RU2781920C1 - Method for processing bismuth metal to obtain basic bismuth oxalate - Google Patents
Method for processing bismuth metal to obtain basic bismuth oxalate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781920C1 RU2781920C1 RU2022117008A RU2022117008A RU2781920C1 RU 2781920 C1 RU2781920 C1 RU 2781920C1 RU 2022117008 A RU2022117008 A RU 2022117008A RU 2022117008 A RU2022117008 A RU 2022117008A RU 2781920 C1 RU2781920 C1 RU 2781920C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bismuth
- basic
- solution
- oxalate
- nitrate
- Prior art date
Links
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- FIMTUWGINXDGCK-UHFFFAOYSA-H dibismuth;oxalate Chemical compound [Bi+3].[Bi+3].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O FIMTUWGINXDGCK-UHFFFAOYSA-H 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 15
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 33
- PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N dinitrooxybismuthanyl nitrate Chemical compound [Bi+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- PRKQVKDSMLBJBJ-UHFFFAOYSA-N Ammonium carbonate Chemical compound N.N.OC(O)=O PRKQVKDSMLBJBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 abstract description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 9
- VGCWJEOSAJKNRP-UHFFFAOYSA-N bismuth;oxygen(2-);nitrate Chemical compound [O-2].[Bi+3].[O-][N+]([O-])=O VGCWJEOSAJKNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010908 decantation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N Bismuth(III) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- -1 oxalate ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- 150000001622 bismuth compounds Chemical class 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing Effects 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- FBXVOTBTGXARNA-UHFFFAOYSA-N bismuth;trinitrate;pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Bi+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FBXVOTBTGXARNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно - к способу переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута.The invention relates to the hydrometallurgy of rare metals, and specifically to a method for processing bismuth-containing materials to obtain bismuth compounds.
Известен способ получения висмута оксалата основного состава Bi(C2O4)OH путем добавления азотнокислого раствора, содержащего 400 г/л висмута, полученного в результате растворения оксида висмута квалификации ос.ч. в азотной кислоте с концентрацией 6 моль/л к водному раствору щавелевой кислоты в интервале рН 0,1-5, создаваемого добавлением водного раствора аммиака при молярном отношении оксалат-ионов к висмуту в растворе, равном 1,0 и температуре 30-80°С с последующей промывкой осадка водой и сушкой на воздухе (Тимакова Е.В., Афонина Л.И., Булина Н.В. и др. Получение основного оксалата висмута (III) осаждением из нитратных растворов //Журнал прикладной химии. - 2017. - Т. 90. - №. 7. - С. 826-832).A known method of obtaining bismuth oxalate basic composition Bi(C 2 O 4 )OH by adding a nitric acid solution containing 400 g/l of bismuth obtained by dissolving bismuth oxide qualification os.h. in nitric acid with a concentration of 6 mol / l to an aqueous solution of oxalic acid in the pH range of 0.1-5, created by adding an aqueous solution of ammonia at a molar ratio of oxalate ions to bismuth in a solution of 1.0 and a temperature of 30-80 ° C followed by washing the precipitate with water and drying in air (Timakova E.V., Afonina L.I., Bulina N.V. et al. Obtaining basic bismuth (III) oxalate by precipitation from nitrate solutions // Journal of Applied Chemistry. - 2017. - T. 90. - No. 7. - S. 826-832).
Недостатком данного способа является использование в качестве исходного материала дорогостоящего оксида висмута квалификации ос.ч.The disadvantage of this method is the use as a source material of expensive bismuth oxide qualification os.ch.
