Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Извлечение галлия из растворов содово-известкового способа разложения алюминиевых руд и из растворов способа Байера.




Для выделения галлиевых концентратов из обогащенных им продуктов необходимо отделить галлий от основной массы алюминия, не внося существенных изменений в технологию переработки алюминиевого сырья.

1) Получение галлиевых концентратов или чернового галлия из алюминатных растворов:

а) Обогащенные галлием осадки второй карбонизации (первичный галлиевый концентрат) содержат алюмокарбонат натрия с изоморфной примесью Ga203 (десятые доли процента по отношению к А1203). Для концентрирования галлия смесь гидроксидов обраба­тывают известковым молоком при 90°С. Избыточ­ный оксид кальция связывает большую часть А1203 в мало­растворимый алюминат кальция. При соответствующей дозировке извести обеспечивается отделение большей части алюминия (80 - 90%) от галлия, 80-90% которого извлекается в раствор. Для получения галлия концентрат растворяют в растворе щелочи и выделяют галлий электролизом.

b) При переработке по способу Байера боксита, содержащего 0,0025 % Ga, в оборотных маточных растворах после декомпозиции отношение Ga203 к А1203 в растворе достигает 0,15 - 0,3 %, что примерно в 30 -50 раз выше, чем в исходном сырье. Концентрация галлия в оборотном растворе колеблется от 0,07 до 0,15 г/л. В промышленности используют выделение галлия из алюминатных растворов процесса Байера электролизом с рту­тным катодом.

2) Получение галлия. Галлий получают электролизом щелочного раствора галлата натрия. В зависимости от состава исходного материала рас­творы содержат, г/л: Ga203 5-100, А1203 70-150, NaOH 100-200, Si, Pb, Zn, Си, V, Mo, Fe и др. Электролиз проводят при 50-70°С, катоды из нержавеющей стали и аноды (сталь или никель).

3) Рафинирование галлия.Технический галлий содержит от 0,1 до 3 % примесей. Часть примесей может находиться в нем в виде нерастворен - ных дисперсных частиц, а также пленок оксидов на поверх­ности металла. Для получения высокочистого галлия, пригодного для синтеза полупроводниковых соединений, сочетают ряд мето­дов очистки металла: кислотно-щелочную обработку, вакуум­ную плавку, электролитическое рафинирование и с целью глубокой очистки - зонную плавку.

Цирконий и гафний, физические и химические свойства, важнейшие соединения, сырьевые источники. Переработка цирконовых концентратов /спекание с содой, спекание с карбонатом кальция/.

Физ-хим. свойства. Простые вещества Zr-ий и Hf-ий серебристо-белые тугоплавкие (Тпл. 1855оС и 2230°С соответственно) и прочные металлы, хорошо поддающиеся механической обработке. Плотность которых 6,50 и 13,35 г/см3 соответственно. При обычных условиях цирконий и гафний устойчивы. При нагревании горят в атмосфере кислорода, образуя оксиды ЭО2, реагируют с азотом (ЭN) при 800ºС и галогенами (ЭHal4) при 140 – 400ºС. Цирконий и гафний взаимодействуют с кислотами лишь в том случае, когда есть условия для их окисления и образования устойчивых анионных координационных соединений. Так они реагируют с плавиковой и концентрированной серной кислотами, а также со смесью HF+HNO3 или с "царской водкой". К растворам щелочей цирконий и гафний устойчивы.

Важнейшие соединения Zr: Оксид циркония (IV) ZrO2.Встречается в природе в виде минерала бадделеита. Белый порошок, бесцветные моноклинные кристаллы (плотность равна 5,8 г/см3 ) или бесцветные тетрагональные кристаллы (плотность равна 6,1 г/см3 ). Тугоплавок и устойчив при повышенной температуре. tпл=2700оС, tкип=4300оС. Является превосходным огнеупорным материалом (обладает низкой теплопроводностью и малым коэффициентом расширения). Получают нагреванием металлического циркония в кислороде.Фторид циркония (IV) ZrF4.Бесцветные гексагональные кристаллы. tпл=912°С, плотность равна 4,43 г/см3 [2]. Растворяется в плавиковой кислоте и фторидах щелочных металлов. Мало растворим в воде. Получают действием фтора или фтороводорода на металлический цирконий.

Хлорид циркония (IV) ZrCl4.Блестящие белые кристаллы, которые сублимируются при 331оС. tпл=437оС, плотность равна 2,8 г/см3 [2]. Растворяется в спирте, эфире, концентрированной соляной кислоте, хлоридах щелочных металлов. Гидролизуется водой. Присоединяет аммиак. Получают действием хлора на металлический цирконий, карбид циркония или смесь оксида циркония (II) с уБромид циркония (IV) ZrBr4.Белый (желтеющий при нагревании) микрокристаллический порошок или бесцветные кристаллы, сублимирующиеся при 357оС. tпл=450оС. Очень гигроскопичен. Растворяется в спирте и эфире. Гидролизуется водой. Получают взаимодействием брома с металлическим цирконием, карбидом циркония или смесью оксида циркония (II) с углем.глем.

