Способ производства металлических продуктов

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2478566:

ЙОМА ИНТЕРНЭШНЛ АС (NO)
АШЕР ВИТНЕР ЛТД. (IL)

Способ промышленной очистки потока низкосортного поливалентного катиона с чистотой Р1 путем образования осадка двойной соли поливалентного катиона с чистотой Р2 и раствора поливалентного катиона с чистотой Р3, где Р2>Р1>Р3 включает следующие этапы: (а) образования из упомянутого потока среды, содержащей воду, поливалентный катион, катион, выбираемый из группы, состоящей из аммония, катионов щелочных металлов, протонов и любого их сочетания, и анионы, причем образовавшаяся среда далее характеризуется присутствием (i) осадка двойной соли, содержащего поливалентный катион, по меньшей мере один из упомянутых катионов и по меньшей мере один из упомянутых анионов; и (ii) раствор поливалентного катиона; в которой концентрация упомянутых анионов больше 10% и соотношение между концентрациями упомянутого катиона и упомянутого аниона в упомянутом растворе поливалентного катиона находится в пределах Зоны DS, которая определена в настоящем документе; и (b) отделения по меньшей мере части упомянутого осадка от упомянутого раствора. Техническим результатом изобретения является получение сырья для производства металлопродукта высокой чистоты. 34 з.п. ф-лы, 6 табл., 4 пр.

 

Настоящее изобретение относится к способу производства металлопродуктов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу производства металлопродуктов из потока раствора смешанных солей металлов.

Промышленное производство продуктов из катионов поливалентных металлов из руд обычно включает этап выщелачивания, за которым следуют дорогостоящие этапы очистки. В некоторых случаях, например, в случае Ti(IV), этап выщелачивания может включать воздействие реагентом (Cl2) для освобождения от кислорода.

Руда, из которой выщелачивают металлы, обычно содержит смесь одновалентных и поливалентных катионов, поскольку в большинстве случаев оксиды металлов или нерастворимые соли поливалентных катионов дают раствор, содержащий смесь катионов. Разделение катионов и процесс очистки продукта являются главными аспектами, удорожающими производство металлопродуктов, будь то соль или сам металл.

Настоящее изобретение направлено на способ очистки продуктов из поливалентных катионов, полученных из загрязненного потока поливалентных катионов, с применением этапа очистки, на котором производят двойную соль катиона металла.

Двойная соль определена как кристалл, который состоит из двух разных катионов и/или анионов, и она характеризуется значительно более меньшей растворимостью, чем простые соли ее компонентов. Двойные соли могут быть произведены из большого числа поливалентных катионов (которые будут именоваться «поливалентный катион»), таких как Fe(II), Fe(III), Ti(IV), Ti(III), Mn(II) и многих других. Второй катион, присутствующий в двойной соли, в большинстве случаев является одновалентным катионом, но также может быть двухвалентным катионом (который будет именоваться ниже «катион» или «одновалентный катион»), таким как аммоний, Na, K, Cs и т.д.

До сих пор действие кристаллизации двойной соли практически не использовалось в промышленности для производства любого металлопродукта (соли или металла - ниже термин «соли» будет также включать оксиды и гидроксиды). Основной причиной является то, что многие катионы образуют двойные соли, и эти соли совместно осаждаются для образования продукта низкой чистоты.

Патент BR 20012509, выданный Сува Хелио Хосе (Suva Helio Jose) в 2003 году, направлен на отделение оксида титана от других поливалентных катионов, присутствующих в ильмените или других титансодержащих рудах. В предложенном способе Fe и Al отделяют от соли титана перед осаждением Fe(III) в форме двойной соли аммония. Добавление сульфата аммония к раствору, полученному выщелачиванием ильменита серной кислотой, приводит к совместному осаждению двойных солей (NH4)Fe(SO4)2·12H2O, (NH4)2TiO(SO4)2·H2O и (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O.

Согласно настоящему изобретению, неожиданно было обнаружено, что выше определенной концентрации анионов и в определенном диапазоне соотношений всех катионов с всеми анионам в большинстве случаев существует высокая селективность в осаждении поливалентных катионов, присутствующих в растворе.

В случае, когда анионом является SO4 (или HSO4), было выявлено, что при совокупной добавленной концентрации SO4 выше 10% растворимость двойных солей катионов очень высокая при большинстве соотношений катиона с SO4. В определенном диапазоне соотношений катион/SO4 было установлено, что растворимость двойных солей катионов металлов резко падает, и они могут быть осаждены из растворов с очень высоким выходом. Также неожиданно было установлено, что диапазон соотношений катион/SO4, в котором растворимость двойной соли низкая, отличается для каждого катиона поливалентного металла по отношению к другим катионам поливалентных металлов, и для каждого поливалентного катиона снижение растворимости происходит при другой концентрации SO4.

В некоторых случаях, например, в случае Fe(II) и Fe(III), снижение растворимости двойной соли очень значительное для Fe(II), тогда как для Fe(III) снижение растворимости намного более умеренное. Результатом является то, что найдена высокая селективность для отделения двойной соли Fe(II) от двойной соли Fe(III) в смешанном растворе. Высокую изменчивость в зоне «низкой растворимости двойной соли» между поливалентными катионами можно использовать, например, для разделения Ti(IV) и Fe(II) и Fe(III), присутствующих в сточных водах после выщелачивания ильменита, или для разделения катионов Cu и Fe, присутствующих в медных рудах. Неожиданно было установлено, что путем контроля pH и концентрации аниона различные поливалентные катионы могут осаждаться один за другим для образования двойных солей этих поливалентных катионов с высокой чистотой.

Также неожиданно определили, что полученную двойную соль можно промывать с очень небольшими потерями катиона металла, чтобы производить продукт сорта, достаточного для производства металлопродукта, сырья для металлопродукта и других металлопродуктов (молей, оксидов или гидроксидов) высокой чистоты.

Раскрытие изобретения

Имея в виду этот уровень техники, настоящее изобретение предлагает способ промышленной очистки подаваемого потока низкосортного поливалентного катиона с чистотой P1 путем образования осадка двойной соли поливалентного катиона с чистотой P2 и раствора поливалентного катиона с чистотой P3, где P2>P1>P3, причем упомянутый способ включает следующие этапы:

a) образования из упомянутого подаваемого потока среды, содержащей воду, поливалентный катион, катион, выбираемый из группы, состоящей из аммония, катионов щелочных металлов, протонов и из сочетания, и анионов, где образованная среда далее отличается присутствием (i) осадка двойной соли, содержащей поливалентный катион, по меньшей мере один из упомянутых катионов и по меньшей мере один из упомянутых анионов; и (ii) раствор поливалентного катиона; и где концентрация упомянутых анионов выше 10%, и соотношение между концентрациями упомянутого катиона и упомянутого аниона в упомянутом растворе поливалентного катиона находится в пределах Зоны DS, которая определена ниже;

b) отделения по меньшей мере части упомянутого осадка от упомянутого раствора. Способ также включает очистку смешанного потока поливалентных катионов путем осаждения двойных солей, очистку полученной двойной соли путем промывки солевым раствором и/или повторной кристаллизации двойной соли.

Очищенную двойную соль поливалентного катиона можно использовать для производства металла поливалентного катиона или оксида/гидроксида поливалентного катиона и других продуктов поливалентного катиона.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, анионом является SO4 (или HSO4) и катионом является аммоний.

Термин «двойная соль металла», используемый в настоящем описании изобретения, относится к кристаллу, который состоит из аниона, катиона (одно- или двухвалентного) и поливалентных катионов.

Термин «чистота» или «P» определяется как массовое отношение между очищенным поливалентным катионом и совокупным катионом поливалентных металлов, где чистота представлена в нескольких случаях в процентах, например P1 в настоящем описании изобретения относится к чистоте поливалентного катиона в подаваемом потоке низкосортных поливалентных катионов.

Чистота=Поливалентный катион/Сумма(Поливалентные катионы), где «Поливалентный катион» означает концентрацию очищенного поливалентного катиона. Сумма(Поливалентные катионы)=сумма концентраций разных поливалентных катионов.

Термин «металл», используемый в настоящем описании изобретения, особенно на Этапе (с), относится к металлу при нулевой валентности.

Термин «поливалентный катион металла», используемый в настоящем описании изобретения, относится к любому продукту из поливалентного катиона металла. Термин «Зона DS» определяется как зона, в которой растворимость двойной соли поливалентного катиона низкая (ниже растворимости за пределами диапазона, включенного в эту Зону).

Зона DS может быть определена двумя способами:

1. зона между значениями X и Y, где:

Y представляет более высокий предел pH, которым является более высокое (эквивалентное/эквивалентное значение) катиона/аниона, и X представляет более низкий предел pH, которым является более низкое (эквивалентное/эквивалентное значение) катиона/аниона, и где термины «катионы» в вышеприведенном определении включают все катионы, присутствующие в растворе, но не протоны;

2. зона между двумя значениями pH, между которыми двойная соль имеет минимальную растворимость (pH растворов, имеющих значения X или Y).

ЗОНА DS РАЗЛИЧНЫХ ПОЛИВАЛЕНТНЫХ КАТИОНОВ:

Пределы Зоны DS (согласно способу 1 (по X и Y)
Металл Mi X Y
Эк/Эк Эк/Эк
Ti(III) 0,8 1,65
Ti(IV) 0,3 1,4
Fe(II) 0,5 4
Fe(III) 0,5 3
Марганец 0,6 1,2
Цинк 0,25 1,75
Кобальт 0,47 1,8
Cr 0,3 1,4
Al(III) 0,5 1,2
Cu(II) 0,3 1,0
Олово 0,8 2,5
Никель 0,7 1,9
Ванадий 0,4 2,4
Кадмий 0,2 2,2
Эк=эквивалент(=молярность, деленная на валентность иона).

