книги из ГПНТБ / Синтез и свойства соединений ниобия, тантала и титана
..pdfТ а б л и ц а 33. Результаты рентгенофазового анализа
Темпера
тура про № образца Характеристика образца Фазовый состав калива
ния, °С
1 2TaoOc-As..Or
22Ta20 5-A s,06
32Та,Ог,-AsiOr,
42,35Ta2On-As-.O,
52,35Ta>0B-A s,06
6fa ,0 ,
72Nb20 ,-A s,0,
S |
2,23Nb,Ö,-As,Ö6 |
9 |
Nb.Ö, |
Рентгеноаморфный |
750 |
Слабые широкие линии |
760 |
у-фазы |
|
V |
780 |
у -+ ra-Ta,0, |
S00 |
у-+ (V-j-a-fa-.O- |
950 |
а-Та,О, |
1100 |
Рентгеноаморфный |
700 |
б' + е |
780 |
ß - N b A |
1000 |
фазности этого образца подтверждается тем, что во многих пре паратах (образцы 3—8) сохраняется система линий, отвечающая его рентгенограмме (исключая расхождение в интенсивности за счет совпадения интерференций у-фазы с некоторыми линиями других фаз).
Рентгенограмма образца 5 (950° С), кроме сі-Та20 5 и у-фазы, содержит значительное количество дополнительных линий, отве чающих б-фазе, которая преобладает в образце 8 (780° С), содер жащем ниобий (б'). В образце 2 обнаруживаются линии, относи мые нами к е-фазе. О составе 6-, б'- и е-фазы можно делать лишь предположения, так как однофазных продуктов этих соеди нений получить пока не удалось. Очевидно, что анионная часть формул б- и б'-фаз ввиду полной идентичности их дифракционных картин должна быть одинакова. Действительно, во многих слу чаях однотипные по составу соединения ниобия и тантала являют ся изоструктурными. При изучении неорганических соединений самых различных типов широко используется физический метод исследования — инфракрасная спектроскопия [34, 35]. По дан
ным [35], для иона AsO®~ частота колебаний ѵх, ѵ2, соответствен но, 837 и 878 см—1.
Исследования |
образцов |
показали, |
что |
у-, 6-, |
б'- |
и е-фазы, |
||||||
так же |
как |
и |
рентгеноаморфные, |
следует |
отнести |
к |
арсенатам |
|||||
ниобия |
и |
тантала (рис. |
51). |
Так, |
спектры препаратов |
3(у), |
||||||
5 (y-bö + a-Ta2Oä) |
и 8 (б'-j-e) практически сходны между собой, но |
|||||||||||
отличаются |
от |
Nb20 5 и Та20 5 и |
характеризуются интенсивной |
|||||||||
сложной полосой, |
положение центра которой определяется вол |
|||||||||||
новыми |
числами |
860—880 |
см-1, связанными с колебаниями |
|||||||||
As—О. |
Наличие |
небольшого |
наплыва в |
длинноволновой |
части |
|||||||
у полосы спектра образца 8 объясняется присутствием в нем малых количеств а-Та20 6.
Подводя итог сказанному выше, можно указать на следующую Последовательность превращения рентгеноаморфных арсенатов
91
П о гл о щ е н и е
Рис. 51. МК-спектры поглощения арсеиатов и пятиокисеіі ниобия и тантала.
/ , 3 — лрсеиат тантала (у) и ниобия ( б '- |- е ) . прокаленные при 7S0° С; 2 , */ — арсспат тантала (v-|-ö-|-ü=:Ta20 :, ) и
пнтпокпсь тантала ( а ), прокаленные при 950° С;"питпокись: 5 — ниобия (а ), 6 — тантала (ß) и 7 — ниобия (ß).
Точки — полосы иазслиіювого масла.
нпобпя и тантала с температурой их про каливания:
для ниобия
|
780° |
С |
І00П° С „ |
>Т| ^ |
|
|
'6 |
-* г-------- ‘ß-NbnOs, |
|
для |
тантала |
|
|
|
|
780° С |
950° С 1100° С |
уа-Та.,0 5. |
|
|
|
'у -------- ‘о |
||
Таким |
образом, |
экзотермические эффек |
||
ты могут быть связаны с формированием нзотнпных Ö- и (У-арсенатов ниобия и тантала и переходом их из аморфного состояния в кристаллическое [36].
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОЙСТВ АРСЕИАТОВ ТИТАНА, НИОБИЯ И ТАНТАЛА
Выделение мышьяка в виде арсената титана
Литературных данных по составу арсенатных соединений титана, условиям их об разования и физико-химическим свойствам очень мало. Известен способ получения арсената титана, свободного от железа [37]. Приведенные в статьях [38, 39] дан ные по осаждению арсената титана в сернокислых растворах действием мышья
ковокислого |
натрия показали, что арсе- |
нат титана |
может быть выделен в осадок |
в зависимости от содержания титана, ко личества введенного осадителя, в шпро- т о 1200 1000 8 0 0 у ких пределах концентрации серной кнсло-
’ты в растворе.
Мышьяк в том или ином количестве содержится почти во всех производственных растворах гпдрометаллургпческой переработки пылей it возгонов. Наличие его усложняет технологический про цесс извлечения редких элементов из растворов. Поэтому очистка
92
растворов от мышьяка, являющегося вредной прпмесыо, имеетбольшое значение в гидрометаллургии цветных и редких метал лов. Обычно в цветной металлургии для очистки сульфатных
растворов |
от мышьяка, |
полученных |
при |
выщелачивании |
пылей |
|||||||
и возгонов, |
используют |
гидроокись |
железа, |
окись |
кальция |
или |
||||||
окись цинка. |
Кабанова |
и Пономарев [40], |
изучавшие |
механизм |
||||||||
осаждения |
мышьяка из сульфатных |
растворов, нашли, |
что осаж |
|||||||||
дение мышьяка |
происходит |
за счет образования арсенатов, |
при |
|||||||||
сутствующих |
в |
растворе |
цветных |
металлов. |
Они |
определили |
||||||
следующий интервал pH выделения арсенатов железа, |
цинка, |
|||||||||||
меди и кадмия: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Начальное |
Конечное |
|
|
|
||
|
Арсеиат ц и н к а ..................... |
1,6 |
|
6,0 |
|
|
|
|
||||
|
|
» |
кадмия..................... |
1,8 |
|
7,0 |
|
|
|
|
||
|
|
» |
меди ..................... |
1,85 |
|
5,6 |
|
|
|
|
||
|
|
» |
железа..................... |
1,10 |
|
3,0 |
|
|
|
|
||
Арсенаты железа осаждаются при более низких значениях pH,, |
||||||||||||
чем арсенаты других металлов. Это |
дает возможность |
отделения |
||||||||||
мышьяка и железа от меди, цинка и кадмия. Метод очистки сульфатных растворов от мышьяка путем осаждения его в виде арсената железа широко используется на практике. Наиболее
полное выделение мышьяка (90—93%) происходит |
при |
pH 2—3. |
||||
Для перевода мышьяка |
и железа |
в |
высшую |
степень |
окисления |
|
перед осаждением в раствор вводят окислитель КМп04. |
При даль |
|||||
нейшем повышении pH |
раствора |
содержание |
железа |
в осадке |
||
увеличивается, так как наряду с осаждением железа в |
виде ар |
|||||
сената идет осаждение |
его в виде |
гидроокиси. |
Образующиеся |
|||
осадки железа являются неиспользуемым отходом. С целью сни жения потерь ценных компонентов при очистке от мышьяка была поставлена задача изучить возможность селективного удаления мышьяка в виде арсената титана из сернокислых растворов, со держащих цветные металлы.
Предварительно определяли концентрацию серной кислоты в растворе, при которой начинает выпадать арсеиат титана [38]. Опыты проводили следующим образом: к раствору сернокислого титана, содержащего 7,8 г/л Ті и 0,9 моль/л H„S04, прибавляли раствор мышьяковой кислоты. Выпавший белый аморфный осадок переводили в раствор добавлением по каплям концентрированной серной кислоты. Далее при непрерывном перемешивании из бю ретки добавляли раствор едкого натра до появления опалесцен ции. Опалесценция, обусловленная выделением осадка, наблюда ется по достижении кислотности 0,92 моль/л при комнатной тем
пературе и 2 моль/л H.,SOj |
при нагревании растворов |
до 75— |
80° С.' |
выделения арсената титана |
изучено |
Для выяснения условий |
влияние концентрации титана, мышьяка и серной кислоты в рас творах, температуры, времени отстаивания и других факторов.
93
б л и ц а 34. |
Выделение мышьяка и титана в виде арсената |
титана |
|||
из |
сернокислых растворов при различном отношении As:Ti |
||||
|
|
После осаждения соли, |
Выделено u |
осадок, % |
|
Содержание |
|
|
г/л |
||
A s: T i, |
|
|
|
||
и растіюрс |
|
|
|
|
|
г/г |
|
|
|
|
|
As, г/л |
|
[ Т і ] - 10= |
[As]. ІО2 |
Ti |
As |
|
|
||||
1,0477 |
0,31 |
211 |
37,9 |
37,21 |
65,68 |
1,1648 |
0,35 |
195 |
37,5 |
41,86 |
67,81 |
1,2333 |
0,37 |
187 |
33,4 |
44,18 |
72,94 |
1,3104 |
0,39 |
156 |
29,1 |
53,49 |
77,79 |
1,3847 |
0,41 |
152 |
22,5 |
54,65 |
83,90 |
1,4976 |
0,45 |
133 |
17,6 |
60,46 |
88,32 |
1,6128 |
0,48 |
125 |
15,7 |
62,77 |
90,23 |
1,7467 |
0,52 |
101 |
13,8 |
69,79 |
92,06 |
2,0962 |
0,63 |
70 |
8 , 2 |
79,08 |
96,19 |
2,6204 |
0,78 |
47 |
7,9 |
86,04 |
96,96 |
2,9953 |
0,89 |
31 |
3,7 |
90,70 |
98,76 |
3,4940 |
1,04 |
16 |
6,1 |
95,07 |
98,25 |
4,1930 |
1,25 |
9 |
72,0 |
97,02 |
92,83 |
При исследовании влияния концентрации мышьяка содержание
титана |
и серной кислоты в растворах было |
постоянным |
(3,35 г/л |
|
и 0,36 |
м о л ь / л , соответственно). |
Количество |
введенного |
мышьяка |
меняли |
от 1,0477 до 4,1930 г/л, |
что отвечало отношению As:Ti = |
||
= 0,31 — 1,25 г/г. Взаимодействие титана с арсенат-нонами происхо
дило при комнатной температуре. Осадки отстаивали 18 |
час, а |
затем отфильтровывали. С повышением отношения 'A s:Ti |
в рас |
творе выделение титана и мышьяка увеличивается, наиболее пол
ное осаждение мышьяка достигается |
при As :Ті = 0,89—1,04 |
|||||
(табл. 34). |
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а .35. Влияние кислотности раствора |
на |
выделение |
мышьяка |
|||
|
и титана в виде арсената титана |
|
|
|||
Содержание |
в растворе |
После осаждения соли, |
г/л |
Выделено в осадок, % |
||
Ті, г/л |
[H 2S O J - 10 = , |
[ Т і ] - 10= |
[As] - 10= |
Ті |
As |
|
моль/л |
||||||
9,38 |
5,1 |
10,9 |
2,3 |
|
98,83 |