Известен способ получения висмута оксалата основного путём растворения нитрата висмута состава Bi(NO3)3·5H2O в азотной кислоте с концентрацией 1 моль/л с получением раствора содержащего 0,2 моль/л висмута добавлением данного раствора при перемешивании в водный раствор щавелевой кислоты с концентрацией 0,3 моль/л при рН более 7, создаваемом добавлением водного раствора аммиака и 10%-ном избытке раствора нитрата висмута с последующей промывкой полученного осадка этанолом и сушкой продукта на воздухе при комнатной температуре (Roumanille P., Baco-Carles V., Bonningue C. et al. Bi2(C2O4)3·7H2O and Bi(C2O4)OH oxalates thermal decomposition revisited. Formation of nanoparticles with a lower melting point than bulk bismuth // Inorganic Chemistry. - 2017. - V. 56, No. 16. - P. 9486-9496). A known method of obtaining bismuth oxalate basic by dissolving bismuth nitrate composition Bi(NO 3 ) 3 5H 2 O in nitric acid with a concentration of 1 mol/l to obtain a solution containing 0.2 mol/l bismuth by adding this solution with stirring in an aqueous solution of oxalic acid with a concentration of 0.3 mol / l at a pH of more than 7, created by adding an aqueous solution of ammonia and a 10% excess of a solution of bismuth nitrate, followed by washing the resulting precipitate with ethanol and drying the product in air at room temperature (Roumanille P., Baco-Carles V., Bonningue C. et al Bi 2 (C 2 O 4 ) 3 7H 2 O and Bi(C 2 O 4 )OH oxalates thermal decomposition revisited Formation of nanoparticles with a lower melting point than bulk bismuth // Inorganic Chemistry. - 2017. - V. 56, No. 16. - P. 9486-9496).
Недостатками данного способа являются использование в качестве исходного сырья дорогостоящего нитрата висмута, а также 10%-ный избыток раствора нитрата висмута на стадии синтеза висмута оксалата основного, что требует сложной переработки маточного раствора, содержащего висмут.The disadvantages of this method are the use of expensive bismuth nitrate as a feedstock, as well as a 10% excess of a solution of bismuth nitrate at the stage of synthesis of bismuth oxalate basic, which requires complex processing of the mother liquor containing bismuth.
Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту к предполагаемому изобретению является способ получения висмута оксалата основного состава Bi(C2O4)OH в виде порошка путем постепенного добавления к водному раствору щавелевой кислоты с концентрацией 0,1 моль/л при температуре 50°С и перемешивании раствора нитрата висмута подкисленного азотной кислотой с концентрацией висмута 0,1 моль/л (20,9 г/л) при рН смеси 5, создаваемом добавлением водного раствора аммиака с концентрацией 3 моль/л с последующей промывкой осадка раствором щавелевой кислоты с рН, равным 5 и сушкой продукта при комнатной температуре (Матюха В.А. Оксалаты s- и p-элементов: (синтез, кристаллическая и молекулярная структура, термолиз) / В.А. Матюха, А.Н. Жиганов; Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ". - Москва: НИЯУ МИФИ, 2018. - С. 214-215).The closest in essence and achieved effect to the proposed invention is a method for obtaining bismuth oxalate basic composition Bi(C 2 O 4 )OH in the form of a powder by gradually adding to an aqueous solution of oxalic acid with a concentration of 0.1 mol/l at a temperature of 50°C and mixing a solution of bismuth nitrate acidified with nitric acid with a bismuth concentration of 0.1 mol/l (20.9 g/l) at a pH of the mixture of 5, created by adding an aqueous solution of ammonia with a concentration of 3 mol/l, followed by washing the precipitate with a solution of oxalic acid with pH, equal to 5 and drying the product at room temperature (Matyukha V.A. Oxalates of s- and p-elements: (synthesis, crystal and molecular structure, thermolysis) / V.A. Matyukha, A.N. Zhiganov; National Research Nuclear University "MEPhI". - Moscow: NRNU MEPhI, 2018. - S. 214-215).
Недостатками данного способа являются использование в качестве исходного сырья дорогостоящего нитрата висмута, а также разбавленных растворов нитрата висмута и щавелевой кислоты, что требует переработки большого объема растворов направляемых на утилизацию.The disadvantages of this method are the use of expensive bismuth nitrate as a feedstock, as well as dilute solutions of bismuth nitrate and oxalic acid, which requires the processing of a large volume of solutions sent for disposal.