Настоящее описание предполагает высокоэффективный способ очистки потоков низкосортных поливалентных катионов и дает возможность отделять различные поливалентные катионы друг от друга.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения упомянутую осажденную двойную соль далее очищают путем ее промывки водным раствором, причем наиболее предпочтительным является раствор, содержащий те же анион и катион, которые присутствуют в упомянутой среде, и при сходном уровне pH, или путем повторной кристаллизации двойной соли, которую предпочтительно осуществляют в пределах Зоны DS.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения упомянутую осажденную и очищенную двойную соль далее обрабатывают для получения оксида поливалентного металла. В еще одном предпочтительном варианте осуществления упомянутую осажденную двойную соль далее обрабатывают для получения продуктов поливалентного катиона, иных чем оксид металла, таких как соли или комплексы.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения упомянутую осажденную и очищенную двойную соль далее обрабатывают для получения металла поливалентного катиона.

Осаждение двойной соли поливалентного катиона наиболее предпочтительно осуществляют путем контакта упомянутого потока низкосортных поливалентных катионов по меньшей мере с одним из кислоты, основания и соли. Путем поддержания концентрации аниона выше 10% и соотношения между катионами и анионами в пределах Зоны DS растворимость двойной соли поливалентного катиона снижается, что приводит к ее осаждению. Для достижения высокой селективности между поливалентными катионами, присутствующими в растворе, очень предпочтительно поддерживать соотношение катион/anion в пределах Зоны DS осажденного поливалентного катиона, тогда как при таком соотношении катион/anion другие представляющие интерес поливалентные катионы находятся за пределами Зоны DS для этих поливалентных катионов. Даже относительно небольшая разница в диапазоне Зоны DS для различных поливалентных катионов, присутствующих в растворе, обеспечивает высокую селективность в осаждении выбранного катиона.

После удаления осажденной двойной соли можно изменить соотношение катион/анион (и их концентрации) так, чтобы другой поливалентный катион находился в пределах его Зоны DS, что приведет к его осаждению в форме относительно чистого продукта. Таким образом, разные поливалентные катионы, присутствующие в растворе, могут осаждаться один за другим для получения их двойных солей высокой чистоты. Селективность между поливалентными катионами может быть намного повышена путем модификации состава раствора поливалентного катиона, включая концентрацию анионов и соотношение катион/анион.

Дополнительным инструментом, который можно использовать, является изменение температуры. Так, например, первую осаждаемую двойную соль можно осаждать при одной температуре (при которой растворимость другого поливалентного катиона, присутствующего в растворе, высокая). На втором этапе соотношение катион/анион модифицируют до выхода за пределы Зоны DS первого катиона, и изменяют температуру, таким образом осаждая двойную соль второго поливалентного катиона. В одном предпочтительном порядке осаждения поливалентные катионы, присутствующие в высокой концентрации, осаждают перед теми, концентрация которых в растворе намного ниже.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления подаваемый поток поливалентных катионов содержит один или несколько из следующих поливалентных катионов: Ti(IV), Ti(III), Fe(II), Fe(III), катионы Mn, Zn, Co, Cr, Al, Cd, Sn, Ni, V или Cd. Однако, предлагаемым способом могут быть также очищены и другие поливалентные катионы. В предпочтительном варианте осуществления упомянутый поток низкосортных поливалентных катионов формируется при выщелачивании руд упомянутых поливалентных металлов с использованием кислого раствора (кислотное выщелачивание) или в другом предпочтительном варианте осуществления упомянутый поток низкосортных поливалентных катионов формируется при выщелачивании руд упомянутых поливалентных металлов с использованием щелочного раствора (щелочное выщелачивание). В еще одном варианте осуществления подаваемый поток поливалентных катионов содержит поток сточных вод промышленного процесса.

В предпочтительном варианте осуществления чистота подаваемого раствора поливалентных катионов P1 находится в диапазоне приблизительно от 10% до 90%.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления P1 меньше 70%, и P2 больше 95%, и в другом предпочтительном варианте осуществления P1 меньше 90% и P2 больше 98%.

Настоящее изобретение может использоваться для увеличения чистоты продукта, содержащего поливалентный катион, с очень низкого уровня до очень высокого уровня, который может превышать 99,9%, путем кристаллизации двойной соли поливалентного катиона в пределах Зоны DS, ее промывки и повторной кристаллизации. В наиболее предпочтительном варианте осуществления этапы промывки и повторной кристаллизации (один или несколько) выполняют в пределах Зоны DS.

В предпочтительном варианте осуществления молярное отношение между поливалентным катионом и другим поливалентным катионом в двойной соли больше, чем отношение в упомянутом подаваемом потоке поливалентных катионов на коэффициент, по меньшей мере 5.

Различные одновалентные и двухвалентные катионы могут образовывать двойные соли с поливалентными катионами. Многие из них имеют низкую растворимость в пределах Зоны DS поливалентного катиона. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения упомянутым катионом в упомянутой двойной соли является аммоний. В другом предпочтительном варианте осуществления упомянутый катион выбирают из группы, состоящей из моноалкиламмония, диалкиламмония, триалкиламмония и тетраалкиламмония. В другом предпочтительном варианте осуществления катион в упомянутой двойной соли выбирают из группы, состоящей из натрия и калия. Различные анионы могут образовывать двойные соли с поливалентными катионами. Многие из них имеют низкую растворимость в пределах Зоны DS поливалентного катиона. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения упомянутый анион в упомянутой двойной соли выбирают из группы, состоящей из OH, SO4, HSO4 и галоидов. В другом предпочтительном варианте осуществления анион выбирают из группы, состоящей из органических кислот, таких как оксалаты.

Настоящее изобретение позволяет осаждать поливалентные катионы с большим выходом и чистотой. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения осадок содержит по меньшей мере 80% поливалентного катиона, изначально присутствующего в потоке низкосортного раствора. В еще одном предпочтительном варианте осуществления отношение P2/P3 больше 2 и в более предпочтительном варианте осуществления отношение P2/P3 больше 10.

В предпочтительном варианте осуществления, упомянутый раствор поливалентных катионов модифицируют для получения продуктов, выбираемых из группы, состоящей из продуктов, содержащих другие поливалентные катионы, присутствующие в упомянутом титановом растворе, где одним из этапов модификации является кристаллизация. В предпочтительном варианте осуществления продукты других поливалентных катионов выбирают из группы двойных солей.

Один из предпочтительных вариантов осуществления способа настоящего изобретения, кроме того, включает этап повторной кристаллизации осадка, по желанию - дополнительную промывку, чтобы получить осадок с чистотой P6 и маточный раствор с чистотой P7, где P6>P2>P7.

Предпочтительно, при упомянутой повторной кристаллизации используют раствор, содержащий по меньшей мере один катион и по меньшей мере один анион, выбираемые из групп, определенных выше.

В предпочтительных вариантах осуществления упомянутой двойной солью является двойная соль железа, и анион упомянутой двойной соли выбирают из группы, состоящей из одновалентных анионов, двухвалентных анионов, галоидных анионов, сульфатных и бисульфатных анионов, анионов органических кислот и их сочетания. Предпочтительно чистота упомянутой двойной соли поливалентного катиона (P2) больше 80%.

В предпочтительных вариантах осуществления упомянутой двойной солью катиона (P2) является двойная соль титана, причем чистота упомянутой двойной соли титана (P2) больше 99%.

Предпочтительно упомянутый подаваемым потоком поливалентных катионов является маточный раствор от осаждения двойной соли.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления анионом является SO4 в концентрации больше 20%.

В других предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является Zn(II), и анионом является SO4 в концентрации больше 28%.

Предпочтительно упомянутый продукт поливалентного катиона содержит не меньше 70% поливалентного катиона, присутствовавшего в упомянутом потоке низкосортного раствора.

В предпочтительных вариантах осуществления pH упомянутой среды ниже 5.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является Ti(IV), и Зона DS находится в пределах от 0,3 до 1,4.

В других предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является Ti(II), и Зона DS находится в пределах от 0,5 до 1,5.

В других вариантах осуществления, предпочтительно, поливалентным катионом является Ti(II), и Зона DS находится в пределах от 1,5 до 3,5.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является Cu(II), и Зона DS находится в пределах от 0,3 до 1,0.

В других предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является Fe(II), и Зона DS находится в пределах от 0,7 до 4.

В других предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является Fe(III), и Зона DS находится в пределах от 0,8 до 3.

В других предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является Zn(II), и Зона DS находится в пределах от 0,25 до 1,75.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является марганец, и Зона DS находится в пределах от 0,6 до 1,2.

В других предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является кобальт, и Зона DS находится в пределах от 0,47 до 1,8.

В других предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является хром (Cr), и Зона DS находится в пределах от 0,3 до 1,4.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является Al(II), и Зона DS находится в пределах от 0,5 до 1,2.

В других предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является олово, и Зона DS находится в пределах от 0,8 до 2,5.

В других предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является никель, и Зона DS находится в пределах от 0,7 до 1,9.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является ванадий, и Зона DS находится в пределах от 0,4 до 2,4.

В других предпочтительных вариантах осуществления поливалентным катионом является кадмий, и Зона DS находится в пределах от 0,2 до 2,2.

В предпочтительных вариантах осуществления металлопродукты выбирают из группы, состоящей из оксидов металлов, гидроксидов металлов и солей поливалентного катиона.

Предпочтительно катионом двойной соли является аммоний, и анионом является сульфат.

Хотя изобретение теперь будет описано в нижеследующих примерах в связи с предпочтительными вариантами осуществления, чтобы его аспекты можно быть более полно понять и оценить, это описание не предназначено для ограничения изобретения этими конкретными вариантами осуществления. Напротив, оно предназначено для охвата всех альтернатив, модификация и эквивалентов, которые могут быть включены в объем изобретения, определяемый прилагаемой формулой изобретения. Таким образом, нижеследующие примеры, которые включают предпочтительные варианты осуществления, служат только для иллюстрации практического осуществления изобретения, причем понимается, что приведенные подробности даны только для примера и для целей иллюстративного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения и представлены тем, что считается наиболее полезным и легко понятным описанием порядков формулирования, а также принципов и концептуальных аспектов изобретения.

Примеры

Сравнительный пример 1

В колбы поместили различные количества растворов, полученных при выщелачивании ильменита серной кислотой, различные количества аммония и (NH4)2SO4. Колбы встряхивали при 25°C в течение 20 мин или 1,5 часов. Образовался осадок. Состав раствора ильменита после выщелачивания представлен в таблице 1, и результаты представлены в таблице 2.

Таблица 1
Ti(SO4)2 Fe2(SO4)3 FeSO4
мас.% мас.% мас.%
11,0 2,0 8,17
Таблица 2
Результаты через 1,5 часа при комнатной температуре
(NH4)2SO4 (NH4)2SO4 - конечный Ti(SO4)2 - в растворе Fe+32(SO4)3 - в растворе Fe+2SO4 - в растворе Fe+2/Ti - в кристаллах
мас.% мас.% мас.% мас.% мас.% моль/моль
1 24 9,59 1,3 2,5 2,76 0,88
2 21 6,01 2,2 2,3 4,80 0,60
3 17 4,73 3,7 2,6 7,92 0,05
0 0,00 11,0 2,0 8,17 -

Пример 3

Различные количества растворов, полученных путем выщелачивания ильменита серной кислотой, аммония и (NH4)2SO4, поместили в колбы. Колбы встряхивали при 25°C в течение 1,5 часов. Образовался осадок. Состав осадка и раствора представлен в таблице 4.

Таблица 4
Исходный Конечный (вычислен по исходному раствору)
Ti(SO4)2 - в растворе (NH4)2SO4 (NH4)2SO4 - конечный вычисленный Ti Fe2(SO4)3 FeSO4 Fe+2/Ti - в кристаллах
мас.% мас.% мас.% мас.% мас.% мас.% моль/моль
20,5
7 20,5 23 16 1,5 3,8 1,7 0,41
8 20,5 19 12 2,7 4,0 5,8 0,09
9 20,5 13 7,3 9,0 4,3 7,0 0,00
10 20,5 16 8,8 3,9 3,9 6,7 0,02

Пример 4

В колбы поместили различные количества растворов, полученных при выщелачивании ильменита серной кислотой, и (NH4)2SO4. Колбы встряхивали при 30°C в течение 20 мин. Образовался осадок. Состав раствора ильменита представлен в таблице 5, и результаты представлены в таблице 6.

Таблица 5
Исходные условия
Концентрация в выщелачивающих растворах
(NH4)2SO4 Ti(SO4)2 Fe2(SO4)3 FeSO4
мас.% мас.% мас.% мас.%
1 14,8 6,5 5,3 6,3
2 14,4 12,1 5,1 6,1
3 14,4 18,1 4,9 5,9
Таблица 6
Результаты
(NH4)2SO4 в растворе (добавлен) Ti(SO4)2 - в растворе Fe2(SO4)3 - в растворе FeSO4 - в растворе Fe+2/Ti - в кристаллах
мас.% мас.% мас.% мас.% моль/моль
13 6,7 6,2 6,01 0,00
10 5,1 6,0 5,62 0,02

Специалистам в данной области техники будет понятно, что изобретение не ограничено подробностями вышеприведенных иллюстративных примеров и что оно может быть осуществлено в других конкретных формах без отхода от его существенных признаков, и поэтому желательно, чтобы описанные варианты осуществления и приведенные примеры рассматривались во всех аспектах только как иллюстративные и неограничительные с опорой на прилагаемую формулу изобретения, а не на вышеприведенное описание, и поэтому все изменения, которые подпадают под смысл и серию эквивалентов пунктов формулы изобретения, должны считаться включенными в последние.

