Восстановление оксида и тиосоли сурьмы в водной среде

Размещено на http://www.allbest.ru/

Восстановление оксида и тиосоли сурьмы в водной среде

Гараев А.М.

Гараев Ахмед Мамед оглы - кандидат химических наук, доцент, ученый секретарь, Институт природных ресурсов,

Нахчыванское отделение Национальная академия наук Азербайджана, г. Нахчыван, Азербайджанская Республика

Аннотация

Исследованы условия получения металлический сурьмы из окси- и тиосолей сурьмы в водной среде. Окси- и тиосоли сурьмы получают путем обработки Дарыдагской сурьмяной руды с щелочным раствором. В этом случае количество сурьмы в растворе составило 32,75%. Процесс восстановления проводился в присутствии борогидрида натрия. Установлено, что при комнатной температуре, при интервале рН 7-9, когда отношение сурьмы к борогидриду натрия составляет 1:1.2, и продолжительность процесса восстановление 10 -15 минут, извлечение сурьмы в раствор при этом достигает 98,4%.

Ключевые слова: сурьмы, оксид, тиосолью, Дарыдагской, борогидрид натрия, восстановления.

Abstract

REDUCTION OF THE OXIDE AND THIOSOLS OF ANTIMONY WATER MEDIUM

Garayev A.M.

Garayev Ahmad Mamed oglu - PhD in Chemical, Associate Professor, scientific Secretary, INSTITUTE OF NATURAL RESOURCES,

NAKHCHIVAN BRANCH

NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF AZERBAIJAN,

NAKHCHIVAN, REPUBLIC OF AZERBAIJAN

the conditions for the production of antimony metal from the oxysalts and thiosalts of antimony in an aqueous medium are investigated. The oxysalts and thiosalts of antimony are obtained by processing the Daridagh antimony ore with an alkaline solution. In this case, the amount of antimony in the solution has been 32.75%. The recovery process has been carried out in the presence of sodium borohydride. It has been found that when the ratio of antimony to sodium borohydride is 1: 1.2 at room temperature, at a pH of 7-9, and the duration of the process is 10-15 minutes, antimony is separated from the solution in 98.4% yield.

Keywords: antimony, hydroxy, thiosol, Darydag, sodium boron hydride, reduction.

Наиболее полно удовлетворить всем требованиям может гидрометаллургическая технология переработки руд и концентратов, которая имеет ряд преимуществ перед пирометаллургией: большие возможности полно и комплексно перерабатывать сырье, с большей рентабельностью применима к бедному и сложному сырью, используется удобный вид энергии -- электрический, требует меньших затрат энергии, легче осуществимы природоохранные мероприятия, лучше условия труда, доступней механизация и автоматизация технологических процессов, получается метал лучшего качества. Отмеченные обстоятельства определяют актуальность разработки технологии гидрометаллургической переработки сурьмяных концентратов.

Сурьму используют для получения различных сплавов на свинцовой и оловянной основе (аккумуляторные пластины, кабельные оболочки, подшипниковые и типографские сплавы, нерастворимые аноды, припои). В природе сурьма находится в сульфидных, окисленных и смешанных рудах. Основными минералами сурьмы являются: Sb₂S₃, Sb₂O₃, Sb₂0₃*Sb₂O₅, 2Sb₂S₃*Sb₂O₅. Сурьмяные руды или концентраты после обогащения гравитацией и флотацией перерабатывают пирометаллургическими или гидрометаллургическими способами. Черновую сурьму, получаемую пирометаллургическим способом, иногда подвергают электролитическому рафинированию.

В сырье, поступающем на гидрометаллургическую переработку, сурьма находится в основном в виде сульфида Sb₂S₃ и трёхоски Sb₂Oз. Растворение этих соединений возможно применением как щелочных, так и кислых растворителей. Кислое выщелачивание не нашло практического применения ввиду повышенных требований к стойкости аппаратуры, выделения вредных газов (сероводород, хлор) и перехода в раствор наряду с сурьмой большого количества примесей. При щелочном выщелачивании используются растворы, содержащие сульфид натрия (90--300 г/л) и едкий натр (30--40 г/л), являющиеся отработанным электролитом электроэкстракции сурьмы.