Важнейшие соед-ия Hf: Бромид гафния (II) HfBr2.Твердое вещество черного цвета. Самовоспламеняется на воздухе. Разлагается при температуре 400оС на гафний и тетрабромид гафния. Получают диспропорционированием трибромида гафния в вакууме при нагревании.Оксид гафния (IV) HfO2.Порошок, бесцветные моноклинные кристаллы (плотность равна 9,98 г/см3 ) или бесцветные тетрагональные кристаллы (плотность равна 10,47 г/см3 ). Последние имеют tпл=2900оС, мало растворимы в воде, диамагнитны, обладают более основным характером, чем ZrО2 и обнаруживают каталитические свойства. Получают нагреванием металлического гафния в кислороде или прокаливанием гидроксида, диоксалата, дисульфата гафния.

Гидроксид гафния (IV) Hf(OH)4.Белый осадок, растворяющийся при добавлении щелочей и перекиси водорода с образованием пероксогафниатов. Получают глубоким гидролизом солей четырехвалентного гафния при нагревании или обработкой растворов солей гафния (IV) щелочами.

Фторид гафния (IV) HfF4.Бесцветные кристаллы. tпл=1025°С, плотность равна плотность равна 7,13 г/см3 [2]. Растворяется в воде. Получают термическим разложением соединения (NH4)2[HfF6] в токе азота при 300оС.

Хлорид гафния (IV) HfCl4.Белый порошок, который сублимируется при 317оС. tпл=432°С. Металлический гафний получают металлотермическим восстановлением тетрахлорида гафния с магнием или натрием. HfCl4 получают действием хлора на металлический гафний, карбид гафния или смесь оксида гафния (II) с углем.

Сырьевые источники:Известно около 20 минералов циркония. Промышленное значение имеют два минерала: циркон(ZrSiO4) (67,1% ZrO2, 4% HfO2); и бадделеит(ZrO2, 4-6% HfO2 + U,Th). Сырьём могут служить также минералы эвдиалит и эвколит, которые характеризуются значительно меньшим содержанием циркония.

Наиболее распространённым минералом является циркон . Основные запасы циркона сосредоточены в прибрежно-морских россыпях. Здесь он содержится в месте с ильменитом, рутилом и другими минералами. Наиболее крупные месторождения циркона находятся в Австралии, Индии и и Бразилии.

Бадделеит представляет собой практически чистый ZrO2.

Переработка цирконовых концентратов /спекание с содой, спекание с карбонатом кальция/.

Циркон практически не разлагается минеральными кислотами HCl, H2SO4 и HNO3. Поэтому для разложения цирконовых концентратов с целью получения ZrO2 используют их спекание с содой или карбонатом кальция:

1) Спекание с содой осуществляется в барабанных трубчатых печах при температуре 1100-1200оС. В основе процесса лежит химическая реакция: ZrSiO4 + 3Na2CO3 = Na2ZrO3+ Na4SiO4 + 3CO2

Полученный спек выщелачивают водой для перевода в раствор силиката натрия. Твёрдый остаток подвергается выщелачиванию растворами соляной или серной кислот. В первом случае цирконий переходит в раствор в виде ZrOCl2, а во втором случае в виде ZrOSO4 и H2[ZrO(SO4)2]. При обработке кислотами образуется кремниевая кислота, которая после добавления в раствор полиакриламида коагулирует и отфильтровывается.

2) Разложение циркона карбонатом кальция осуществляется при температуре 1400-1500оС. Добавление к шихте хлорида кальция в количестве 5% от массы цирконового концентрата позволяет снизить температуру спекания до 1100-1200оС. Разложение циркона в этом случае протекает по реакции:

ZrSiO4 + 3СаCO3 = СаZrO3+ Са2SiO4 + 3CO2.

Образующийся спек обрабатывают соляной кислотой в две стадии. Первая стадия выщелачивания осуществляется 5-10% раствором соляной кислоты. При этом в раствор переходят избыточный оксид и ортосиликат кальция, которые отделяются от нерастворимого остатка фильтрацией, Вместе с раствором удаляется также кремниевая кислота. На второй стадии выщелачивают твёрдый остаток 25-30% раствором HCl при температуре 70-80оС. При этом цирконий переходит в раствор в виде хлористого цирконила ZrOCl2:

ZrSiO4+3СаCO3=СаZrO3+Са2SiO4+3CO2.

Растворы, полученные в результате выщелачивания содовых или известковых спеков, помимо циркония содержат примеси железа, титана, алюминия, кремния и др. Выделение циркония из этих растворов осуществляют различными способами:

a) осаждение хлористого цирконила в виде ZrOCl2·8H2O;

b) осаждение основных сульфатов циркония;

c) осаждение кристаллогидрата сульфата циркония (Zr(SO4)2·4H2O). Для получения ZrO2 из хлористого цирконила, последний прокаливают при температуре 600-700оС. При этом получают диоксид циркония содержанием 99,6-99,8% ZrO2.

Осадки основного сульфата циркония после промывки, фильтрации и сушки прокаливают при температуре 850-900оС. Получаемый технический диоксид циркония содержит 97-98% ZrO2.




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных