в присутствии большого количества их кислородсодержащих соединен и й.
В табл. 2 приведены результаты опытов при всех значениях предлагаемых интервалов концентраций для всех компонентов смешанного реагента: брома, хлористоводородной кислоты, хлорида калия и воды.
Концентрации для брома лимитированы степенью его растворения в водной среде, поэтому используется разумный избыток, обеспечивающий пополнение окислителя по мере его расходования, Таким образом, почти в два раза сокращается расход брома.
Изменения в концентрации уксусной кислоты оказывают меньшее влияние на селекцию фаз в силу буферных свойств системы. Небольшие изменения в водной среде не нарушают селекцию фаз, а большие недопустимы, так как меняют солевую концентрацию реагента.
Полученные данные показывают, что оптимальные результаты наблюдаются для смеси: соляная кислота, хлорид калия, бром, уксусная кислота, вода, содержащей компоненты в соотношении (6,20-7,75):(0,91,1):(0,9-1,1):(0,05-0,15), Выход за нижний предел не обеспечивает достаточной селекоии Фаз, т,е. нет полноты растворения сульфидов, а выход за верхний предел обеспечивает полноту растворения сульфидов, но при этом нарушает169 Е 717 ся селективность из-за значительного, недопустимого в химическом фазовом анализе растворения сопутствующих фаз, Полнота растворения при оптимальной концентрации реагентов достигается при 5 перемешивании за 55-65 мин при комнатной температуре. Отклонения по времени в ту или другую сторону нарушает селективность разделения фаз, см,табл.З.
Предлагаемый селективный раствори- 10 тель по сравнению с известным обладает новым качеством — обеспечивает полноту растворения в водной среде большого количества простых и сложных сульфидов четырех элементов: меди, железа, никеля и 15 кобальта-селективно по отношению к большому количеству их кислородсодержащих соединений, При этом столкнулись с более высокой . селекцией для водного смешанного реаген- 20 та, чем для органического раствора брома.
Так, например, степень перехода в эти растворы оксидов; NiO, СоО, Соз04 составляет 0,0, 9 и 2б, 9, 17 соответственно.
Правильность и надежность предлагае- 25 мого способа подтверждена анализом смесей (табл.4), методом введено-найдено (табл,5), межметодическим контролем с привлечением микроскопического и рентгено- . . фазового анализа (табл.б). З.О
В табл.6 приведены результаты определения сульфидов железа и цветных металлов путем перевода их в раствор с помощью предлагаемого растворителя и определения атомно-абсорбционным методом. 35
В табл,7 представлен статический обсчет получаемых результатов.
Предлагаемый способ принят для прак- тического использования в лаборатории излучения вещественного состава Гинцветмета с целью контроля технологических плавок на содержание в них сульфидных оксидных составляющих. Благодаря улучшенным условиям труда и высокой селективности способ найдет широкое применение в аналитической службе цветной металлургии, в геологии, черной металлургии.
Таким образом по сравнению с прототипом найден универсальный растворитель, который позволяет получить положительный эффект — в одной навеске определить сульфиды четырех элементов простым, про,изводительным способом, повысить селективность анализа и улучшить условия труда, Формула изобретения
Способ растворения сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними кобальта в присутствии их кислородсодержащих соединений путем обработки селектиэным растворителем, содержащим бром, отличающийся тем, что, с целью говышения селективности растворения сульфидов llo отношению к оксидам никеля и кобальта и улучшения условий труда за счет исключения горючих и токсичных растворителей, в качестве селективного растворителя используют водный раствор, содержащий дополнительно соляную и уксусную кислоты, хлорид калия при следующем их количестве, мас, :
Бром 6,2-7,75
Соляная кислота 0,9-1,1
Хлорид калия 0,9-1.1
Уксусная кислота 0,05-0,15 и процесс растворения проводят при встряхивании в течение 55-65 мин, 1691717
Таблица 1
Показа тегм
Способ
Прототип Предлагаеиый
Н 0 + Bee + Hcl + Ilcl + CH COOII
Водная
Снеша««ый растворитепь
Спела
Спо>ношение ко«понентов
Спирт + Втз
Органическая е с««нанном рястяорителг в «яссовых процен>е>
Количество определяемых зп ме> Toe
Кол честер внализируемы» наяесок
Селекция фаэ
96;7:1:1:О,!