Авторы [4] исследовали изобретение, которое относится к металлургии цветных металлов, к получению сурьмы. Изобретение [5] относится к области извлечения сурьмы из руд. Способ кучного выщелачивания осуществляют раствором, содержащим серную кислоту и хлористый натрий в присутствии соединений марганца в степени окисления не ниже 3. Изобретение относится к способу получения металлической сурьмы из сурьмяного сырья [3]. Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к производству чистой металлической сурьмы [6]. Сульфидно-щелочной раствор сурьмы [1] перед восстановлением формалином обрабатывается сплавом состава FeO. SiО₂. №₂0 (п = 2) при t = 98°С, Ж:Т=3-5:1, т =3 часа. Изобретение относится к области получения металлической сурьмы из сульфидно-щелочных растворов. Техническим результатом предлагаемого способа является получение металлической сурьмы повышенной чистоты. Это достигается тем, что в сульфидно-щелочной раствор перед восстановлением добавляют цианистые соли, которые связывают ионы меди и никеля в прочные комплексы, которые не восстанавливаются [2].

Анализ литературного материала показывает, что восстановление сурьмы в водной среде осуществляется разными восстановителями и посредством электролиза. В представленной работе, в отличие от вышеуказанной, впервые обеспечили получение сурьмы восстановлением борогидридом натрия при комнатной температуре.

В работе использовано тио и окси соли сурьмы. Соли получают растворением Дарыдагской сурьмяной руды ^Ь^₃-50 %) в растворе гидроксида натрия. Растворение протекает согласно следующим реакциям:

Sb2Sз + 6№ОН ^ NaзSbSз + NaзSbOз + 3Н2О(1)

В растворе количество сурьмы составляет 32,75%. После выщелачивания раствор сурьмы помещают в стакан и при активном перемешивании в раствор вводят борогидрид натрия. При восстановлении соли сурьмы с борогидридом натрия в водной среде выделяется порошковая сурьма. Уравнение реакции процесса можно написать следующим образом:

NaзSbSз + NaзSbOз + 4NaBH4+12H2O ^ 2Sb + №2Б40з +13H2+3H2S + 8№ОН (2)

Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат при температуре 353К. При восстановлении определено соотношение сурьмы на борогидрид натрия (1:1.2), продолжительность процесса 10-15 мин, температура 293-303 К. При интервале рН 7-9 происходит полное осаждение сурьмы.

Борогидрид натрия - это бесцветное кристаллическое вещество, которое хорошо растворяется в воде и в полярных органических растворителях. Борогидрид натрия используется во многих отраслях в том числе и в промышленности для отбеливания деревянных изделий, для синтеза и восстановления органических соединений.

В работе экспериментально изучены условия редукции соли сурьмы с борогидридом натрия. С этой целью определено количество борогидрида натрия для полного восстановления соли сурьмы. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1. Зависимость количества борогидрида натрия на восстановлениесоли сурьмш[ІЬ]=20 мг/мл, тем. 298-303К, время 5-7мин., рН=8-9

Как видно из таблицы, борогидрид натрия расходуется больше по сравнению с теоретическим количеством (311,50 мг). Из вышеприведенного уравнения видно, что это связано с выделением газообразного водорода. Из-за сильного выделения газообразного водорода в ходе реакции он не успевает взаимодействовать со всем количеством сурьмы. Установлено, что для редукции 492,15 мг (из 500 мг) сурьмы необходимо использовать 430,50 мг борогидрида натрия.

Изучено влияние концентрации ионов водорода на восстановление сурьмы. Экспериментальные результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2. Зависимость концентрации ионов водорода на выход сурьмы[ЗЬ]=20 мг/мл, тем. 298-303К, время 5-7 мин.

Полученные результаты показывают, что в щелочной среде процесс происходит медленно и выход сурьмы снижается. В растворе слабощелочной среды (рН=8) процесс восстановления ускоряется и увеличивается количество сурьмы. При рН 7 - 8 реакция экзотермическая, и поэтому температура в ходе реакции не влияет. В оптимальных условиях полученная порошковая сурьма, во влажном состоянии при температуре 353К и выше, очень стойкая. Таким образом, полученная порошковая сурьма сушится при температуре 378 К. Проведенные химические и рентгенофазовые анализы подтверждают, что полученный осадок является чистой сурьмой.

Дифрактограмы показывают, что все пики рентгенограммы, соответствующие плоскостям (hkl), соответствуют интенсивности максимумов (221), хорошо согласуются с данными, имеющимися в литературе (PDF 00-001 -0802).

Таким образом, установлено, что процесс восстановления солей сурьмы с борогидридом натрия проходит при соотношении Sb : NaBH₄=1:1.2, продолжительность процесса 10-15 мин, температура 293-303 К. При интервале рH 79 происходит полное выделение сурьмы.

Выход металлической сурьмы составляет 98.4%. Процесс требует меньших затрат энергии, легче осуществимы природоохранные мероприятия и лучшие условия труда.

Список литературы /References