Общим недостатком всех перечисленных способов является использование при получении висмута оксалата основного дорогостоящего исходного сырья (оксида или нитрата висмута), которые в 6-9 раз дороже металлического висмута марки Ви1, используемого при получении соединений висмута. Так, согласно данным ООО «Завод редких металлов» (р.п. Кольцово, Новосибирская область) стоимость 1 кг висмута марки Ви1, содержащего 98% висмута составляет 1000 руб., а стоимость 1 кг висмута нитрата пятиводного, содержащего 43,1 % висмута, согласно данным ООО «АО Сибреахим» - 8120 руб.A common disadvantage of all these methods is the use of the main expensive feedstock (bismuth oxide or nitrate) in the production of bismuth oxalate, which is 6-9 times more expensive than the metallic bismuth grade Vi1 used in the production of bismuth compounds. So, according to the data of Plant of Rare Metals LLC (r.p. Koltsovo, Novosibirsk region), the cost of 1 kg of bismuth grade Vi1, containing 98% bismuth, is 1000 rubles, and the cost of 1 kg of bismuth nitrate pentahydrate, containing 43.1% bismuth , according to LLC "JSC Sibreakhim" - 8120 rubles.
Известно, что растворение гранулированного висмута следует проводить в азотной кислоте с концентрацией 7 моль/л при температуре 60-70°С (Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. - М.: Химия, 1974. С. 80).It is known that the dissolution of granulated bismuth should be carried out in nitric acid with a concentration of 7 mol / l at a temperature of 60-70 ° C (Karyakin Yu.V., Angelov I.I. Pure chemicals. - M .: Chemistry, 1974. S. 80).
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в разработке способа переработки металлического висмута с получением висмута оксалата основного высокой чистоты, что позволит снизить себестоимость продукта и упростить процесс, существенно снизив объём растворов необходимых для утилизации.The problem solved by the claimed technical solution is to develop a method for processing bismuth metal to obtain basic high purity bismuth oxalate, which will reduce the cost of the product and simplify the process, significantly reducing the volume of solutions required for disposal.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения висмута оксалата основного, включающем растворение металлического висмута в азотной кислоте с концентрацией 7 моль/л, гидролитическую очистку висмута от примесей осуществляют в результате его осаждения при рН 1 и температуре 55°С в виде висмута нитрата основного состава [Bi6O4(OH)4](NO3)6·H2O при добавлении к полученному раствору нитрата висмута раствора карбоната аммония с последующим перемешиванием висмута нитрата основного с водой и добавлением к смеси щавелевой кислоты при молярном отношении щавелевой кислоты к висмуту нитрату основному, равном 6,0-6,6 и температуре 50-80°С.This task is achieved by the fact that in the method of obtaining bismuth oxalate basic, including the dissolution of metallic bismuth in nitric acid with a concentration of 7 mol/l, the hydrolytic purification of bismuth from impurities is carried out as a result of its precipitation at pH 1 and a temperature of 55°C in the form of bismuth nitrate basic composition [Bi 6 O 4 (OH) 4 ] (NO 3 ) 6 H 2 O by adding an ammonium carbonate solution to the resulting solution of bismuth nitrate, followed by mixing basic bismuth nitrate with water and adding oxalic acid to the mixture at a molar ratio of oxalic acid to bismuth nitrate basic, equal to 6.0-6.6 and a temperature of 50-80°C.
Новым является получение висмута оксалата основного состава Bi(C2O4)OH в результате использования в качестве исходного соединения висмута нитрата основного состава [Bi6O4(OH)4](NO3)6·H2O, перевода его в висмут оксалат основной при перемешивании его с водой и добавлении к смеси щавелевой кислоты при молярном отношении щавелевой кислоты к висмуту нитрату основному, равном 6,0-6,6 и температуре 50-80°С.What is new is the preparation of bismuth oxalate of the basic composition Bi(C 2 O 4 )OH as a result of using nitrate of the basic composition [Bi 6 O 4 (OH) 4 ](NO 3 ) 6 H 2 O as the starting compound of bismuth, converting it into bismuth basic oxalate while mixing it with water and adding to a mixture of oxalic acid at a molar ratio of oxalic acid to bismuth nitrate basic equal to 6.0-6.6 and a temperature of 50-80°C.
