Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Экстракция тантала и ниобия из фторидно-сульфатных растворов спиртами : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.02

Год: 2006

Номер работы: 49494

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Общий рост потребности в тантале и ниобии привел к интенсивному развитию и использованию минерально-сырьевой базы, появлению новых технологических схем переработки и производства, возрастанию требований к качеству производимой продукции этих металлов, разработке новых высокочувствительных методов анализа. В последнее время тантал широко используется в микроэлектронике и производстве материалов со специфическими физическими свойствами. Физико-химические характеристи

Глава 1. Литературный обзор Трудно представить современное производство и науку без применения ниобия и тантала. Высокая тугоплавкость и устойчивость к агрессивным средам, ряд специфических особенностей физических свойств, высокая легирующая способность определяют широкое использование этих металлов [1]. Ниобий преимущественно используется в черной металлургии в виде феррониобия для легирования чугуна и сталей, в том числе низколегированных для нефтеи газопроводных труб большого диаметра, а т

1.1. Основные снособы разложения ннобнй-танталового сырья Полученные после обогащения концентраты перерабатывают на соединения ниобия и тантала. При выборе метода их переработки, включая аналитическое вскрытие, учитывают особенности минерального и элементного состава сырья, соотношения в нем тантала и ниобия, тип минерализации последних и т.д. Такая переработка включает разложение рудных концентратов с целью предварительного отделения от большинства составляющих, очистку от примесей и разделе

Экстракция ниобия и тантала во многом зависит от формы их существования в водных растворах, которая, в свою очередь, определяется собственной концентрацией металла, фтороводородной и других минеральных кислот, а также природой и концентрацией других компонентов (солей, лигандов и т.д.). Состояние ниобия и тантала в водных фторидных растворах отличается необычайной сложностью и многообразием форм. Они могут существовать в виде катионных и анионных монои полиядерных комплексных частиц. Большинс

1.3. Экстракция фтороводородной кислоты, тантала, ииобия и сопутствующих элемеитов иейтральиыми экстрагеитами

Компонентом многих растворов, получающихся при разложении ниобийи танталсодержащего сырья является фтороводородная кислота. Ее конценУсловное обозначение методов: Рметод растворимости, П — потенциометрия, К — кондуктометрия. И.о.

-ионный обмен, Эк.

- экстракция. трация во многом определяет форму существования и условия экстракционного извлечения и разделения ниобия и тантала из них. Сама кислота может переходить в органическую фазу и тем самым оказывать влияния на распределение

Нейтральные кислородсодержащие соединения являются самой большой группой экстрагентов, применяемых для извлечения, разделения и очистки ниобия и тантала. К этой группе относятся как типичные кислородсодержащие реагенты (эфиры, кетоны, спирты), так и некоторые полифункциональные реагенты (антипирин и его производные). Ниже рассмотрены распределение и механизмы экстракции, условия извлечения и разделения ниобия и тантала, поведение примесных элементов, применение экстракции этой группы соединен

Рассмотренные нейтральные кислородсодержащие экстрагенты применяются для контроля распределения примесей и подготовки к анализу Ta,Nb- объектов методами радиохимического и нейтронно-активационного анализа [11]. На практике чаще всего использовались системы экстрагент (МИБК, ТБФ, ЦГН) - Nb,Ta - HF или HF+ минеральная кислота (НС1, HNO3, H2SO4). Концентрация HFCBO6 И минеральной кислоты в них была большой. Для мно- гих из них определены и табулированы коэффициенты распределения примесей [63,6

3аключение Анализ литературных данных показывает, что для извлечения, очистки от примесей и разделения тантала и ниобия чаще всего используют нейтральные кислородсодержащие экстрагенты. Из всего множества исследованных экстрагентов промышленное применение нашли лишь ТБФ и МИБК. Однако, данные экстрагенты обладают рядом недостатков. ТБФ имеет плотность близкую к плотности воды, что затрудняет расслаивание фаз. Кроме того, он подвержен гидролитическому разложению, что приводит к загрязнению пол

В работе использовали концентрированную серную и фтороводородную кислоты, квалификации «чда» или «осч». Из них готовили растворы необходимой концентрации путем разбавления дистиллированной или деионизованной водой. Исходные растворы тантала и ниобия готовили постепенным растворением ТагОз и Nb2O5 квалификации « осч » в концентрированной фтороводородной кислоте. Процесс проводили при температуре ~ 80-90° С и непрерывном перемешивании. Растворение оксидов происходит до момента образования раст

