Извлечение таллия из растворов /методы осаждения и экстракции/. Получение металлического таллия.

Исходные материалы обычно содержат от сотых до десятых допей процента таллия. Из них таллий выщелачивают водой или разбав­ленной H₂SO_4. Иногда проводят предварительный окислительный обжиг для облегчения последующего выщелачивания.

Для по­лучения таллиевых концентратов таллий выделяют:

- осаждением из растворов в виде: гидроксида таллия (III), сульфида, хло­рида, хромата таллия (I);

- извлекают ионным обменом;

- сорбцией;

- жидкостной экстракцией

- цементацией.

Выбор спо­соба зависит от концентрации таллия в растворе и содержа­ния сопутствующих элементов. Осаждение:

1) Выделение гидроксида таллия (III). Применяется для бедных растворов (0,05-1 г/л Tl). Гидроксид Tl осаждается при рН = 3,5-4,5, позволяя отделить Tl от Cd и Zn (рН которых 7,5 и 5,2 соответ-но), затем раствора очищают от при­меси Fe (III) и As. При этом через раствор при рН = 3-4,5 и t 60-70°С продувают воздух для окисления Fe(II) до Fe(III), в результате они осаждаются в виде Fe(OH)₃ и FeAs0₄.

После очистки раствора одновалентный таллий окисляют перманганатом калия:

3Tl₂S0₄+4КМп0₄+8H₂S0₄=3Tl₂(S0₄)₃+4Mn0₂+2K₂S0₄+8Н₂0.

Раствор нейтрализуют при рН = 4,5 и t 70-90^oС в результате гидролиза сульфата Тl осаждается гидроксид таллия: Tl₂(S0₄)₃+6H₂O=2Tl(OH)₃+3H₂SO_4. Образующаяся в процессе гидратированная двуокись марганца сорбирует гидроокись Tl, что способствует ее полному осаждению.

Обогащенный таллием осадок растворяют в 10%-ной H₂SO₄ (в присутствии восстановителя, например же­лезной стружки). В результате получают раствор, содержа­щий T1₂S0₄ и MnS0₄, из которого выделяют таллий цемента­цией на цинке или осаждая бихромат таллия.

2) Осаждение хлорида таллия. Применяют с высокой концентрацией Tl в растворах (> 5 г/л). При избытке осадителя (обычно NaCl) растворимость хлорида таллия понижается. В присутствии кадмия вместе с Т1С1 осаждается двойной хлорид ТІС1- CdCl₂. Таллиевый концентрат в итоге содержит 20-30% таллия. Высокое содержание Cd усложняет переработку концентрата. Хлоридный концентрат разлагают крепкой H₂S0₄ при t 350-400^оС: 2(TlCl*CdCl₂)+3H₂SO₄=Tl₂SO₄+2CdSO₄+6HCl. При выщелачивании водой получают раствор из которого Cd осаждают содой. Из очищенного рас­твора выделяют черновой таллий цементацией на цинковых листах.

3) Бихромотный таллиевый концентрат. Таллий может быть выделен из слабокислых растворов в виде бихромата Т1₂Сг₂0₇. Способ применяют для относи­тельно богатых растворов (> 5 г/л) таллия. Преимущество способа - его селективность, т.к сод-ся в растворах Zn, Cd, Cu, Fe не образуют малорастворимых в кислых растворах бихроматов, а сод-ие Pb незначительно. Бихромат осаждают из растворов, содержащих 5 – 10 г/л H₂S0₄ добавлением насыщенного раствора бихромата натрия до избыточной концентрации ~ 1 г/л.

Осадки бихромата таллия (20-30% Т1) разлагают серной кислотой в присутствии восстановителя (цинк, Na2S03, H2S) затем из сульфатного рас­твора выделяют черновой таллий цементацией на цинковых листах.

Экстракционные способы. Эти способы позволяют сущест­венно упростить технологию извлечения таллия.

На предприятиях используют способ экст­ракции таллия из сернокислого раствора раствором иода в трибутилфосфате (50%-ном растворе ТБФ в керосине). При контакте органической фазы с таллий содержащим раствором некоторая часть иода переходит в раствор в виде ионов ио­да вследствие присутствия в растворах восстановителей: As(lII), Fe(ll). Образующийся в растворе Тl (I) перехо­дит в органическую фазу, образуя комплекс Т1I_3*3ТБФ.

При небольшой концентрации ионов иода в растворе кад­мий, медь, мышьяк, сурьма и цинк экстрагируются в малой степени. Индий необходимо предварительно извлечь из рас­творов, например, экстракцией Д2 ЭГФК.

Таллий реэкстрагируют из органической фазы раствором 350 г/л H₂S0₄ с добавкой пероксида водорода для окисления ионов иода до элементарного иода, что приводит к разруше­нию комплекса и регенерации экстрагена: 2(Тl₃*3ТБФ)+H₂S0₄+

Н₂0₂+3ТБФ=Tl₂S0₄+3(I₂*3ТБФ)+2Н₂0.

На стадиях экстракции и реэкстракции из исход­ных растворов, содержащих 0,2 - 0,6 г/л таллия, получают реэкстракты с концентрацией таллия 20 - 35 г/л, из кото­рых выделяют черновой таллий цементацией на цинке.

Получение металлического таллия. Черновой таллий обычно выделяют из очищенных от приме­сей сернокислых растворов цементацией на цинковых листах (нормальный потенциал Т1+/Т1 равен -0,336 В). Таллиевую губку промывают водой, прессуют в брикеты, которые пере­плавляют под слоем щелочи при 350°С. При этом таллий очищается от ряда примесей - Zn, Pb, Cr и др. Потери таллия со щелочным шлаком не превышают 1%. Более эффективно щелочное рафинирование в присутствии окислите­лей (KN0₃, NaN0₃). В этом случае, однако, в щелочной рас­плав переходит до 7% таллия, из которого его регенируют.

Цеметация с последующим щелочным рафинированием позво­ляет получить металл, удовлетворяющий требованиям к тал­лию, используемому в сплавах или в производстве его солей для инфракрасной оптики (содержание таллия не ниже 99,96%). Для более глубокой очистки таллия (до содержа­ния примесей 10^-5%) применяют электролитическое рафинирование (с таллиевым или амальгамным анодом) и кристаллизационные методы очистки.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: