Патент на изобретение №2193013

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИСМУТА ГАЛЛОВОКИСЛОГО ОСНОВНОГО

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам получения солей висмута. Раствор галловой кислоты получают добавлением щелочного реагента к воде, содержащей кристаллы галловой кислоты, до рН 4-7. К полученному раствору добавляют висмутсодержащий раствор. Мольное отношение галловой кислоты к висмуту равно 1,0-1,2. Концентрация свободной азотной кислоты в растворе 0,1-0,6 моль/л. Температура процесса 15-90^oС. Результат способа: упрощение процесса, повышение степени извлечения висмута в конечный продукт и повышение удельной поверхности продукта. 1табл.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а конкретно к способам переработки висмутсодержащих материалов с получением соединений висмута.

Известен способ получения висмута галловокислого основного путем растворения кристаллического нитрата висмута в разбавленной уксусной кислоте (пл. 1,041 г/см³), разбавлении полученного раствора (1:1) водой, осаждении из раствора гидроксида висмута добавлением к нему аммиака, фильтрации, промывки осадка, перемешивании осадка с водой, добавлении к смеси галловой кислоты, синтез висмута галловокислого основного при нагревании на водяной бане, фильтрации продукта и его сушки при 60-70^oС (М.М. Кацнельсон. Приготовление синтетических химико-фармацевтических препаратов. Практические работы для химиков, медиков, фармацевтов. Л.: Госхимтехиздат, 1933. – С. 184-185).

Недостатком способа является сложность процесса, связанная с использованием в качестве исходного соединения дорогостоящего нитрата висмута, уксусной кислоты, а также необходимость предварительного синтеза гидроксида висмута.

Известен способ получения висмута галловокислого основного путем обработки висмута углекислого основного небольшим избытком галловой кислоты в присутствии воды до образования пасты, помещении пасты в кипящую воду и ее перемешивании, фильтрации продукта, его промывки водой и сушки при 30-35^o

Недостатком способа является загрязненность продукта исходным соединением вследствие низкой реакционной способности висмута углекислого основного.

Известен способ получения висмута галловокислого основного путем растворения 10 частей висмута азотно-кислого основного в 15 частях азотной кислоты (пл. 1,3 г/см³), нагревании полученного раствора до 70^oС, добавлении к нему горячего концентрированного раствора галловой кислоты, промывки полученного осадка горячей водой и сушки продукта при 33-40^oС (Ю. Швицер. Производство химико-фармацевтических и техно-химических препаратов. М.; Л.: ОНТИ, 1934. – С.221-222).

Недостатками способа является сложность процесса, связанная с необходимостью предварительного нагревания растворов висмута и галловой кислоты, а также низкая степень извлечения висмута в конечный продукт, вследствие высокой концентрации свободной азотной кислоты в маточном растворе.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения висмута галловокислого основного путем добавления в нагретый до 60^oС водный раствор галловой кислоты при перемешивании раствора азотно-кислого висмута, промывки осадка висмута галловокислого основного декантацией водой, фильтрации продукта, промывки его на фильтре водой, нагретой до 30-40^oС, и сушки продукта при 40-50^oС (Н.З. Сингаловский. Соли редких и цветных металлов. Л.: Госхимиздат, 1932. – С.147-164).

Недостатками способа является сложность, связанная с необходимостью растворения галловой кислоты в воде при температуре 60^oС, низкая степень извлечения висмута в конечный продукт вследствие высокой концентрации свободной азотной кислоты в маточном растворе, а также низкая удельная поверхность получаемого продукта, которая характеризует его реакционную способность.

Целью заявляемого изобретения является упрощение процесса, повышение степени извлечения висмута в конечный продукт, а также повышение удельной поверхности продукта.