1. Способ промышленной очистки подаваемого потока низкосортного поливалентного катиона с чистотой Р1 путем образования осадка двойной соли поливалентного катиона с чистотой Р2 и раствора поливалентного катиона с чистотой Р3, где Р2>Р1>Р3, причем поливалентный катион выбирают из группы, состоящей из Fe(II), Mn, Zn, Co, Cr, Al, Cd, Sn, Ni, V и Cd, и упомянутый способ включает следующие этапы:
а) образования из упомянутого потока среды, содержащей воду, упомянутый поливалентный катион, катион, выбираемый из группы, состоящей из аммония, катионов щелочных металлов, протонов и любого их сочетания, и анионы, причем образовавшаяся среда далее характеризуется присутствием (i) осадка двойной соли, содержащего упомянутый поливалентный катион, по меньшей мере один из упомянутых катионов и по меньшей мере один из упомянутых анионов; и (ii) раствор поливалентного катиона; в которой концентрация упомянутых анионов больше 10% и соотношение между концентрациями упомянутого катиона и упомянутого аниона в упомянутом растворе поливалентного катиона находится в пределах Зоны DS, где Зона DS является зоной между значениями Х и Y, где Y представляет более высокий предел рН, которым является более высокое (эквивалентное/эквивалентное значение) катиона/аниона, Х представляет более низкий предел рН, которым является более низкое (эквивалентное/эквивалентное значение) катиона/аниона, а соответствующие предельные значения Х и Y Зоны DS различных поливалентных катионов имеют следующие значения:

Поливалентный катион Х, Эк/Эк Y, Эк/Эк
Fe(II) 0,5 4
Fe(III) 0,5 3
Марганец 0,6 1,2
Цинк 0,25 1,75
Кобальт 0,47 1,8
Cr 0,3 1,4
Al(III) 0,5 1,2
Cu(II) 0,3 1,0
Олово 0,8 2,5
Никель 0,7 1,9
Ванадий 0,4 2,4
Кадмий 0,2 2,2

где Эк (эквивалент) означает молярность, деленную на валентность иона, и
b) отделения по меньшей мере части упомянутого осадка от упомянутого раствора.

2. Способ по п.1, кроме того, включающий этап обработки упомянутого осадка для получения оксида поливалентного металла упомянутого катиона.

3. Способ по п.1, кроме того, включающий этап обработки упомянутого осадка для получения продукта поливалентного металла иного, чем оксид этого металла.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ обработки упомянутого осадка включает этап производства металла упомянутого поливалентного катиона.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый поток является водным раствором и упомянутое образование содержит упомянутый подаваемый раствор вместе с по меньшей мере одним из кислоты, основания и соли.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый подаваемый поток поливалентного катиона образован при выщелачивании руд упомянутых поливалентных металлов с использованием кислого раствора.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый подаваемый поток поливалентного катиона образован при выщелачивании руд упомянутых поливалентных металлов с использованием щелочного раствора.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что Р1 находится в диапазоне приблизительно от 10% до 90%.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что Р1 меньше 70% и Р2 больше 95%.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что Р1 меньше 90% и Р2 больше 98%.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый поток поливалентного катиона содержит сточные воды от промышленного процесса.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что молярное отношение между упомянутым поливалентным катионом и другими поливалентными катионами в упомянутой двойной соли больше отношения в упомянутом подаваемом потоке на коэффициент по меньшей мере 5.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутым катионом в упомянутой двойной соли является аммоний.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый катион в упомянутой двойной соли выбирают из группы, состоящей из моноалкиламмония, диалкиламмония, триалкиламмония и тетраалкиламмония.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что катион в упомянутой двойной соли выбирают из группы, состоящей из натрия и калия.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что анион в упомянутой двойной соли выбирают из группы, состоящей из ОН, SO4, HSO4 и галоидов.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый осадок содержит по меньшей мере 80% поливалентного катиона, изначально присутствовавшего в упомянутом растворе низкосортного потока.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение Р2/Р3 больше 2.

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение Р2/Р3 больше 10.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый раствор поливалентного катиона модифицируют для образования продуктов, выбираемых из группы, состоящей из продуктов, содержащих другие поливалентные катионы, присутствующие в упомянутом подаваемом растворе, причем одним из этапов модификации является кристаллизация.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что упомянутые продукты, содержащие другие поливалентные катионы, выбирают из группы двойных солей.

22. Способ по п.1, кроме того, включающий этап промывки упомянутого отделенного осадка для образования промытого осадка с чистотой Р4 и промывочного раствора с чистотой Р5, причем Р4>Р2>Р5.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что упомянутую промывку осуществляют раствором, содержащим по меньшей мере один катион и по меньшей мере один анион, выбираемые из групп, упомянутых в п.1, и тем, что концентрация упомянутого аниона больше 10% и соотношение между концентрациями упомянутого катиона и упомянутого аниона в упомянутом растворе поливалентного катиона находится в пределах Зоны DS.

24. Способ по п.22, отличающийся тем, что упомянутую промывку осуществляют раствором, содержащим протоны, упомянутый катион и ионы сульфата.

