Способ одновременного получения металлического таллия и оксида таллия (iii)

Изобретение может быть использовано в технике для получения источников β-излучения и в медицине при изготовлении препаратов для диагностики болезней сердца и мозга. Металлический таллий, содержащий примеси других элементов, растворяют в серной кислоте с концентрацией 90-100 г/л. Раствор упаривают, охлаждают и отфильтровывают осадок. Полученный раствор, содержащий сульфат таллия, фильтруют и упаривают. Через раствор пропускают газообразный сероводород и осаждают сульфиды тяжелых металлов. Электролизом выделяют металлический таллий. Полученный металл растворяют в азотной кислоте и разбавляют водой до концентрации таллия 60-80 г/л. Добавляют гидроксид калия до рН 10. Электролитическим способом осаждают на аноде оксид таллия (III) и металлический таллий на катоде. Плотность тока на аноде 0,25-1,00 А/см2, на катоде соответственно 0,05-3,00 А/см2. Изобретение позволяет получить оксид таллия и металлический таллий с содержанием примесей не более 0,0048%, обеспечить выход целевого продукта от 84,2 до 99,6%, уменьшить образование фильтратов и загрязнение окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области выделения и очистки таллия, в том числе изотопно-обогащенного, полученного методом электромагнитной сепарации.

Известен способ очистки металлического таллия, включающий растворение загрязненного металла в разбавленной азотной кислоте, получение концентрированного раствора сульфата таллия обработкой раствора соли таллия серной кислотой при нагревании, очистку раствора от примесей отделением свинца в виде сульфата с последующим восстановлением небольших количеств образовавшейся соли таллия двуокисью серы, неоднократное осаждение таллия в виде хлорида таллия и электролитическое выделение таллия из очищенного раствора сульфата таллия. (Руководство по препаративной неорганической химии под редакцией Г.Бауэра. - М.: Иностранная литература, 1956 г., с.408).

Основным недостатком способа при использовании его для получения дорогостоящего изотопно-обогащенного таллия является то, что он не обеспечивает выделение таллия без существенных потерь.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ получения металлического таллия растворением его в разбавленной азотной кислоте, получение концентрированного раствора сульфата таллия, очистка раствора от примесей, осаждение галогенида таллия в виде иодида таллия, растворение его в серной кислоте, электролитическое выделение таллия из очищенного раствора сульфата таллия (патент РФ № 2254391, МПК7 С22В 61/00, 3/04), а также способ получения оксида таллия (III), включающий получение азотнокислого раствора таллия, окисление таллия (I) до таллия (III), осаждение гидрата окиси таллия, его промывку, отфильтровывание и дегидратацию. При этом способе окисление таллия (I) до таллия (III) проводят добавлением концентрированной соляной кислоты при соотношении VHCl:VHNO3, равном 3:1. Выдерживают раствор при 80-90°С, гидрат окиси осаждают аммиаком, дегидратацию проводят при 200-300°С (патент РФ № 2162442, МПК7 С01G 15/00). Основными недостатками способа являются:

- сложность и длительность технологического процесса;

- значительный расход дорогостоящих реактивов, таких как иодид калия, сернокислый гидразин;

- образование большого количества фильтратов (37 литров на 1 грамм продукта) с высоким солевым фоном и борной кислотой;

- выброс в атмосферу большого количества паров азотной, соляной кислот.

Технической задачей изобретения является получение оксида таллия (III) и таллия металлического, содержащих минимальное количество примесей, при минимальных потерях таллия на всех стадиях химической переработки.

Поставленная задача достигается тем, что загрязненный металлический таллий растворяют в разбавленной серной кислоте, концентрируют раствор упариванием до содержания таллия 60-80 г/л и свободной серной кислоты 90-100 г/л, проводят очистку от меди, серебра и олова осаждением их в виде сульфидов, далее проводят электролитическое выделение таллия, катодный металл растворяют в азотной кислоте, нейтрализуют раствор гидрооксидом калия до РН 10, разбавляют до концентрации по таллию 80 г/л и проводят электролитическое выделение металлического таллия на катоде при катодной плотности тока 3 А/см2 (стабилизированный источник тока), а на аноде - оксида таллия (III) при анодной плотности тока 1 А/см2.

Заявленное техническое решение обеспечивает высокую степень очистки от примесей при минимальных потерях на всех стадиях химической переработки, позволяет решить задачи по упрощению технологического процесса, уменьшению количества используемых химических реактивов, снижению экологической опасности процесса за счет уменьшения образования фильтратов и загрязнения воздушной среды.