Гидролитическая переработка висмутсодержащих азотнокислых растворов добавлением к ним раствора карбоната аммония до рН 1 при температуре 55°С позволяет проводить эффективную очистку висмута от примесных металлов в результате осаждения висмута в виде хорошо окристаллизованного соединения состава [Bi6O4(OH)4](NO3)6·H2O.Hydrolytic processing of bismuth-containing nitric acid solutions by adding an ammonium carbonate solution to them to pH 1 at a temperature of 55°C allows efficient purification of bismuth from impurity metals as a result of precipitation of bismuth in the form of a well-crystallized compound of the composition [Bi 6 O 4 (OH) 4 ](NO 3 ) 6 H 2 O.
Из данных таблицы (примеры 1-14) видно, что перевод висмута нитрата основного состава [Bi6O4(OH)4](NO3)6·H2O в висмута оксалат основной состава Bi(C2O4)OH следует проводить при молярном отношении щавелевой кислоты к висмуту нитрату основному, равном 6,0-6,6 и температуре 50-80°С. При молярном отношении щавелевой кислоты к висмуту нитрату основному менее 6,0 степень перевода висмута нитрата основного в висмута оксалат основной не превышает 97%, а при данном отношении более 6,6 имеет место повышенный расход щавелевой кислоты без существенного увеличения степени перевода висмута нитрата основного в висмута оксалат основной. Процесс перевод висмута нитрата основного в висмута оксалат основной следует проводить при температуре 50-80°С. При температуре ниже 50°С процесс менее эффективен, а при температуре выше 80°С имеет место повышенный расход электроэнергии без дополнительного повышения степени перевода висмута нитрата основного в висмута оксалат основной.From the table data (examples 1-14) it can be seen that the transfer of bismuth nitrate of the basic composition [Bi 6 O 4 (OH) 4 ](NO 3 ) 6 H 2 O to bismuth oxalate of the basic composition Bi(C 2 O 4 )OH follows carry out at a molar ratio of oxalic acid to bismuth nitrate basic, equal to 6.0-6.6 and a temperature of 50-80°C. When the molar ratio of oxalic acid to bismuth nitrate is less than 6.0, the degree of conversion of bismuth nitrate to basic bismuth oxalate does not exceed 97%, and at this ratio of more than 6.6, there is an increased consumption of oxalic acid without a significant increase in the degree of conversion of bismuth nitrate to basic bismuth oxalate basic. The process of transferring basic bismuth nitrate to basic bismuth oxalate should be carried out at a temperature of 50-80°C. At temperatures below 50°C, the process is less efficient, and at temperatures above 80°C, there is an increased power consumption without additional increase in the degree of conversion of basic bismuth nitrate to basic bismuth oxalate.