Экстракцию проводили в полиэтиленовой посуде при соотношении объемов контактируемых растворов контакта фаз составляло 5 VO:VB = 1 : 1 И 1 = 1 9 ± 2 ° С . Время минут. Экстракционное равновесие устанавливается за 2 минуты. После проведения экстракции систему отстаивали (время расслаивания - 15 - 20 минут) и разделяли. Перед анализом для удаления следов другой фазы растворы центрифугировали. В ходе экспериментов было установлено, что объем органической и водной фаз после экстракции измен

3.1. Природа спирта и её влияиие иа распределение металлов Экстракцию проводили из раствора, содержащего 7,0 г-л'' Та, 48,0 г-л' Nb, ЗМ H2SO4. Соотношение Me : F в нем соответствовало 1:6. Фторид-иона сверх указанной стехиометрии в нем не содержалось, В качестве экстрагентов использовали неразбавленные алифатические спирты С4-С12. Эксперимент показал, что из всех изученных спиртов только бутиловый и додециловый спирты нельзя использовать для извлечения. При смешении н-бутанола с исходным водн

.

Кислотность водных растворов является одним из определяющих факторов при экстракционном извлечении и разделении тантала и ниобия. Поэтому было проведено изучение влияния концентрации серной кислоты на экстракцию этих металлов при индивидуальном и совместном их присутствии в исходном водном растворе. В проведенных исследованиях концентрацию кислоты изменяли в интервале 0,1-12 М, соотношение металл : фторидион поддерживали постоянным и таким же, как в исходных растворах металлов. Концентрация н

В слабокислых фторидно-сульфатных растворах, в отсутствии избытка фторид-ионов, тантал существует преимущественно в виде HMeFg, а ниобий - H2NbOF5. Повышение концентрации фторид-ионов в таких растворах приводит к изменению состояния и, как следствие, экстрагируемости обоих металлов. Было исследовано влияние соотношения Me : F на извлечение тантала октанолом-1, а ниобия — октанолом-1 и октанолом-2. Экстракцию тантала и ниобия проводили из ЗМ H2SO4 раствора, содержащего 20 и 25,0 г-л'' металл

Распределение тантала и ниобия при всех прочих равных условиях зависит от их собственной концентрации и соотношения в исходном водном растворе. Для установления характера этого распределения проводили экстракцию тантала и ниобия соответственно из 3 М и 6М раствора n2SO4 как в отсутствии, так и в присутствии свободной HF . В качестве экстрагента для тантала использовали октанол-1, для ниобия - помимо октанола-1, также и октанол-2. Концентрация тантала в исходном водном растворе металла составл

3.4. Влияние общих иараметров экстракциониого процесса Скорость протекания экстракции, температура и соотношение объемов контактируемых фаз в значительной мере определяют распределение металлов. Они являются важными характеристиками экстракционного процесса. По этой причине была проведена их оценка.

3.4.1.Влияние соотношения объемов фаз Поддержание соотношения объемов контактируемых фаз на определенном уровне позволяет регулировать полноту извлечения и отделения элементов. В результате можно добиться их соответствующего концентрирования, извлечения и очистки. Оценка общего характера влияния этого параметра проводили с использованием водного раствора, содержащего: 7,4 г-л' Та; 44,0 г-л"' Nb; 0,64 г-л''Ш; 0,75 г-л''Си; 0,45 г-л"'ре; 0,65 г-л"'2п; 0,57 г-л'' Мп; 292 г-л''Н28О

Скорость массопереноса при экстракции тантала и ниобия является одним из важных факторов, определяющих параметры аппаратуры, применяемой при промышленной реализации процесса. Оценку этого технологического параметра проводили с использованием октанола-2. Экстракцию вели из растворов, содержаш,их 47,9 г-л''Та и ЗМ H2SO4 в случае экстракции тантала, и 15,6 г-л '' Nb и 6М H2SO4 - в случае экстракции ниобия, при соотношении объемов фаз равном 1:1. Данные по извлечению металлов приведены на рис. 2

3.4.3.Влияние темнературы на извлечение металлов На практике температура растворов, из которых приходится выделять тантал и ниобий, может изменяться в широких пределах. Оценку её влияние на экстракцию тантала и ниобия проводили, используя в качестве экстрагента октанол-2. Исходная водная фаза содержала ЗМ H2SO4 и 47,9 г-л"' Та или 15,6 г-л"' Nb.CooTHomeHHe объемов контактируемых фаз составляло 1:1, время перемешивания - 5 мин. Данные представлены на рис.24. Nb Та , • »^ 6 10 время