25. Способ по п.1, кроме того, включающий этап повторной кристаллизации упомянутого осадка, по желанию предварительно промытого, для образования осадка с чистотой Р6 и маточного раствора с чистотой Р7, где Р6>Р2>Р7.

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что для упомянутой повторной кристаллизации используют раствор, содержащий по меньшей мере один катион и по меньшей мере один анион, выбираемые из групп, упомянутых в п.1.

27. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутой двойной солью является двойная соль железа, и анион упомянутой двойной соли железа выбирают из группы, состоящей из одновалентных анионов, двухвалентных анионов, галоидных анионов, сульфатных и бисульфатных анионов и любого их сочетания.

28. Способ по п.1, отличающийся тем, что чистота упомянутой двойной соли поливалентного катиона (Р2) больше 80%.

29. Способ по п.1, отличающийся тем, что чистота упомянутой двойной соли титана (Р2) больше 99%.

30. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутым потоком поливалентного катиона является маточный раствор от осадка двойной соли.

31. Способ по п.1, отличающийся тем, что анионом является SO4 в концентрации больше 20%.

32. Способ по п.1, отличающийся тем, что поливалентным катионом является Zn(II), и анионом является SO4 в концентрации больше 28%.

33. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый продукт поливалентного катиона содержит по меньшей мере 70% упомянутого поливалентного катиона, который присутствовал в упомянутом низкосортном растворе.

34. Способ по п.1, отличающийся тем, что рН упомянутой среды ниже 5.

35. Способ по п.1, отличающийся тем, что катионом двойной соли является аммоний, и анионом является сульфат.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и аппарату для получения металлооксидных материалов, включая гидраты оксидов металлов и/или оксиды металлов и катализаторы. .

Изобретение относится к технологии получения нанодисперсных материалов и может использоваться в химической промышленности, электронике, порошковой металлургии. .

Изобретение относится к области высокотемпературной электрохимии, в частности к электролитическому получению нановискерных структур оксида меди, и может быть использовано в технологии катализаторов.
Изобретение относится к получению нанокристаллических порошков оксидов металлов. .

Изобретение относится к лекарственному средству для лечения инфекционного заболевания, лечения рака, заживления ран и/или детоксификации субъекта, которое содержит наночастицы гетерокристаллического минерала, выбранного из группы гетерокристаллических минералов SiO2, кварцита, сфена, лейкоксена и рутилированного кварца.

Изобретение относится к области синтеза оксидов металлов, в том числе сложного состава, в нанодисперсном состоянии и может быть использовано в процессах синтеза тугоплавких керамических матриц композиционных материалов и высокотемпературных покрытий, в химической промышленности, для создания авиационной и ракетной техники, получения активных катализаторов для гетерогенного катализа, материалов химической сенсорики, для синтеза сверхпроводящих и магнитных материалов, керамических пигментов, стекол, лазерных, оптических материалов.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения ультра-нанодисперсных порошков оксидов переходных металлов или смеси оксидов переходных металлов.

Изобретение относится к технологии получения высокопористых покрытий на основе систем двойных оксидов, применяемых в быстро развивающихся областях электронной техники и светотехнической промышленности, производстве материалов катализаторов, в качестве функционально-чувствительных, декоративных, фильтрующих и перераспределяющих излучение покрытий. Способ включает приготовление пленкообразующего раствора с последующим нанесением его на поверхность подложек, сушкой, отжигом и охлаждением. Свежеприготовленный пленкообразующий раствор выдерживают в течение 8-13 суток при температуре 6-8°С, сушку проводят при температуре 60°С в течение 30-40 минут с последующим нелинейным нагревом до 800-900°С в атмосфере воздуха - в первые 15-20 минут скорость нагрева максимальна и составляет 22°С/мин, в следующие 17 минут скорость нагрева поддерживают на уровне 18°С/мин, затем в течение 12 минут скорость нагрева составляет 12°С/мин, последние 40-20 минут скорость нагрева поддерживают на уровне 0,5°С/мин - и выдержкой при 800-900°С в течение 1 часа, постепенным охлаждением в условиях естественного остывания муфельной печи при следующем соотношении компонентов в пленкообразующем растворе, мас.%: тетраэтоксисилан 22,4-21,6, соляная кислота 1,3·10-4-1,2·10-4, дистиллированная вода 3,2-1, соль металла MnCl2·4Н2О 0,8-6,6, этиловый спирт (98 об.%) - остальное. Технический результат - упрощение способа получения высокопористого покрытия, более высокие значения коэффициента отражения в видимом диапазоне длин волн и коэффициента пропускания ближнего ультрафиолетового излучения с одновременным сочетанием невысоких значений показателя преломления и толщины. 1 ил., 2 пр.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Состав для получения тонкой пленки сложных оксидов циркония, фосфора и кальция содержит этиловый спирт, предварительно перегнанный и осушенный до 96 мас.%, оксохлорид циркония, хлорид кальция и ортофосфорную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксохлорид циркония - 4,7-6,8 Хлорид кальция - 2,6-4,4 Ортофосфорная кислота - 0,5 Этиловый спирт - остальное. Предложенное изобретение позволяет получить тонкие пленки, обладающие высокими показателями преломления. 3 пр.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Наноразмерные оксиды металлов получают химической реакцией окисления металлоорганического соединения при инициировании процессов энергетическим воздействием, в качестве которого используют импульсный электронный пучок энергией электронов 100÷500 кэВ, длительностью 10÷100 нс и с полным током пучка 1-10 кА. Предложенное изобретение позволяет увеличить производительность и расширить номенклатуру получаемых наноразмерных оксидов на одном и том же оборудовании без изменения режима синтеза. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения композитов, которые применяются в фотокаталитических процессах, в качестве катализаторов олигомеризации олефинов и полимеризации этилена. Композиционный материал на основе силикагеля получают путем осаждения диоксида кремния из силиката натрия в присутствии диоксида титана или закиси меди барботированием углекислого газа через толщину суспензии при атмосферном давлении с образованием композиционного материала по типу «ядро (диоксид кремния)/оболочка (оксид металла)». Изобретение позволяет упростить процесс получения композита, так как отпадает необходимость сложного аппаратного оформления процесса, связанного с применением высоких давлений диоксида углерода при получении силикагеля, а также экологическая чистота технологии, которая связана с отсутствием выбросов диоксида углерода, достигаемая повторным его использованием. Способ может быть использован как в лабораторных, так и в промышленных условиях. 3 ил., 2 пр.