Способ осуществляется следующим образом:The method is carried out as follows:
Пример 1. 21,3 г металлического висмута марки Ви1 (0,1 моль висмута), содержащего (в %): 98,1 висмута; 1,2 свинца; 1,4·10-4 цинка; 2,8·10-3 железа; 8,2·10-4 сурьмы; 1,2·10-3 меди; 1,2·10-1 серебра; менее 1·10-4 мышьяка; менее 1·10-5 кадмия и менее 1·10-4 теллура, обрабатывают при перемешивании и температуре 60°С раствором, содержащим 50 мл азотной кислоты с концентрацией 7,0 моль/л в течение 2 ч. Раствор фильтруют и получают 50,1 мл раствора с концентрацией висмута 417 г/л. Добавляют к полученному раствору при перемешивании и температуре 55°С 50 мл дистиллированной воды, доводят рН смеси до 1 добавлением 36 мл раствора карбоната аммония с концентрацией 2,5 моль/л, перемешивают смесь в течение 30 мин и дают отстой в течение 1 ч. Маточный раствор с концентрацией висмута 1,65 г/л отделяют от осадка декантацией, промывают осадок 150 мл раствора азотной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л в течение 30 мин при температуре 60°С.Example 1. 21.3 g of metallic bismuth brand Vi1 (0.1 mol of bismuth), containing (in%): 98.1 bismuth; 1.2 lead; 1.4 x 10 -4 zinc; 2.8 10 -3 iron; 8.2·10 -4 antimony; 1.2 10 -3 copper; 1.2 10 -1 silver; less than 1·10 -4 arsenic; less than 1 10 -5 cadmium and less than 1 10 -4 tellurium, treated with stirring at a temperature of 60°C with a solution containing 50 ml of nitric acid with a concentration of 7.0 mol/l for 2 hours. The solution is filtered and get 50, 1 ml of a solution with a concentration of bismuth 417 g / l. 50 ml of distilled water are added to the resulting solution with stirring at a temperature of 55°C, the pH of the mixture is adjusted to 1 by adding 36 ml of an ammonium carbonate solution with a concentration of 2.5 mol/l, the mixture is stirred for 30 minutes and sediment is given for 1 hour. The mother liquor with a bismuth concentration of 1.65 g/l is separated from the precipitate by decantation, the precipitate is washed with 150 ml of nitric acid solution with a concentration of 0.1 mol/l for 30 min at a temperature of 60°C.
Маточный и промывной растворы объединяют, объем раствора составляет 280 мл, а концентрация 1,53 г/л. Добавляют к раствору при перемешивании раствор карбоната аммония с концентрацией 2,5 моль/л до рН 3 (остаточная концентрация висмута в растворе составляет не более 0,003 г/л) и направляют осадок, содержащий висмут, на стадию получения раствора нитрата висмута.The mother and washing solutions are combined, the volume of the solution is 280 ml, and the concentration is 1.53 g/l. A solution of ammonium carbonate with a concentration of 2.5 mol/l to pH 3 is added to the solution with stirring (the residual concentration of bismuth in the solution is not more than 0.003 g/l) and the precipitate containing bismuth is directed to the stage of obtaining a solution of bismuth nitrate.
Промытый осадок висмута нитрата основного состава [Bi6O4(OH)4](NO3)6·H2O перемешивают с 200 мл воды добавляют к смеси 9,1 г щавелевой кислоты (молярное отношение щавелевой кислоты к висмуту нитрату основному равно 6,22) и перемешивают смесь в течение 2 ч при температуре 60°С. Промывают полученный осадок висмута оксалата основного состава Bi(C2O4)OH двукратно 200 мл дистиллированной воды при температуре 60°С в течение 30 мин. Общий объем маточных и промывных растворов в процессе переработки металлического висмута с получением висмута оксалата основного составляет 0,69 л.The washed precipitate of bismuth nitrate of the basic composition [Bi 6 O 4 (OH) 4 ](NO 3 ) 6 H 2 O is stirred with 200 ml of water, added to a mixture of 9.1 g of oxalic acid (the molar ratio of oxalic acid to bismuth nitrate basic is 6 ,22) and the mixture was stirred for 2 h at 60°C. The obtained precipitate of bismuth oxalate of the main composition Bi(C 2 O 4 )OH is washed twice with 200 ml of distilled water at a temperature of 60°C for 30 minutes. The total volume of mother and washing solutions in the process of processing bismuth metal to obtain basic bismuth oxalate is 0.69 l.
Получают 30,5 г висмута оксалата основного, содержащего (в %): висмута - 66,5; свинца - 1,0·10-4; серебра - 5,0·10-5; меди - 2,0·10-4; железа - 5,0·10-4; цинка - 8,0·10-5; нитрат-ионов - менее 0,02.Get 30.5 g of bismuth oxalate basic, containing (in%): bismuth - 66.5; lead - 1.0 10 -4 ; silver - 5.0 10 -5 ; copper - 2.0 10 -4 ; iron - 5.0 10 -4 ; zinc - 8.0 10 -5 ; nitrate ions - less than 0.02.