99,76 |
9,38 |
10,2 |
21,8 |
5,3 |
|
97,67 |
99,45 |
9,38 |
30,6 |
85,8 |
13,0 |
|
90,85 |
98,65 |
9,38 |
51,0 |
140,4 |
33,0 |
|
86,03 |
96,61 |
10,95 |
5,1 |
3,7 |
4,1 |
|
99,66 |
99,58 |
10,95 |
10,2 |
11,5 |
4,2 |
|
98,94 |
99,56 |
10,95 |
30,6 |
48,4 |
10,5 |
|
95,58 |
98,92 |
10,95 |
57,1 |
78,0 |
21,7 |
|
92,88 |
97,78 |
94
Т а б л и ц а |
36. Зависимость |
выделения |
мышьяка и титана в виде арсената |
|||
|
титана от концентрации в растворе титана |
|
||||
Содержание в растворе, |
|
После осаждения |
Выделено |
в осадок. |
||
|
г / л |
As: Ti, |
соли, |
г / л |
|
с/о |
|
|
г / г |
|
|
|
|
[Til -10 |
[As] • 10 |
[Ті]- 10 = |
[A s] - 10 = |
Ті |
As |
|
8,0 |
8,38 |
1,04 |
1,9 |
5,6 |
97,51 |
93,32 |
33,5 |
34,95 |
1,04 |
10,9 |
14,6 |
96,74 |
95,82 |
44,7 |
46,55 |
1,04 |
14,0 |
16,7 |
96,73 |
96,27 |
93,8 |
97,8 |
1,04 |
85,8 |
13,0 |
90,85 |
98,66 |
8,0 |
7,18 |
0,89 |
3,9 |
4,6 |
95,15 |
93,52 |
33,5 |
29,92 |
0,89 |
18,7 |
6,1 |
94,41 |
97,94 |
44,7 |
39,93 |
0,89 |
26,5 |
5,5 |
94,06 |
98,61 |
109,5 |
97,8 |
0,89 |
43,4 |
10,5 |
95,5S |
98,92 |
Т а б л и ц а |
37. Результаты выделения мышьяка и титана в |
виде арсената |
||||
|
титана из сернокислых растворов |
при комнатной темпера |
||||
|
туре (Л) и при нагревании до 75—80 °С ( Б ) |
|
||||
Содержание |
|
После осаждения, г / л |
Выделено е осадок, % |
|||
As:Ti» |
|
|
|
|||
в растворе As, |
|
|
|
|||
г / г |
[Ті]- 10 = |
[As] - 10 = |
Ті |
As |
||
г / л |
||||||
|
||||||
|
|
|
А |
|
|
|
0,975 |
1,25 |
31,2 |
21,3 |
60,0 |
78,12 |
|
1,218 |
1,56 |
27,3 |
27,4 |
65,0 |
77,48 |
|
1,625 |
2,06 |
12,5 |
40,2 |
84,0 |
75,26 |
|
2,438 |
3,12 |
6,2 |
101,7 |
92,0 |
58,27 |
|
3,656 |
4,69 |
3,1 |
205,5 |
96,0 |
43,78 |
|
4,875 |
6,25 |
1,6 |
327,6 |
97,9 |
32,79 |
|
6,094 |
7,81 |
1,4 |
44S.4 |
98,2 |
26,41 |
|
7,313 |
9,37 |
1,3 |
572,8 |
98,4 |
21,68 |
|
|
|
|
Б |
|
|
|
1,076 |
1,25 |
34,3 |
23,3 |
60,14 |
78,30 |
|
1,346 |
1,56 |
25,0 |
39,2 |
71,01 |
70,88 |
|
1,794 |
2,06 |
12,5 |
64,8 |
85,51 |
63,88 |
|
2,691 |
3,12 |
5,8 |
143,2 |
93,30 |
46,79 |
|
4,037 |
4,69 |
3,4 |
263,8 |
96,01 |
34,66 |
|
5,383 |
6,25 |
2,3 |
395,7 |
97,28 |
26,43 |
|
6,728 |
7,81 |
1,9 |
550,1 |
97,83 |
18,28 |
|
8,074 |
9,37 |
1,7 |
700,9 |
98,02 |
13,19 |
|
П р и м е * |
а н и е. |
В рас творс 0.78 ( А |
и 0.861 г / л Ті |
(£). |
|
|
95-
Т а б л и ц а 38. Влияние времени отстаивания на выделение мышьяка в виде арсената титана
Содержание и рас тпорс |
A s : Т і , |
Время отстаи |
|
|
|||
Ті |
1 |
As |
[I-USO.,], |
[As]* 10 = , |
Выделено As |
||
г/г |
вания осадка» |
г/л |
и осадок, % |
||||
|
г/л |
|
моль/л |
|
час |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,96 |
|
2,646 |
0,24 |
0,89 |
0,0 |
5,5 |
97,92 |
2,96 |
|
2,646 |
0,24 |
0,89 |
0,5 |
4,0 |
98,48 |