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

Сопоставительный анализ заявленного технического решения с известными техническими решениями позволил выявить, что представленная совокупность отличительных признаков не известна для специалиста в данной области техники, на основании чего делается вывод о соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию «изобретательский уровень».

Предложенный способ одновременного получения металлического таллия и оксида таллия (III) реализовали следующим образом.

Пример 1

90 г металлического таллия, содержащего около 10% примесей, в том числе медь, железо, бор, хром, свинец, серебро, кальций, никель, натрий, растворили в серной кислоте (1:20). Полученный раствор с концентрацией по таллию 8.75 г/л упарили до концентрации 60 г/л. Раствор охладили, отфильтровали борную кислоту, высушили ее при 100°С.

Проанализировали борную кислоту на содержание таллия. Оно составило менее 0.1%.

Раствор вновь упарили до концентрации таллия 60 г/л, в растворе осадили сульфиды тяжелых металлов, пропуская газообразный сероводород в течение 40 минут, отфильтровали осадок примесей. Раствор упарили до концентрации таллия 80 г/л.

В сернокислом растворе таллия методом прямого титрования раствором гидроксида калия определили содержание свободной серной кислоты. Оно составило 90.3 г/л.

Из сернокислого раствора провели электролитическое осаждение металлического таллия при плотности тока 3 А/см2.

Промыли катодный металл деионизованной водой и проанализировали на содержание примесей масс-спектральным методом. Суммарное содержание примесей составило 0.0016%.

Катодный металл растворили в азотной кислоте (1:1) из расчета 1.5 мл азотной кислоты на 1 г таллия, разбавили до концентрации по таллию 80 г/л, добавили гидроксид калия до РН 10.

Пример поясняет чертеж, где изображена схема одновременного получения металлического таллия и таллия (III). Раствор таллия поместили в анодное пространство ячейки, в катодном пространстве в качестве вспомогательного использовался раствор гидроксида калия концентрации 24 г/л. При плотности тока 0.25 А/см2 на аноде 2 осадили оксид таллия (III) 1, отфильтровали, промыли его деионизованной водой, высушили при 120°С и проанализировали на содержание примесей масс-спектральным методом. Суммарное содержание примесей составило 0.0006%. На катоде 3 осадили металлический таллий 4, отфильтровали, промыли деионизованной водой, высушили на воздухе и проанализировали на содержание примесей масс-спектральным методом. Суммарное содержание примесей составило 0.0005%. Потери таллия при очистке составили 0.8%.

Пример 2

Металлический таллий и оксид таллия (III) выделили способом, описанным в примере 1, но осаждение оксида таллия (III) на аноде проводили из раствора таллия с содержанием таллия 80 г/л при плотности тока ia=0.45 А/см2.

Суммарное содержание примесей в металлическом таллии составило 0.0201%, в оксиде таллия (III) составило 0.0009%. Потери таллия при очистке составили 0.4%.

Пример 3

Металлический таллий и оксид таллия (III) выделили способом, описанным в примере 1, но осаждение оксида таллия (III) проводили из раствора с содержанием таллия 80 г/л при плотности тока ia=1 А/см2.

Суммарное содержание примесей в металлическом таллии составило 0.009%, в оксиде таллия (III) составило 0.0007%, потери таллия при очистке составили 0.6%.

Пример 4

Металлический таллий и оксид таллия (III) выделили способом, указанным в примере 1, но осаждение оксида таллия (III) проводили из раствора с содержанием таллия 60 г/л, при плотности тока ia=1 А/см2.

Суммарное содержание примесей в металлическом таллии составило 0.007%, в оксиде таллия (III) составило 0.0007%, потери таллия при очистке составили 0.9%.

Пример 5

Металлический таллий и оксид таллия (III) выделили способом, описанным в примере 1, но осаждение оксида таллия (III) проводили из раствора таллия с содержанием таллия 50 г/л, при плотности тока на аноде 1 А/см2.

Суммарное содержание примесей в металлическом таллии составило 0.0041%, в оксиде таллия (III) составило 0.0016%, потери таллия при очистке составили 4.1%.

Пример 6

Металлический таллий и оксид таллия (III) выделили способом, описанным в примере 1, но осаждение оксида таллия (III) проводили из раствора таллия с содержанием таллия 90 г/л, при плотности тока на аноде 1 А/см2.