Прямое извлечение висмута в продукт из металлического висмута составляет 97,0%.The direct recovery of bismuth into the bismuth metal product is 97.0%.
Пример 2 (условия прототипа для сравнения).Example 2 (prototype conditions for comparison).
В стеклянный стакан емкостью 3 л заливают 1 л раствора щавелевой кислоты с концентрацией 0,1 моль/л. Добавляют к раствору щавелевой кислоты при перемешивании и температуре 50°С 1 л раствора висмута азотнокислого полученного в результате растворения в азотной кислоте с концентрацией 0,5 моль/л 48,5 г (0,1 моль) нитрата висмута состава Bi(NO3)3·5H2O квалификации «чда» содержащего в (%): железо - 0,0008; кальций - 0,0004; магний - 0,0005; медь - 0,0003; натрий - 0,0005; свинец - 0,004; сульфаты - менее 0,01; хлориды - менее 0,001. Доводят рН смеси до 5 добавлением 275 мл водного раствора аммиака с концентрацией 3 моль/л и перемешивают смесь в течение 1 ч. Маточный раствор с концентрацией висмута 0,045 г/л отделяют фильтрацией, промывают осадок 200 мл раствора щавелевой кислоты с рН равном 5 и сушат продукт при 100°С в течение 4 ч. Общий объем маточного и промывного растворов необходимых для утилизации составляет 2,4 л.In a glass beaker with a capacity of 3 liters, pour 1 liter of a solution of oxalic acid with a concentration of 0.1 mol / l. Add to a solution of oxalic acid with stirring and a temperature of 50 ° C 1 l of a solution of bismuth nitrate obtained by dissolving in nitric acid with a concentration of 0.5 mol / l 48.5 g (0.1 mol) of bismuth nitrate composition Bi (NO 3 ) 3 5H 2 O qualification "chda" containing in (%): iron - 0.0008; calcium - 0.0004; magnesium - 0.0005; copper - 0.0003; sodium - 0.0005; lead - 0.004; sulfates - less than 0.01; chlorides - less than 0.001. The pH of the mixture is adjusted to 5 by adding 275 ml of an aqueous solution of ammonia with a concentration of 3 mol/l and the mixture is stirred for 1 h. product at 100°C for 4 hours. The total volume of mother and wash solutions required for disposal is 2.4 liters.
Получают 31,0 г висмута оксалата основного, содержащего (в %): висмута - 66,4; железо - 0,0006; кальций - 0,0003; магний - 0,0003; медь - 0,0001; натрий - 0,0001; свинец - 0,002; сульфаты - менее 0,01; хлориды - менее 0,001. Прямое извлечение висмута в продукт из висмута нитрата составляет 98,5 %.Get 31.0 g of bismuth oxalate basic, containing (in%): bismuth - 66.4; iron - 0.0006; calcium - 0.0003; magnesium - 0.0003; copper - 0.0001; sodium - 0.0001; lead - 0.002; sulfates - less than 0.01; chlorides - less than 0.001. The direct extraction of bismuth into the product from bismuth nitrate is 98.5%.
Пример 3. В реактор из нержавеющей стали емкостью 100 л заливают 24 л азотной кислоты с концентрацией 7 моль/л, добавляют постепенно при перемешивании и температуре 60°С 10,0 кг гранул металлического висмута марки Ви 1 (состав соответствует примеру 1) и проводят растворение металлического висмута в течение 4 ч. Раствор, содержащий 405 г/л висмута фильтруют, добавляют к нему при перемешивании 24 л дистиллированной воды, раствор карбоната аммония с концентрацией 2,5 моль/л при температуре 55°С до рН смеси равным 1, перемешивают смесь в течение 1 ч и дают отстой в течение 2 ч. Маточный раствор с концентрацией висмута 1,72 г/л отделяют от осадка декантацией, промывают осадок висмута нитрата основного 20 л раствора азотной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л в течение 1 ч при температуре 60°С.Example 3. 24 l of nitric acid with a concentration of 7 mol/l are poured into a stainless steel reactor with a capacity of 100 l, 10.0 kg of bismuth metal granules of grade Vi 1 (the composition corresponds to example 1) are added gradually with stirring and at a temperature of 60 ° C (the composition corresponds to example 1) and carried out dissolution of metallic bismuth for 4 hours. A solution containing 405 g / l of bismuth is filtered, 24 l of distilled water, a solution of ammonium carbonate with a concentration of 2.5 mol / l are added to it with stirring at a temperature of 55 ° C until the pH of the mixture is 1, the mixture is stirred for 1 h and settling for 2 h. 1 hour at 60°C.
Маточный и промывной растворы объединяют, осаждают из них висмут практически полностью (остаточная концентрация в растворе составляет не более 0,003 г/л) добавлением раствора карбоната аммония с концентрацией 2,5 моль/л до рН 3 и направляют осадок, содержащий висмут, на стадию получения раствора нитрата висмута.The mother and washing solutions are combined, bismuth is precipitated from them almost completely (the residual concentration in the solution is not more than 0.003 g/l) by adding an ammonium carbonate solution with a concentration of 2.5 mol/l to pH 3 and the precipitate containing bismuth is sent to the stage of obtaining bismuth nitrate solution.
Промытый осадок висмута нитрата основного перемешивают с 80 л дистиллированной воды, нагревают смесь до температуры 60°С и добавляют к ней при перемешивании 4,35 кг щавелевой кислоты (молярное отношение щавелевой кислоты к висмуту нитрату основному равно 6,33) и перемешивают смесь в течение 3 ч. Промывают полученный осадок висмута оксалата основного двукратно 80 л дистиллированной воды при температуре 60°С в течение 2 ч, отфильтровывают осадок и сушат при температуре 100°С в течение 6 ч.The washed precipitate of basic bismuth nitrate is mixed with 80 l of distilled water, the mixture is heated to a temperature of 60 ° C and 4.35 kg of oxalic acid is added to it with stirring (the molar ratio of oxalic acid to basic bismuth nitrate is 6.33) and the mixture is stirred for 3 hours. The obtained precipitate of bismuth oxalate basic is washed twice with 80 l of distilled water at a temperature of 60°C for 2 hours, the precipitate is filtered off and dried at a temperature of 100°C for 6 hours.
Получают 14,3 кг висмута оксалата основного, содержащего (в %): висмута - 66,5; свинца - 1,0·10-4; серебра - 7,0·10-5; меди - 1,0·10-4; железа - 6,0·10-4; цинка - 9,0·10-5; нитрат-ионов - менее 0,02. Прямое извлечение висмута в продукт из металлического висмута составляет 96,8%.Get 14.3 kg of bismuth oxalate basic, containing (in%): bismuth - 66.5; lead - 1.0 10 -4 ; silver - 7.0 10 -5 ; copper - 1.0 10 -4 ; iron - 6.0 10 -4 ; zinc - 9.0 10 -5 ; nitrate ions - less than 0.02. The direct recovery of bismuth into the bismuth metal product is 96.8%.
Из примеров 1-3 и данных приведенных в таблице, видно, что благодаря отличительным признакам достигается поставленная задача. При этом удается более чем в 3 раза уменьшить объём растворов необходимых для утилизации и снизить себестоимость 1 кг продукта на 5000 руб.From examples 1-3 and the data given in the table, it can be seen that due to the distinctive features, the task is achieved. At the same time, it is possible to reduce the volume of solutions required for disposal by more than 3 times and reduce the cost of 1 kg of product by 5,000 rubles.
Достигаемый технический результат подтвержден испытаниями способа в Инжиниринговом центре порошковых технологий ИХТТМ СО РАН (лицензия Минпромторга РФ № 12286-ЛС-П от 18 июля 2013 г), которые показали, что по сравнению с прототипом заявляемый способ позволяет:The achieved technical result is confirmed by testing the method in the Engineering Center for Powder Technologies of the ICTTM SB RAS (license of the Ministry of Industry and Trade of the Russian Federation No. 12286-LS-P dated July 18, 2013), which showed that, compared with the prototype, the proposed method allows:
1. сократить белее, чем в 3 раза объём растворов направляемых на утилизацию;1. reduce more than 3 times the volume of solutions sent for disposal;
2. получить экономический эффект в размере 30 млн. руб. при производстве 6 т висмута оксалата основного в год на Инжиниринговом центре порошковых технологий ИХТТМ СО РАН.2. get an economic effect in the amount of 30 million rubles. in the production of 6 tons of basic bismuth oxalate per year at the Engineering Center for Powder Technologies of ICTTM SB RAS.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2781920C1 true RU2781920C1 (en) | 2022-10-20 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2125020C1 (en) * | 1997-11-11 | 1999-01-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Цветмет" | Method of bismuth nitrate basic producing |
| RU2657673C1 (en) * | 2017-08-09 | 2018-06-14 | Артем Сергеевич Даминов | Method of producing bismuth nitrate basic |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2125020C1 (en) * | 1997-11-11 | 1999-01-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Цветмет" | Method of bismuth nitrate basic producing |
| RU2657673C1 (en) * | 2017-08-09 | 2018-06-14 | Артем Сергеевич Даминов | Method of producing bismuth nitrate basic |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DIEZ E. et al. Synthesis of bismuth (III) oxide from oxalate: a study by controlled transformation rate thermal analysis (CRTA), Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 2000, vol.2, N5, p.552-556. * |
| МАТЮХА В.А. Оксалаты s- и p-элементов: (синтез, кристаллическая и молекулярная структура, термолиз), М., НИЯУ МИФИ, 2018, с.214-215. ТИМАКОВА Е.В. и др. Получение оксалатов висмута (III) осаждением из азотнокислых растворов, Известия вузов. Химия и химическая технология, 2017, т. 60, вып.3, с.55-60. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104404274A (en) | Method for precipitating, separating and recovering vanadium from vanadium-containing solution | |
| JP4207959B2 (en) | Method for separating and purifying high-purity silver chloride and method for producing high-purity silver using the same | |
| CN104884193B (en) | Not solvent-laden silver synthesis and the silver-colored product thus prepared | |
| RU2781920C1 (en) | Method for processing bismuth metal to obtain basic bismuth oxalate | |
| CN113774220B (en) | Method for recovering molybdenum, bismuth and vanadium from waste catalysts of acrylic acid and methacrylic acid and esters thereof | |
| JPS61532A (en) | Method for recovering samarium | |
| CN107117642A (en) | The preparation method of basic copper chloride | |
| JP7057738B2 (en) | Manufacturing method of copper sulfide powder and copper sulfide powder | |
| RU2617778C1 (en) | Hemihydrate dodecahydro-klose-dodecaborate melamine and its method of preparation | |
| JPH0340094B2 (en) | ||
| JP2000169116A (en) | Selectively leaching recovery process of selenium | |
| JP7284596B2 (en) | Method for producing gypsum dihydrate | |
| JP7347083B2 (en) | Manufacturing method of high purity scandium oxide | |
| KR20000035098A (en) | Process for preparing usable products from an impure ferric sulfate solution | |
| RU2774508C9 (en) | Processing method for producing metallic bismuth with the production of basic bismuth nitrate | |
| RU2774508C1 (en) | Method for producing metallic bismuth with the production of basic bismuth nitrate | |
| US4574075A (en) | Purification of alkali metal nitrates | |
| US6570022B2 (en) | Preparation of bis-(1(2)H-tetrazol-5-yl)-amine monohydrate | |
| US2757080A (en) | Separation of nickel from solutions containing nickel and cobalt | |
| RU2675869C1 (en) | Method of obtaining bismuth-potassium ammonium citrate | |
| EP0131206B1 (en) | Process for recovering cesium from cesium alum | |
| RU2735921C1 (en) | Method of producing bismuth oxofumarate | |
| JP7347084B2 (en) | Manufacturing method of high purity scandium oxide | |
| US3351423A (en) | Process for producing molybdic oxide from molybdate solutions | |
| RU2740292C1 (en) | Method for producing base bismuth succinate |