Способ извлечения висмута и германия из отходов производства кристаллов ортогерманата висмута

Изобретение относится к области гидрометаллургии рассеянных элементов, а именно к способу извлечения висмута и германия из вторичных источников сырья, образующегося при механической обработке оксидных материалов, в частности к способу извлечения висмута и германия из масло-абразивных отходов производства кристаллов ортогерманата висмута. Способ включает солянокислое выщелачивание висмута, извлечение из раствора висмута электролизом. Солянокислое выщелачивание ведут с добавкой в раствор поверхностно-активного вещества (ПАВ) с образованием абразиво-германийсодержащего осадка. Из осадка выделяют германий путем отгонки четыреххлористого германия в парах соляной кислоты. В качестве ПАВ используют техническую смесь оксиэтилированных алкилфенолов с торговым названием «Неонол» марки АФ 9-6 в концентрации 0,01-0,1 мас.%. Техническим результатом изобретения является упрощение и удешевление способа при сохранении высокого выхода извлекаемых элементов. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии рассеянных элементов, а именно к способам извлечения висмута и германия из вторичных источников сырья, образующегося при механической обработке оксидных материалов, в частности к способу извлечения висмута и германия из масло-абразивных отходов производства кристаллов ортогерманата висмута.

Висмут и германий, как правило, извлекают из источников вторичного сырья. Так например, висмутсодержащие концентраты получают из отходов переработки свинцово-цинковых, медных, или оловяно-вольфрамовых руд. Доля этих источников в мировом производстве висмута составляет соответственно 35-50, 25-30 и 20-25%. Германий извлекают, из отходов электронной промышленности, производства специальных стекол и сцинтилляционных кристаллов ортогерманата висмута Bi4Ge3О12 (BGO).

Наиболее распространенный способ промышленного получения диоксида германия основан на разложении германийсодержащих продуктов соляной кислотой, отгонке и конденсации тетрахлорида германия, который после очистки подвергают гидролизу с образованием гидратированного диоксида германия (О.Е. Крейн. Отходы рассеянных редких элементов. М.: Металлургия, 1985, стр.10). Переработка абразивосодержащих отходов, содержащих органические вещества, этим способом затруднена, так как органические вещества вызывают вспенивание и выброс реакционной массы. Поэтому перед разложением соляной кислотой шлифпорошки должны быть тщательно отмыты, высушены и прокалены для удаления органических веществ (О.Е. Крейн. Отходы рассеянных редких элементов. М.: Металлургия, 1985, стр.25). Однако удаление масла из масло-абразивной суспензии достаточно трудоемкая операция, существенно усложняющая процесс переработки отходов.

Наиболее близким, принятым за прототип является способ извлечения висмута и диоксида германия из отходов производства кристаллов BGO (И.И. Новоселов, С.В. Коренев, Я.В. Васильев. Переработка отходов производства кристаллов Bi4Ge3О12. Химия в интересах устойчивого развития. 2000, №8, С.20-24), включающий вскрытие и выщелачивание отходов соляной кислотой, выделение путем кислотного гидролиза осадка диоксида германия, отделение его от маточного раствора и электроизвлечение из маточного раствора висмута.

Применение этого способа ограничивается переработкой отходов кристаллов BGO, не содержащих масло, например тигельных осадков от выращивания кристаллов. При обработке известным способом солянокислым раствором масло-абразивных отходов механической обработки BGO, образование осадка, содержащего диоксид германия, происходит очень медленно - в течение нескольких месяцев, что создает существенные сложности при использовании данного способа. При этом образовавшийся осадок, содержит абразивный порошок (обычно карбид кремния), диоксид германия и масло, которое из-за бурного пенообразования затрудняет извлечение из осадка германия путем отгонки его в парах соляной кислоты в виде тетрахлорида германия. Затрудняется также процесс электроизвлечения висмута из маточного раствора выщелачивания.