2,96 |
|
2,646 |
0,24 |
0,89 |
1 |
3,7 |
98,59 |
2,96 |
|
2,646 |
0,24 |
0,89 |
2 |
3,6 |
98,65 |
2,96 |
|
2,646 |
0,24 |
0,89 |
4 |
3,5 |
98,66 |
2,96 |
|
2,646 |
0,24 |
0,89 |
18 |
3,4 |
98,76 |
2,96 |
|
2,646 |
0,24 |
0,89 |
24 |
3,4 |
98,79 |
3,12 |
|
3,25 |
0,16 |
1,04 |
0 , 0 |
9,9 |
96,95 |
3,12 |
|
3,25 |
0,16 |
1,04 |
0,5 |
7,5 |
97,69 |
3,12 |
|
3,25 |
0,16 |
1,04 |
1 |
6,5 |
98,01 |
3,12 |
|
3,25 |
0,16 |
1,04 |
2 |
6,1 |
98,09 |
3,12 |
|
3,25 |
0,16 |
1,04 |
4 |
6,1 |
98,11 |
3,12 |
|
3,25 |
0,16 |
1,04 |
18 |
5,6 |
98,25 |
3,12 |
|
3,25 |
0,16 |
1,04 |
24 |
5,7 |
98,21 |
Повышение концентрации серной кислоты в растворе на сте пень выделения мышьяка влияет незначительно, но оказывает
заметное действие |
на |
полноту осаждения титана. Практически |
полное выделение |
арсената титана достигается при концентрации |
|
в растворе серной |
кислоты 0,05 моль/л. Возможно выделять |
|
мышьяк из растворов в виде арсената титана с содержанием серной кислоты до 0,57 моль/л. При такой кислотности раствора осаждается свыше 97% мышьяка и 92% титана (табл. 35).
Исследовано влияние концентрации в растворах титана и мышьяка на выделение арсената титана. Опыты проводили таким
образом, |
что содержание |
в растворах титана и мышьяка меня |
|||||||
лось, |
но отношение As:Ti |
оставалось |
постоянным (0,89 — в одной |
||||||
серии |
опытов и |
1,04 — в другой). Время |
отстаивания |
и |
темпера |
||||
тура |
осаждения |
арсената |
титана соответствовали условиям опи |
||||||
санных |
опытов. |
Содержание |
H2S04 |
в растворе |
постоянное |
||||
(0,21 |
моль/л). Результаты |
(табл. |
36) |
свидетельствуют о |
том, что |
||||
при увеличении концентрации титана в растворе выделение мышьяка повышается, а титана практически не меняется при со
отношении As:Ті == 0,89 и уменьшается с увеличением |
концентра |
||||||
ции титана |
при |
As:Ті = 1,04. |
на |
выделение |
мышьяка |
||
Исследование |
влияния температуры |
||||||
и титана в |
виде арсената титана из сернокислых растворов |
про |
|||||
водили при |
комнатной температуре и |
нагревании |
растворов |
до |
|||
75—80°С, концентрация H2S04 в растворе 0,36 моль/л (табл. 37). |
|||||||
При комнатной температуре и при |
нагревании |
растворов с |
|||||
изменением |
молярного отношения A s:Ті = 1,25—9,37 |
увеличивает |
|||||
ся выделение титана в осадок, а осаждение |
мышьяка умепьшает- |
||||||
.96
ся. Нагревание растворов практически |
не влияет на |
выделение |
||
в осадок титана, |
но влияет на осаждение мышьяка. |
При |
нагре |
|
вании, очевидно, |
происходит гидролиз |
арсената титана, в |
резуль |
|
тате которого мышьяк частично переходит в раствор. Следова тельно, выделение мышьяка из раствора действием сульфата ти тана необходимо проводить при комнатной температуре.
