Патент на изобретение №2359915

(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ МЫШЬЯКА (V), СОДЕРЖАЩИХСЯ В ПРОДУКТАХ ЩЕЛОЧНОЙ ДЕТОКСИКАЦИИ ЛЮИЗИТА, В СОЕДИНЕНИЯ МЫШЬЯКА (III)

(57) Реферат:

Изобретение относится к химической технологии, в частности к переработке и производству мышьяксодержащей продукции. Способ восстановления соединений мышьяка (V), содержащихся в продуктах щелочного гидролиза люизита, включает последовательное введение в подкисленный раствор реакционной массы йодида калия или натрия в количестве 10±0,2% от того, которое требуется на полное восстановление мышьяковой кислоты в соединения мышьяка (III) и аскорбиновой кислоты или гидразина в количестве, необходимом на полное восстановление соединений мышьяка (V) в соединения мышьяка (III). Процесс восстановления проводят в течение 0,5-2 часов при температуре 60-70°С и перемешивании системы. Способ обеспечивает восстановление соединений мышьяка (V) при сокращении нежелательных примесей в очищаемой системе и может найти применение при исследовании, проведении технологических операций, связанных не только с переработкой реакционных масс люизита, но и различных шламов металлургических производств, содержащих в своем составе мышьяк. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области получения материалов для народного хозяйства, в частности оксида мышьяка (III), являющегося исходным веществом для синтеза различных мышьяксодержащих соединений. Сырьевой базой для получения оксида мышьяка могут служить продукты щелочной детоксикации люизита – (жидкие реакционные массы) или их высушенные формы (арсенит натрия гидролизный). В состав реакционных масс входят арсенит, арсенат и хлорид натрия, избыток щелочи, нерастворимые в воде вещества, вода и ряд других компонентов. Для упрощения технологического процесса разделения этой сложной многокомпонентной системы желательно иметь соединения мышьяка в одной степени окисления, равной трем. Это требует проведения процесса восстановления соединений мышьяка (V) в соединения мышьяка (III).

Известен способ восстановления соединений мышьяка (V) в соединения мышьяка (III) диоксидом серы или гипосульфитом натрия (см. Г.Шарло, Методы аналитической химии. Изд-во «Химия», М., 1965, с.725).

Недостатком способа применительно к продуктам щелочного гидролиза является введение в систему серосодержащих соединений, влияющих на качество оксида мышьяка, получаемого из реакционных масс.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ восстановления арсенатов йодидом калия в среде серной кислоты (см. В.Ф.Гиллебранд, Г.Э.Лендель, Г.А.Брайт, Д.И.Гофман. Практическое руководство по неорганическому анализу. Изд-во «Химия», М. 1966, с.304).

Недостатком способа является введение в систему значительного количества восстановителя (KJ) и образование вследствие его окисления эквимолекулярных количеств йода, который необходимо выводить из системы экстракцией, сорбцией или химическими реагентами.

Изобретение направлено на разработку способа восстановления соединений мышьяка (V), обеспечивающего минимизацию нежелательных примесей в системе.

Поставленная задача решается тем, что в способе восстановления соединений мышьяка (V), включающем подкисление раствора и введение в систему йодида натрия или калия в качестве восстановителя, последний берется в количествах в 10-500 раз меньших, чем в прототипе, а для связывания образующегося йода в систему дополнительно вводится второй восстановитель – аскорбиновая кислота или гидразин. Кроме того, для увеличения скорости процесса восстановления, его проводят при перемешивании и нагревании системы до 60-70°С.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что систему (раствор реакционной массы), содержащую мышьяк в форме арсената натрия, подвергают закислению соляной кислотой до рН среды не менее 1 для перевода арсената натрия в соединение с большей окислительной способностью – мышьяковую кислоту:

Далее, при перемешивании и нагревании системы, к ней последовательно добавляют первый восстановитель, используя в качестве него йодиды калия или натрия:

Верхний концентрационный предел вводимого восстановителя фактически может быть равен тому количеству, которое необходимо на полное восстановление мышьяковой кислоты. Однако в целях минимизации отрицательного эффекта вводимых дополнительных компонентов к объектам исследования, количество восстановителя берут меньшим эквимолекулярного, оптимально в 10-500 раз. Причем меньшая концентрационная граница вводимого восстановителя обуславливается только уменьшением скорости процесса. Так, при введении восстановителя в количестве менее 0,2% от того, которое необходимо на полное восстановление As(V), время проведения процесса начинает превышать 3 часа, что неудобно в технологическом плане. Увеличение же концентрации вводимого йодида для сохранения полноты проведения процесса восстановления As(V) обеспечивают путем повторного возврата йодид-ионов в реакционную систему, что достигается введением в систему второго восстановителя – аскорбиновой кислоты (С₆Н₈О₆) или гидразина, который обеспечивает превращение образующегося йода в йодид-ионы, обуславливая наличие такого количества повторных циклов восстановления, при которых реализуется полный переход соединений мышьяка (V) в соединения мышьяка (III):

При создании таких условий, количество J^– в системе оказывается практически неизменным и фактически первый восстановитель (йодид) начинает выполнять функции катализатора, обеспечивая достаточно высокую скорость процесса восстановления мышьяковой кислоты вторым восстановителем, что можно отобразить следующими уравнениями:

Именно такой операцией – введением двух восстановителей – мы решаем поставленные задачи, с одной стороны, минимизацию количества вводимого йодид-иона, а с другой, выведение из системы йода, образующегося в ходе процесса.

Формула изобретения

1. Способ восстановления соединений мышьяка (V) в соединения мышьяка (III), включающий добавление при перемешивании системы, содержащей мышьяк (V), восстановителя – йодида калия или натрия в кислой среде, отличающийся тем, что в систему вводят дополнительный восстановитель – аскорбиновую кислоту или гидразин в эквимолекулярном количестве, при этом количество йодида берется меньше эквимолекулярного значения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что йодиды берут в количестве в 10-500 раз меньше эквимолекулярного количества.

3. Способ восстановления соединений мышьяка (V) по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут при нагревания системы при температуре 60-70°С.