Группа изобретений относится к слоистому двойному гидроксиду со структурой гидроталькита и способу его получения. Слоистый двойной гидрокисд описывается общей формулой Mg(1-x)Al3+ (x-y)Ni3+ y(OH)2(Ann-)x/n·mH2O, где в качестве трехзарядных катионов металла выступают одновременно катионы алюминия и никеля, y принимает значения от 0,0025 до 0,0625, x=0,25. Способ получения указанного слоистого двойного гидроксида со структурой гидроталькитсоединения заключается в том, что в раствор, содержащий нитраты магния, алюминия и никеля с суммарной концентрацией ионов металлов 1 М при постоянном перемешивании добавляют раствор осадителя, содержащий гидроксид натрия и гипохлорит натрия, со скоростью ~3 мл/мин. Выпавший осадок подвергают старению под маточным раствором в течение 48 часов при комнатной температуре и в течение 72 часов при 80°С. Маточный раствор охлаждают до комнатной температуры и декантируют. Осадок подвергают сначала анионному обмену, затем промывают дистиллированной водой и высушивают при комнатной температуре. Технический результат - получение новых магний-алюминий-никелевых синтетических гидроталькитоподобных материалов, содержащих в составе бруситоподобных слоев катионы никеля в степени окисления +3 и характеризующихся однофазностью, высокой окристаллизованностью и стабильностью никеля в неустойчивой для него степени окисления +3. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Мезопористый SiO2 используют в качестве пористой среды, которую пропитывают реакционным раствором, содержащим нитраты металлов и растворимые в воде органические соединения, например глицин. Для регулировки температуры синтеза используют нитрат аммония. После каждого шага пропитки выполняют сушку на воздухе или в вакууме. Затем пропитанный SiO2 прессуют до компактного образца и инициируют химическую реакцию в образце при помощи вольфрамовой спирали, после чего охлаждают и измельчают до мелких частиц, затем выщелачивают в концентрированном растворе гидроксида натрия при 80°C 12 часов. Полученный оксид, состоящий из ультрадисперсных частиц размером порядка 3 нм, затем извлекают путем фильтрации и промывки. Изобретение позволяет получить наночастицы с узким распределением по размерам и высокой удельной поверхностью порядка 132 м2/г. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 пр.

Изобретение относится к способам получения активного гидроксида алюминия, пригодного для получения эффективного коагулянта - гидроксохлорида алюминия, а также катализаторов, осушителей и сорбентов. Способ включает смешение кристаллических солей алюминия и карбоната натрия в твердом виде при расходе карбоната натрия 4-6 моль на 1 моль Al2O3. В качестве соли алюминия берут его нитрат Al(NO3)3·9H2O или хлорид AlCl3·6H2O. Полученную реакционную массу выщелачивают водой при температуре не выше 50°C с образованием суспензии, из которой выделяют алюминийсодержащий осадок. Осадок промывают водой при температуре 60-80°C до величины pH промывной воды не более 7,5 и сушат. Технический результат - получение химически активного по отношению к соляной кислоте гидроксида алюминия, снижение количества жидких отходов, повышение экологичности способа. 3 з.п. ф-лы, 3 пр.
Наверх