Кинетику осаждения арсената титана в сернокислых раство рах изучали при молярном отношении As:Ti = l,04 и 0,89. Вы деление мышьяка происходит главным образом в первые часы после приливания к раствору мышьяковой кислоты сернокислого титана (табл. 38).
Определен состав арсената титана, выпадающего в сульфатных растворах, при концентрации серной кислоты 0,05 моль/л. Полу ченный аморфный, гидратный осадок промывали на фильтре смесью
ацетон — вода (1:1) |
до удаления сульфат-ионов. Хорошо отжатый |
|||||||
осадок переносили |
в стеклянный бюкс и высушивали в |
эксика |
||||||
торе над концентрированной |
серной |
кислотой. |
Высушенный до |
|||||
постоянной массы осадок |
анализировали на содержание в нем ти |
|||||||
тана и мышьяка. |
|
Ті02:As20 5:H20 |
в высушенном |
арсена- |
||||
Найденные отношения |
||||||||
те титана |
отвечают |
теоретическому |
соотношению между |
ними в |
||||
формуле |
4ТЮ2-As20 5- 13Н20 . |
Из данных |
химического |
анализа |
||||
соли видно, что Ti:As = 2. |
При взаимодействии |
титана с |
мышья |
|||||
ком в сернокислых |
растворах с концентрацией |
0,05 моль/л H2S04 |
||||||
образуется, очевидно, основная соль арсената титанила
TiOHAs04TiO (0Н)2-5Н20 . С повышением содержания в |
растворе |
|||
кислоты молярное отношение A s: Ті уменьшается, |
вероятно, |
за |
||
счет образования кислого арсената титанила. |
|
|
|
|
Таким образом, для выделения мышьяка из |
сульфатных |
рас |
||
творов в исследованных условиях можно использовать |
сернокис |
|||
лый титан, содержание которого в растворе должно |
быть в |
от |
||
ношении As:Ti = l,04 и 0,89 [38]. Выделение |
арсената |
титана в |
||
изученных условияхі достигается при концентрации серной кисло ты 0,3—0,5 моль/л. При этом осаждается свыше 98% мышьяка. Допустимая кислотность, при которой происходит образование арсенатов титана, значительно зависит от содержания и соотно шения в'растворе мышьяка и титана. При повышенном содержа нии мышьяка удается осуществить полное выделение арсената ти тана даже из растворов с концентрацией 2—4 моль/л H2S04 [39]. Выявленные условия образования арсената титана и послужили основой для разработки нового метода селективного удаления мышьяка из сернокислых растворов, содержащих цветные и ред кие металлы [41, 42].
Осуществление способа выделения мышьяка с применением солей титана из-за доступности осаждающего реагента и возмож
ности его регенерации не |
вызывает затруднений. |
Сущность это |
го способа состоит в том, |
что в сложные по составу мышьяксодер |
|
жащие сернокислые растворы добавляют раствор |
соли сульфата |
|
7 Заказ № 144 |
|
97 |
титана из расчета весового отношения As:Ті = 1:1 при кислотно сти раствора 0,2—0,35 моль/л с отстаиванием в течение 4—б час. Мышьяк из раствора выделяется практически нацело (более 98%). Для осаждения мышьяка с успехом может быть использо вана также свежеосажденная гидроокись титана.
Выделение арсената титана происходит в более кислой сре де, чем выделение арсенатов кальция и железа, что обеспечивает значительно большую селективность отделения мышьяка от желе за, меди, цинка, кадмия, рассеянных редких элементов и др. Важным преимуществом способа является также то, что осадок арсената титана может быть использован для извлечения мышья ка в полезном для народного хозяйства виде в сочетании с ре генерацией солей титана. Для этого свежеосажденный осадок арсената титана обрабатывается при нагревании в 5%-ном рас творе едкого натра. Нерастворимую часть, содержащую титан, отфильтровывают и растворяют в серной кислоте с перекисью водорода. Полученный раствор передается для осаждения мышья ка без специального окисления As111 из новой порции рас твора.