Задачей изобретения является разработка способа извлечения висмута и германия из масло-абразивных отходов производства кристаллов ортогерманата висмута, исключающего операцию предварительного удаления масла.

Техническим результатом изобретения является упрощение и удешевление процесса за счет разработки способа извлечения висмута и германия из масло-абразивных отходов производства кристаллов ортогерманата висмута при сохранении высокого выхода извлекаемых элементов.

Технический результат достигается тем, что в качестве исходных отходов используют масло-абразивные отходы производства кристаллов ортогерманата висмута (BGO), солянокислое выщелачивание ведут с добавкой в раствор выщелачивания поверхностно-активного вещества (ПАВ) с образованием абразиво-германийсодержащего осадка, из которого выделяют германий путем отгонки четыреххлористого германия в парах соляной кислоты без предварительного удаления органических соединений, причем в качестве ПАВ используют техническую смесь оксиэтилированных алкилфенолов с торговым названием «Неонол» марки АФ 9-6 в концентрации 0,01-0,1% (мас).

Отличительными от прототипа признаками являются:

- в качестве исходных отходов используют масло-абразивные отходы производства кристаллов ортогерманата висмута (BGO),

- солянокислое выщелачивание ведут с добавкой в раствор выщелачивания поверхностно-активного вещества (ПАВ) с образованием абразиво-германийсодержащего осадка,

- из абразиво-германийсодержащего осадка выделяют германий путем отгонки четыреххлористого германия в парах соляной кислоты без предварительного удаления органических соединений,

- в качестве ПАВ используют техническую смесь оксиэтилированных алкилфенолов с торговым названием «Неонол» марки АФ 9-6 в концентрации 0,01-0,1% (мас).

В настоящее время оксидные висмут-германиевые материалы находят широкое применение, например сцинтилляционные кристаллы ортогерманата висмута (Bi4Ge3О12) широко используются в медицинском приборостроении в γ -спектроскопии при проведении низкофоновых измерений. Детали, изготавливаемые из кристаллов, как правило, имеют небольшие размеры. При этом около половины исходного дорогостоящего сырья поступает в отходы, большая часть которых представляет масло-абразивную суспензию, образующуюся при механической обработке кристаллов (раскрой, шлифовка полировка). Для переработки таких отходов по известным методикам необходимо тщательное удаление масла. Наличие даже небольших количеств масла может вызывать бурное пенообразование и тем самым препятствовать отгонке четыреххлористого германия в парах соляной кислоты. Удаление масла из масло-абразивной суспензии отходов - дополнительная трудоемкая и энергозатратная операция, которая приводит к усложнению и удорожанию процесса переработки отходов.

Добавление в реакционную смесь поверхностно-активного вещества (ПАВ) может устранить отрицательное влияние масла на процесс переработки отходов. При этом само ПАВ не должно препятствовать переработке отходов на всех ее стадиях: выщелачиванию в солянокислых растворах, отгонке четыреххлористого германия в парах соляной кислоты при электроизвлечении висмута из раствора выщелачивания.

Для устранения отрицательного влияния масла на процесс переработки отходов предложено перед операцией выщелачивания висмута раствором соляной кислоты добавлять в реакционную смесь поверхностно-активное вещество - техническую смесь оксиэтилированных алкилфенолов с торговым названием «Неонол» марки АФ9-6. Добавка АФ 9-6 в реакционную смесь при солянокислом выщелачивании висмута способствует быстрому, в течение нескольких часов, образованию осадка диоксида германия и исключает образование пены при отгонке из абразиво-германийсодержащего осадка четыреххлористого германия с парами соляной кислоты. Оптимальная концентрация АФ 9-6 в перерабатываемой реакционной смеси должна составлять 0,01-0,1% (мас). При меньшей концентрации АФ 9-6 увеличивается время образования осадка диоксида германия, при большей затрудняется процесс электроизвлечения висмута из раствора выщелачивания.

Типичный пример

В реактор объемом 2 литра помещают 0,7 литра 9 М раствора соляной кислоты с добавлением 0,5 г АФ 9-6 и 1 кг отходов масло-абразивной суспензии, содержащей ~50% (мас) Bi4Ge3О12. Смесь перемешивают в течение 6 часов, затем смесь отстаивается 6 часов. После чего маточный раствор декантируют для последующего электроизвлечения из него висмута известным способом, а абразиво-германийсодержащий осадок для более полного обезвисмутчивания промывают 3 М раствором соляной кислоты. Обезвисмутченный осадок заливают одним литром 10М соляной кислоты и отгоняют четыреххлористый германий с парами соляной кислоты. После отгонки ~ 80 процентов жидкости (процент отгонки тетрахлорида определяют по данным анализа) в реакционную смесь для более полного извлечения германия добавляют литр 6 М соляной кислоты и повторяют операцию отгонки. После такой обработки по данным анализа содержание германия в осадке менее 0,1% мас.

При этом процесс электроизвлечения висмута из маточного раствора при введении ПАВ в раствор выщелачивания протекает без каких либо затруднений.

1. Способ извлечения висмута и германия из отходов производства кристаллов ортогерманата висмута, включающий солянокислое выщелачивание висмута, извлечение из раствора висмута электролизом и выделение соединения германия, отличающийся тем, что в качестве исходных отходов используют масло-абразивные отходы производства кристаллов ортогерманата висмута, солянокислое выщелачивание ведут с добавкой в раствор выщелачивания поверхностно-активного вещества с образованием абразиво-германийсодержащего осадка, из которого выделяют германий отгонкой четыреххлористого германия в парах соляной кислоты без предварительного удаления органических соединений.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют техническую смесь оксиэтилированных алкилфенолов с торговым названием «Неонол» марки АФ 9-6 в концентрации 0,01-0,1 мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке цинксодержащих металлургических отходов вельцеванием. Способ переработки цинксодержащих металлургических отходов включает смешение отходов с коксовой мелочью, окомкование шихты и последующее вельцевание в трубчатой печи.

Изобретение относится к области переработки отходов производства и эксплуатации кабелей, преимущественно бронированных. Способ включает разделение кабеля на электрические жилы в полимерной оболочке, стальную проволоку и переработку отрезков стальной проволоки в арматурные элементы, и при этом отделение стальной проволоки от электрической жилы в полимерной оболочке осуществляют путем резки стальной проволоки на отрезки в составе кабеля по одной или двум взаимно противоположно расположенным образующим кабеля посредством регулируемых приводных дисковых ножей, изгиба кабеля на роликах и отделения оставшихся отрезков проволоки от электрических жил отсекателем, а транспортирование отрезков проволоки производят вибрирующим лотком с кольцевым винтообразным маршрутом, деформацию отрезков проволоки осуществляют шестеренчатой парой, имеющей зуб в сечении полуцилиндрической формы, с обеспечением деформации отрезков проволоки роликами.
Изобретение относится к области вторичного получения цветных металлов. Способ извлечения кадмия и никеля из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей включает химическую обработку отработанных щелочных аккумуляторов и батарей с хлоридом аммония путем пропускания через них конденсированных паров нагретого раствора аммиака в воде с растворением оксидов кадмия и никеля и образованием растворов аммиакатов кадмия и никеля, выделения растворов аммиакатов кадмия и никеля и нагревания их с разложением на гидроксиды кадмия и никеля, осаждения гидроксидов кадмия и никеля и отделения полученного осадка от раствора, нагревания раствора до испарения, конденсирования его и пропускания полученного конденсата через оставшуюся массу.
Изобретение относится к способу извлечения свинца из отходов аккумуляторных батарей. Способ включает электролитическое осаждение свинца из щелочных растворов на асимметричном импульсном токе с варьированием периодической последовательности пакетов положительных n+ и отрицательных n- импульсов тока, причем количество импульсов в пакете выбирают из n+=20 и интервала 1≤n-≤10.

Изобретение относится к переработке промышленных отходов предприятий металлургии и машиностроения. Способ переработки шламов гальванических производств включает выщелачивание тяжелых цветных металлов раствором серной кислоты с последующим отделением твердой фазы из раствора выщелачивания отстаиванием и фильтрованием, селективную сорбцию ионов тяжелых цветных металлов с получением катодных осадков цинка, меди и никеля из десорбатов.

Изобретение относится к утилизации строительных отходов. Установка утилизации бетона содержит грохот, электромагнит и систему водоочистки, а также три технологических цепочки.
Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения драгоценных металлов из отходов электронной и электротехнической промышленности.
Изобретение относится к способу переработки аккумуляторного лома. Способ включает восстановительную плавку свинецсодержащей шихты, содержащей продукт свинцовый сульфатно-оксидный, съемы обезмеживания свинца и спрудину и железистый материал в качестве восстановителя с флюсом, в качестве которого используют кварц в количестве 3-5 частей кварца на 100 частей шихты и реагентом, содержащим окись кальция.

Изобретение относится к способу переработки глинисто-солевых отходов (шламов) предприятий, перерабатывающих калиево-магниевые руды и каменную соль. Способ переработки отходов калийного производства включает стадийное гидроциклонирование отходов в виде пульпы шламов с выделением предконцентрата и пульпы хвостов.
Изобретение относится к области цветной металлургии, к переработке фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, содержащих хвосты флотации угольной пены и отходы газоочистки, и может быть использовано для получения брикетов.
Изобретение относится к технологии получения изотопно-обогащенного германия и может быть использовано для производства полупроводниковых приборов, детекторов ядерно-физических превращений, в медико-биологических исследованиях материалов.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам гидрометаллургической переработки минерального сырья, содержащего соединения железа, цинка, кальция и кремния.
Изобретение относится к способу извлечения германия. .
Изобретение относится к гидрометаллургии редких и рассеянных элементов и может быть использовано при переработке сернокислых растворов, содержащих германий. .
Изобретение относится к способу извлечения германия из германийсодержащего материала. .
Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов и может быть использовано при переработке сернокислых растворов и надсмольных вод коксохимического производства, содержащих германий.

Изобретение относится к способу переработки германийсодержащего сырья. .
Изобретение относится к способу переработки цинк- и германийсодержащего твердофазного полиметаллического минерального материала. .

Изобретение относится к гидрометаллургии, а именно к технологии извлечения германия из шлаков переработки полиметаллических сульфидных руд, содержащих редкие рассеянные металлы.
Изобретение относится к способам переработки угля путем извлечения металлосодержащих соединений и получения из угля жидкого топлива путем его каталитической гидрогенезации с последующими регенерацией катализатора и извлечением редких рассеянных элементов, содержащихся в исходных углях.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности для извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса. Способ включает карбонизацию фосфогипса с получением осадка фосфомела, растворение его в азотной кислоте с образованием продукционной суспензии и последующее отделение нерастворимого остатка - чернового концентрата редкоземельных элементов фильтрацией.

Изобретение относится к области гидрометаллургии рассеянных элементов, а именно к способу извлечения висмута и германия из вторичных источников сырья, образующегося при механической обработке оксидных материалов, в частности к способу извлечения висмута и германия из масло-абразивных отходов производства кристаллов ортогерманата висмута. Способ включает солянокислое выщелачивание висмута, извлечение из раствора висмута электролизом. Солянокислое выщелачивание ведут с добавкой в раствор поверхностно-активного вещества с образованием абразиво-германийсодержащего осадка. Из осадка выделяют германий путем отгонки четыреххлористого германия в парах соляной кислоты. В качестве ПАВ используют техническую смесь оксиэтилированных алкилфенолов с торговым названием «Неонол» марки АФ 9-6 в концентрации 0,01-0,1 мас.. Техническим результатом изобретения является упрощение и удешевление способа при сохранении высокого выхода извлекаемых элементов. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

Наверх