74,5>15,5
Одновреиенное извлечение сульфидов
ыелеза> неди, никеля, кобальта в присутствии их кислородсодервацих соединений
Извлечение в разных навеснам сульфидов яепеза неди, никеля, кобальта е присутствии их кислородсодеряшзнх соединении
Характер селекции фаз, Х отн. : Супьфиды
Окснды: NiO
Со О
ce,o, Сип ге?Оз
90" 100
0
О
90-100
26
17
l5
Таблицi2
С тепень перевода в раствор, Ф отн. соединений хшлеСботношение конпонентов
Компоненты, .3
Характер селекции фаэ
Уксусная кис лота
Вода
Хпорид калия
Бром
Хгористоволород>пл кисг»а
Сульфидов
7> 0,8: 1 > 0 г О, I; 96
/,О 0,8
90-95
0,1
1,0
0>l 96 7:0,9>1,0:0,1>96
0,1 96 7 1 О:1,0:0,1:96
0,1 96 1 1:1,0:0,1;96
0,1 96 7>1,2:1,0 0 1 96
1,0
1,0
1,0
1,0
0,9
1,0
1,l
I,?
7 0
7,0
7,0
7,0
95-100 10
95-100 10
7:1,0:0,8>0,1;96
7:1,0:0 9:0,1: 36
7:1,0:0,1:0,1:96
7. 1,0: 1,1: 0,1: 96
7: 1 > 0; 1, 2: 0 > 1: 96
01 96
0,1 96
0,1 96
0,1 96
0,1 96
0,8
0>9
1 ° О
1,1
t,2
I,0
1,0
1,0
1,0
1,0
7,0
/,0
?,0
7,0
7,0
Селективное разде ление фаз
Нарушена селекция фаз
5,50 1,0
6,25 1,0
7,00 1,0
7,75 1,0
8,50 1,О
96
96
96
96
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
5,5:1,0:1,0:0,1>96
6,25: 1,0; 1,0:О, 1>96
7 >00: 1,0: 1, О: О, 1: 96
7, 75: 1, О> 1 ?О: О, 1; 96
8, 50: 1,0 1>0 0 1: 96
Селек ти зное разделение фаз
Нарушена селекция фаз
I,A:1,0;0:96
1,0: 1,0:0,05:96
1,0:1,0>0,10>96
1,0:1,0:0>15>96
1,0: 1, О:0,20 >96
1,0: I 0:0, 1:94
1,0: 1 ° О:О, 1: 95
l,0.1,0:0 1>96
1„0:1,0;0,1>97
1,0;1,0:0,1:98
90-95
Селективное разделе ние фаэ
95-100 10
10 н
95-100 10
7i00
7,00
7,0(7,00
7,00
7i0
7,0
7,0
7,0
7,0
1,0
1>0
IiО
1,0
1,0
l,0
1,0
1,0
1,0
1>A
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0.9670
0,05 96 7,0
Р,10 96 7,0
0,15 96 7,0
0,20 96 7,0
0,1 94 7,0
01 95 70
0>1 96 7,0
0,1 97 7,0
0,l 98 7 0
9095 10
95-100 10
95-100 10
90-95 10
95-100 10
95- 100 10
Нарушена селекция фаз
Селективное разде ление фаз
Нарушена селекция фаз
169 ii li
ТабдицаЗ
Табли ца 4
Примечание
58,3
57,3
16,4
17,6
Должно быть найдено
5,8
6,3
17,6
18,4
66,2
64,8
43,6
42,8
16,3
15,6
4,7
4,8
«11«
41,9
38,8
15,9
14,4
4,1
4 6
54,9
56 6
« I I«
Таблица5
Определяемая форма, мг
Ылак с добавкой
РеЗ 0
FeO
CuFe>0> Со S
Должно Найдебыть но
Должно Найдебыть (но
Должно Найдебыт ь но
6,2
6,3
4,5
4,2
5,8 6,4
7,8.