Использование арсенатного метода осаждения ниобия, тантала и титана из сернокислых растворов
При осаждении ниобия и тантала из сернокислых растворов мышьяковокислым натрием или мышьяковой кислотой выделяются арсенаты в широкой области концентраций серной кислоты. Ар-
сенат тантала образуется в более кислой среде, чем |
ниобий. |
|
При раздельном осаждении в исследованных условиях |
при кис |
|
лотности выше 7 моль/л H2S04 ниобий остается в растворе, в то |
||
время как тантал осаждается. Таким образом, |
возник |
вопрос о |
возможности получения обогащенных танталом |
продуктов в слу |
|
чае осаждения арсенатов ниобия и тантала из растворов с повы шенным содержанием серной кислоты. Для практической провер
ки этого положения были |
приготовлены сернокислые |
растЬоры |
|||||
ниобия и тантала по ранее |
описанному способу. |
Для |
исследова |
||||
ния использовали растворы, |
в которых |
отношение Nb20 5:Ta20 5 = |
|||||
= 13,8; |
2,0; 1,3. К |
растворам с возрастающим количеством серной |
|||||
кислоты |
добавляли |
мышьяковокислый |
натрий |
в твердом |
виде |
||
в количестве 4% к |
объему |
и осаждение |
производили |
при |
нагре |
||
вании до кипения.
Результаты опытов указывают, что при совместном осаждении
арсенатов ниобия и тантала имеет значение |
не только |
концент |
||
рация |
серной кислоты, но и содержание ниобия и тантала в рас |
|||
творе |
(табл. 39). Так, из раствора |
с соотношением Nb20 5:Ta20 5 = |
||
= 13,8 |
при концентрации 8,2 моль/л H2S04 |
получается |
продукт |
|
с отношением Nb20 5:Ta20 5= 1,6. |
При соотношении в |
растворе |
||
98
Т а б л и ц а |
39. Осаждение ниобия и тантала в сернокислых растворах |
||||
|
действием мышьяковокислого натрия |
|
|||
В исходном растворе, |
|
|
Извлечено |
в осадок, |
|
г - а т о м / л |
Молярное |
|
о' |
|
|
|
|
|
/О |
||
|
|
отношение |
[ H j S O J . |
|
ИЬ20 5с Та^Од» |
[Nb]- юз |
ГТа]- I0J |
N b ,0 6:T a2Os |
м о л ь / л |
Nb |
г / г |
|
|
Та |
|||
197 |
8,6 |
13,8 |
1,8 |
100 |
100 |
13,8 |
|
197 |
8,6 |
13,8 |
6,0 |
78,62 |
96,31 |
11,3 |
|
197 |
8,6 |
13,8 |
8,2 |
10,30 |
91,05 |
1,6 |
|
63 |
18,9 |
2,0 |
2,8 |
96,19 |
99,04 |
1,9 |
|
63 |
18,9 |
2,0 |
5,1 |
77,27 |
95,69 |
1,6 |
|
63 |
18,9 |
2,0 |
6 ,5 |
31,81 • |
87,55 |
0 ,7 |
|
63 |
18,9 |
2,0 |
6 ,9 |
11,96 |
87,55 |
0 ,3 |
|
63 |
18,9 |
2,0 |
10,8 |
— |
100,00 |
___ |
|
4 ,3 |
19,6 |
1,3 |
3 ,7 |
83,73 |
1,1 |
|
|
4 ,3 |
19,6 |
1.3 |
5 ,4 |
51,55 |
100,00 |
0 ,7 |
- |
4 ,3 |
19,6 |
1,3 |
6 ,5 |
38,40 |
100,00 |
0 ,5 |
|
4 ,3 |
19,6 |
1,3 |
8,2 |
16,95 |
100,00 |
0,2 |
|
4 ,3 |
19,6 |
1,3 |
9 ,9 |
12,45 |
95 ,3 9 |
0,2 |
|
4 ,3 |
19,6 |
1,3 |
10,8 |
— |
— |
|
|
П р и » і е ч а к и с , |
В первых трех с>пытах в |
10 0 м л раствс>ра добавля іи 4 а мышья- |
|||||
копокисло го натрия, |
в остальных в 50 |
м л — .2 г . |
|
|
|
||
Nb2O5:Ta2O5 = 2,0 |
и концентрации 6,9 моль/л H2S04 выделен про |
||||||
дукт состава Nb20 5:Та2О5 = 0,'3. Из |
растворов с |
повышенным |
со |
||||