Суммарное содержание примесей в металлическом таллии составило 0.0023%, в оксиде таллия (III) составило 0.0025%, потери таллия при очистке составили 2.6%.

Пример 7 Металлический таллий и оксид таллия (III) выделили способом, описанным в примере 1, но осаждение оксида таллия проводили на аноде из раствора, нейтрализованного гидрооксидом калия до рН 2, при плотности тока на аноде 1 А/см2, содержание таллия в растворе составило 80 г/л.

Суммарное содержание примесей в металлическом таллии составило 0.0018%, в оксиде таллия (III) составило 0.0031%, потери таллия при очистке составили 15.8%.

Пример 8

Металлический таллий и оксид таллия (III) выделили способом, описанным в примере 1, но осаждение металлического таллия на катоде проводили из раствора с содержанием таллия 80 г/л, при плотности тока на катоде 0.05 А/см2.

Суммарное содержание примесей в металлическом таллии составило 0.0011%, в оксиде таллия (III) составило 0.0048%, потери таллия при очистке составили 0.8%.

Пример 9

Металлический таллий и оксид таллия (III) выделили способом, описанным в примере 1, но осаждение металлического таллия на катоде проводили из раствора с содержанием таллия 80 г/л, при плотности тока на катоде 0.04 А/см2.

Суммарное содержание примесей в металлическом таллии составило 0.0019%, в оксиде таллия (III) составило 0.0035%, потери таллия при очистке составили 2.9%.

Пример 10

Металлический таллий и оксид таллия (III) выделили способом, описанным в примере 1, но осаждение металлического таллия на катоде проводили из раствора с содержанием таллия 80 г/л, при плотности тока на катоде 3.5 А/см2. Суммарное содержание примесей в металлическом таллии составило 0.0009%, в оксиде таллия (III) - 0.0041%, потери таллия при очистке составили 2.8%.

Полученные результаты показали, что предложенное техническое решение обеспечивает высокую степень очистки таллия от примесей.

Техническим результатом внедрения предлагаемого способа является сокращение числа операций, снижение расхода дорогостоящих реактивов, исключение сброса вредных веществ в канализацию, увеличение производительности труда.

Предложенный способ позволяет использовать стандартное оборудование, дешевые и доступные реактивы. Способ отвечает и экологическим требованиям, так как способствует уменьшению образования фильтратов и загрязнения воздушной среды.

1. Способ одновременного получения металлического таллия и оксида таллия (III), включающий растворение загрязненного металла в разбавленной серной кислоте, получение концентрированного раствора сульфата таллия, очистку раствора от примесей, электролитическое выделение таллия из раствора сульфата таллия, получение азотнокислого раствора таллия, создание в растворе щелочной среды, окисление на аноде таллия (I) до таллия (III) и осаждение оксида таллия (III), и осаждение на катоде металлического таллия, отличающийся тем, что растворение загрязненного металла проводят в растворе серной кислоты с концентрацией 90-100 г/л, окисление таллия (I) до таллия (III) и осаждение оксида таллия (III) проводят на аноде, выделение металлического таллия - на катоде, из раствора, содержащего 60-80 г/л таллия, нейтрализованного гидроксидом калия до рН 10.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление таллия (I) до таллия (III) проводят при анодной плотности тока 0,25-1,00 А/см2, осаждение металлического таллия - при катодной плотности тока 0,05- 3,00 А/см2.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам получения окиси галлия, которая может быть использована для изготовления специальных оптических стекол и сложных оксидных соединений.
Изобретение относится к способам получения оксида галлия для использования при изготовлении специальной керамики, керамических покрытий и сложных оксидных соединений, используемых в оптике.

Изобретение относится к способам синтеза полупроводниковых материалов и может быть использовано для получения GaN. .

Изобретение относится к получению порошка нитрида галлия, который может быть использован в качестве компонента керамики при изготовлении полупроводниковых элементов конструкций.

Изобретение относится к квантовой электронике и лазерной технологии и может быть использовано в ядерной физике для разделения изотопов. .
Изобретение относится к области материаловедения. .

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к тройным теллуридам железа и индия, которые могут найти применение как ферромагнитные материалы при создании постоянных магнитов, а также в многофункциональных приборах и интегральных схемах.
Изобретение относится к неорганической химии. .