6,8
5,1
3,6
15,6
15,7
6,6
6,6
54,4
7,7
54,5
8,1
60,6
62>1
59,1
59,7
9,9
9,9
12,8
12 9
58,9
12,1
59,6
11,7
64,9
67,5
68,9
67,0
24,4
24,5
Состав анализируемой смеси
FeS, ГеБз1 FeO, Ее801,1 NiO Fez0>, Cu FeS>I Cu Cu S; CuFeSz, Cu8FeSII, CuOI Cu 0I СиО Fe O8 3 21 (Ni, 8 8 NiO; Ni0 ГегОз Соз S8 СоО, Со8 011 Сульфидная Си Fe Ni Со Оксидная Си Fe Ni Со Суммарно Си Fe Ni Со Нассовая доля соответствующего элемента, мг в форме Сульфидов Оксидов Сумма Железо 41,9 39,7 Железо 11,8 12,1 11ед ь 22,6 22,0 Железо 11,6 10,8 Никель 26,0 24,4 Кобальт 50,8 52,0 Должно Найде- Должно Найде" быть но быть но 1691717 Та бли ца 6 Проба, состав Данные ХФА с использованием предлагаемого растворителя, Ф РФА Микроскопического анализа, Элемент Pe Ni Со Си в форме Хая ькозин 50-60 Хизлевудит 5 Металл l 0-15 Оксиды нелеза 15-20 Ме Б МеО Мео 0,07 41,8 о,о5 3,6 0,06 0 0,18 45,4 5 0 6,2 0 5 ,1 1, 7 1 5 0>4 Е0>7 12,6 Халькозин Основа Хизлевудит Металл Шпинель Много Халькозин 60-70 Хизлевудит 15-20 Оксиды — 0 5 0 2 18 0 008 51,7 o,z 6,0 о,06 3,7 0 0 0,02 0 0,5 24,0 0,16 55,4 Халькозин Основа МеР Хизлевудит Много МеО Металл МеО 0 63 008 300 МеО . 0,8 5,5 0,06 2,4 Мео 23 8 1,0 0,12 0 Е 246 12,8 026 324 Халькозин Основа Хизлевудит Есть Металл Оксиды железа Иного Халькозин Основа Хизлевудит Есть Металл Оксиды железа Много.1 таблица7 х 4х (p = 0.>95) Определяемый компонент Объект анализа, ( массовая доля, Шлак Fe 46,9 си 6,8 Ni 6,0 Со 0,30 S 1,0 6,66 41, 13 47,65 4,36 6, 41 0,64 7,05 6,66 0,24 41,13 0,59 47,65М,17 4,36 0,24. 6, 41+0, 19 0,64+0,12 7,05 0,11 0,264 0,632 0,187 0,260 0,205 0,127 0,119 0,04 0„O2 0,01 0,06 0,03 0 19 0,02 Железо сульфидное Железо оксидное 7 7 7 Медь сульфидная Никель сульфидный Никель оксидный Штейн Ре 0,6 Си. 56, 9 Ni 25,6 Со 0,12 s 13,8 0,94>0,04 0,88 0,04 1,84+o,o2 39>91+0,50 31,98 0,42 0>065 0,053 0>029 0,716 0,582 0 06 0,06 0,02 0,02 0,02 0 94 o,88 .1,84 39 91 31,98 ll 11 11 Железо сульфидное Железо оксидное Е Мед ь сульфидная Никель сульфйдный Редактор Ю. Середа Заказ 3922 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям п1ти ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Штейн 13 >2 Си i47, 4 Ni 112,2 Со 0>12 s E3,4 Штейн Fe 0>6 со I56,9 Ni 25,6 С O,EZ 13,8 См сь шлака со штейном Ре 25,2 Ni 12>3 Coi 0,12 Си, 32,0 S i 9>.3 Составитель Г.Цой Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С.Черни Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