держанием тантала (Nb20 5:Ta20 5= 1,3) арсенат тантала осаждается
практически нацело даже при концентрации |
8,2 м о л ь / л |
H2S04. |
||
При этом получается обогащенный |
танталом |
продукт |
с |
соотно |
шением Nb20 5:Ta20 5= 1:4,4— 1:5,5. |
В лучшем |
случае |
с |
осадком |
тантала захватывается из раствора до 10—13% ниобия. Меньшее соосаждение ниобия наблюдается, когда выделение тантала про изводится при достаточном избытке кислоты и более высоком со держании тантала в растворе. Полного отделения тантала от ниобия мышьяковокислым натрием только за счет повышения кислотности растворов достигнуть не удается. Последующие ис следования в этом направлении относятся к выяснению возмож ности получения обогащенных танталом продуктов из титан- тантал-ниобийсодержащих растворов с повышенной кислотностью.
В литературе не приводится данных для того, чтобы сделать исчерпывающие выводы о влиянии различных факторов на про цесс осаждения арсената титана в кислой среде. Это обстоятель ство и побудило провести исследования по установлению ряда концентрационных границ образования арсената титана. Резуль таты опытов показали, что существенное влияние на количествен ное извлечение титана в осадок в виде арсената титана оказы вают: концентрация серной кислоты, содержание титана в рас творе, количество вводимого осадителя, продолжительность отста-
7* |
99 |
Рис. 52. Осаждение титана из сернокислых растізцров действием мышь |
||||
яковой кислоты в зависимости от количества осадителя (а), концен |
||||
трации титана (б), концентрации серной кислоты (в) |
и |
от времени |
||
отстаивания (г). |
|
|
|
|
а — в растворе 6 .2 5 -1 0 —3 г-атом/л Ті н 2 моль/л H .SOj |
(1 — без нагревания, |
|||
2 — при нагревании до кипения); |
7 моль/л H 2S 04; |
|||
б — осаждение из раствора с нагреванием; кислотность |
||||
ТІО. :A s .O s = l: 1,5; |
|
(в; I |
— без нагре |
|
в, г — в растворе 6 ,2 5 -1 0 —1 г-атом/л Ті; |
ТЮ2: As.O b= I : i .5 |
|||
вания, 2 — при нагревании до кипения; |
г — кислотность: 1 — 2; |
2 — 4,1; |
||
3 — 4,7 моль/л H .S 0 2). |
|
|
|
|
ивания осадков до начала фильтрования. Полученные данные по выделению арсената титана в зависимости от количества вводи мой мышьяковой кислоты приведены в виде кривых на рис. 52, а. Как видно, с увеличением добавок мышьяковой кислоты извлече ние титана возрастает и достигает максимального значения в изу ченных условиях при молярном отношении As20 8:Ti02= l,5 —2. При малом содержании мышьяка в растворе в арсенатный осадок извлекается всего лишь 5—14% титана от исходного содержания его в растворе.
Кинетика осаждения титана из арсенатных растворов дана на
рис. 52, г. В зависимости от содержания титана |
в |
растворе |
ос |
||
новное его количество выпадает в виде арсената через |
4—5 час. |
||||
Равновесное состояние в системе устанавливается |
через 20 |
час. |
|||
Нагревание растворов незначительно влияет на |
осаждение |
арсе- |
|||
натов титана, что видно из сравнения кривых |
на |
рис. |
52, |
а, |
б. |
100 |
|
|
|
|
|
I