3.5. Поведепие примесей при экстракции таитала и пиобия Тантали ниобий-содержащие материалы имеют весьма сложный элементный состав. В них часто присутствуют: титан, железо, кремний, алюминий, марганец, молибден, вольфрам, цирконий, кальций и ряд других элементов. Их круг значительно расширяется при анализе и переработке бедного Та,КЬ-сырья. Исследование поведения указанных элементов-примесей в условиях экстракции тантала и ниобия представляет практическую важность для анализа и технологии пол

Глава 4. Экстракция тантала, ниобия и нримесей смесями сииртов с различными нейтральными кнслородсодержащимн соединениями. Изложенные в предыдущей главе данные показывают, что наибольшей извлекающей и разделяющей способностью среди октанолов обладает октанол-2. Однако, этот экстрагент малодоступен в нашей стране. Кроме того, он отличается достаточно заметной растворимостью в воде и водных растворах кислот, его растворимость значительно больше растворимости октанола-1. По нашим данным, в ЗМ

4.1. Экстракция смесями сииртов Изучали экстракционные свойства смесей октанол-1 с октанолом-2, пентанолом, изооктанолом, деканолом, циклогексанолом, бензиловым спиртом, а также смеси октанола-2 с пентанолом, изооктанолом и деканолом. Экстракцию проводили из раствора, содержащего 7 г-л"' Та, 48 г-л'' Nb, ЗМ H2SO4 при использовании смесей с пентанолом, изооктанолом и деканолом. При экстракции смесями октанола-1 с октанолом-2, циклогексанолом и бензиловым спиртом использовали раствор, соде

4.2. Экстракция смесями сииртов с кетонами Данные по экстракции смесями спиртов позволяют предположить, что

введение в спирт нейтральных кислородсодержащих экстрагентов, отличающихся от него по своим свойствам, может оказать заметное влияние на экстракцию тантала и ниобия. Проверку этого предположения проводили, используя в качестве экстрагента смеси октанола-1 с кетонами (МИБК, ДБК и ЦГН), которые контактировали с исходным водным раствором, содержащим: 31 г-л'' Та, 2,3 г-л'' Nb и ЗМ H

4.3. Экстракция смесями спиртов с фосфороргаиическими соедииениями Фосфорорганические соединения (ФОС), в частности ТБФ, широко применяются для выделения и разделения тантала и ниобия [11,33-37]. Они обладают большей основностью, чем спирты и кетоны. Можно было ожидать, что их смеси со спиртами будут обладать лучшей экстракционной эффективностью. Для проверки и оценки ее была изучена экстракция смесями октанола-1 с ТБФ, ДАМФ и ФОР, а также циклогексанола с ТБФ. Экстракцию проводили из ЗМ рас

4.4.Поведение примесей при экстракпии таптала и ниобия Наряду с танталом и ниобием была изучена экстракция сопутствующих им элементов примесей смесями экстрагентов. Изучали влияние на их распределение состава экстрагирующей смеси, а также присутствия тантала в исходном водном растворе. Экстракцию смесями октанола-1 с октанолом-2 и ТБФ проводили из ЗМ раствора H2SO4, содержащего 31 г-л'' Та, 2,3 г-л'' Nb, 80 мг-л'' Ni, 40 мг-л"' Cd, 50 мг-л'' Zn, 50 мг-л'' Си, 20 мг-л"' W, 50 мг-л''

Глава 5. Исследование органических экстрактов методами ЯМР и ИК-снектроскоиии Для выяснения формы существования тантала и ниобия в экстракте были сняты ИК и ЯМР спектры октанольных экстрактов тантала и ниобия. Были сняты ЯМР спектры органических растворов, полученных после экстракции тантала октанолом-1 и октанолом-2 (рис

52.1 и

52.2), а также после экстракции ниобия октанолом-2 (рис.

52.3). Экстракцию проводили из раствора, содержащего 21,0 г-л"' Та и ЗМ H2SO4 или 21,0

Полученные данные показывают, что экстракцией октанолами и их смесями с некоторыми кислородсодержащими нейтральными соединениями можно селективно извлечь тантал и отделить его от ниобия и большого числа сопутствующих примесных элементов. Указанную способность изученных экстрагентов было решено использовать для :

- разработки технологической схемы извлечения и разделения тантала и ниобия и на ее основе способа получения высокочистых соединений тантала;

- устранения мешающего влияния танталовой матрицы при анализе сложных по составу танталовых объектов спектроскопическими методами.

6.1. Разработка технологической схемы извлечения и отделения тантала от ниобия Отделение тантала от ниобия и сопутствующих примесей можно провести двумя путями. По одному из них проводится коллективная экстракци