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к четверному соединению меди, галлия, хрома и селена, которое может найти применение в многофункциональных приборах и схемах, работающих на взаимосвязи магнитного и электрического полей

Изобретение относится к области химической технологии неорганических материалов

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к легированным марганцем и цинком антимонидам индия, которые могут найти применение в спинтронике, где электронный спин используется в качестве активного элемента для хранения и передачи информации, формирования интегральных и функциональных микросхем, конструирования новых магнито-оптоэлектронных приборов

Изобретение относится к области получения нано- и микрочастиц оксидов металлов в сверхкритической воде и может найти применение в получении материалов и соединений высокой чистоты и с уникальными свойствами
Изобретение относится к неорганической химии, а именно к получению сульфидов р-элементов III группы Периодической системы, являющихся перспективными материалами для полупроводниковой оптоэлектронной техники и инфракрасной оптики. Сульфиды р-элементов III группы Периодической системы получают взаимодействием серы и соответствующего р-элемента в вакуумированной кварцевой ампуле, при этом р-элемент используют в виде соответствующего йодида, синтез ведут в 2х-секционной ампуле, исходные компоненты помещают в нижнюю секцию, которую нагревают до температуры 250-400°С, после чего полученный сульфид прокаливают при температуре не выше 700°С. За счет проведения синтеза при достаточно низкой температуре способ позволяет существенно снизить загрязняющее действие материала аппаратуры. Изобретение позволяет получать особо чистые сульфиды р-элементов III группы Периодической системы, в которых содержание примесей переходных металлов, по данным масс-спектрального анализа, не превышает 0.5 ppm wt. Максимально возможный выход продукта составляет 82-97%. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к повышающим теплопроводность или электропроводность частицам оксида цинка. Частицы представлены следующей формулой (1): ZnMn+ xO1+nx/2 · aH2O (1) где Mn+ означает трехвалентный или четырехвалентный металл, x и a удовлетворяют соотношению 0,002<x<0,05 и 0≤a<0,5, соответственно, n означает валентность металла. Частицы характеризуются содержанием столбчатых частиц 80% или более. Также предложены способ получения частиц оксида цинка, обожженные частицы (А) и (В), смоляные композиции (А) и (В). Изобретение позволяет получить частицы оксида цинка, используемые для улучшения электропроводности или теплопроводности смол. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил., 5 табл., 3 пр.

Изобретение относится к технологии получения изделий оптоэлектроники и солнечной энергетики, а именно к раствору для гидрохимического осаждения полупроводниковых пленок сульфида индия(III). Раствор содержит соль индия(III), винную кислоту, тиоацетамид, гидроксиламин солянокислый при следующих концентрациях реагентов, моль/л: соль индия(III) - 0,01-0,2; тиоацетамид - 0,01-0,5; винная кислота - 0,005-0,2; гидроксиламин солянокислый - 0,005-0,15. Изобретение позволяет получить пленки сульфида индия(III), характеризующиеся более высокими величинами толщин при одновременном сохранении высокого качества поверхности пленок. 1 табл., 2 пр.

Способ получения йодида таллия из сырья с большим содержанием примесей может быть использован для производства йодида таллия особой чистоты. Способ позволяет использовать в качестве сырья отходы производства, содержащие в своем составе йодид таллия или йодид таллия с большим содержанием примесей. Способ гарантирует качество продукта особой чистоты. Сущность изобретения: получение йодида таллия особой чистоты осуществляют в две стадии: на первой стадии получают раствор тетрайодоталата натрия; на второй стадии после проведения фильтрации раствора в него дозируют раствор гидроперекиси натрия и осаждают йодид таллия, заключительную очистку йодида таллия от растворимых примесей выполняют обработкой осадка йодида таллия ионообменными смолами.

Изобретение относится к аналитической химии. Способ извлечения ионов индия (III) включает его экстракцию из водных растворов производным из группы пиразолонов с последующим комплексонометрическим определением индия (III). В качестве производного из группы пиразолонов используют антипирин. Экстракцию проводят органическим реагентом, содержащим антипирин и сульфосалициловую кислоту, с добавлением высаливателя, при рН среды 2,0. В качестве высаливателя берут сульфат натрия или сульфат аммония. В качестве индикатора при комплексонометрическом определении индия (III) используют ксиленоловый оранжевый. Изобретение позволяет повысить селективность извлечения индия (III) без применения легколетучих, пожароопасных, токсичных органических растворителей. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр., 1 табл.
Наверх