Указанная цель достигается тем, что в заявляемом способе получения висмута галловокислого основного, включающем получение водного раствора галловой кислоты, добавление к нему при перемешивании раствора висмута азотно-кислого с получением висмута галловокислого основного, его промывку водой и сушку, получение раствора галловой кислоты осуществляют путем добавления к воде, содержащей кристаллы галловой кислоты, щелочного реагента до рН раствора, равного 4-7, а осаждение висмута галловокислого основного проводят при молярном отношении галловой кислоты к висмуту, равном 1,0-1,2, концентрации свободной азотной кислоты в растворе 0,1-0,6 моль/л и температуре процесса 15-90^oС.

Новым является получение раствора галловой кислоты путем добавления к воде, содержащей кристаллы галловой кислоты, щелочного реагента до рН раствора, равного 4-7, осаждение висмута галловокислого основного при молярном отношении галловой кислоты к висмуту, равном 1,0-1,2, концентрации свободной азотной кислоты в растворе 0,1-0,6 моль/л и температуре процесса 15-90^oС.

Получение раствора галловой кислоты путем добавления к воде, содержащей кристаллы галловой кислоты, щелочного реагента до рН раствора, равного 4-7, позволяет устранить необходимость нагревания водной смеси галловой кислоты до 60^oС, а также поддерживать на стадии осаждения висмута галловокислого основного концентрацию свободной азотной кислоты 0,1-0,6 моль/л, что позволяет получать продукт с высокой удельной поверхностью. В случае рН раствора менее 4 галловая кислота растворяется не полностью, а при рН более 7 возможно ее разложение.

Осаждение висмута галловокислого основного при молярном отношении галловой кислоты к висмуту, равном 1,0-1,2, концентрации свободной азотной кислоты в растворе 0,1-0,6 моль/л и температуре процесса 15-90^oС позволяет повысить выход висмута в конечный продукт и получать его с высокой удельной поверхностью. При молярном отношении галловой кислоты к висмуту менее 1,0 продукт содержит в виде примеси висмут нитрат основной, а увеличение данного отношения более 1,2, не улучшая качество продукта, приводит к дополнительному расходу дорогостоящего реагента – галловой кислоты. При концентрации свободной азотной кислоты в растворе более 0,6 моль/л выход висмута в конечный продукт не превышает 98%, а его удельная поверхность низка. В случае, когда концентрация свободной кислоты в растворе менее 0,1 моль/л, получаемый продукт плохо фильтруется, что резко (в 3-5 раз) снижает производительность процесса. Проведение процесса при температуре менее 15^оС, не улучшая качество продукта, требует дополнительных затрат на охлаждение раствора, а повышение температуры более 90^oС наряду со снижением удельной поверхности продукта требует дополнительных энергозатрат.

Получение висмута галловокислого основного по предлагаемому способу позволяет упростить процесс, повысить степень извлечения висмута в конечный продукт, а также получать продукт с требуемой удельной поверхностью.

Условия и результаты опытов приведены в таблице, а сравнение разработанного способа и прототипа проведено на примерах 1 и 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1 (опыт 8). В 1,2 л деионизованной воды добавляют 90,2 г галловой кислоты при температуре 25^oС и при перемешивании добавляют 0,30 л водного раствора аммиака с концентрацией 2,0 моль/л до полного растворения кристаллов галловой кислоты (рН раствора равно 6). К полученному раствору добавляют одновременно 0,25 л висмутсодержащего раствора (с концентрацией висмута 418 г/л, свободной азотной кислоты 80 г/л), 0,50 л водного раствора аммиака (с концентрацией 2,0 моль/л) и перемешивают смесь в течение 1 ч при температуре 25^oС (молярное отношение галловой кислоты к висмуту равно 1,06). Маточный раствор в количестве 2,1 л с концентрацией висмута 0,020 г/л и свободной азотной кислоты 0,2 моль/л отделяют от осадка декантацией, сбрасывают осадок на нутч-фильтр и промывают 2,5 л деионизованной воды. Висмут галловокислый основной переносят на противень из нержавеющей стали и сушат при температуре 90^oС в течение 4 ч. Получают 205 г висмута галловокислого основного с содержанием висмута 50,8%. Прямое извлечение висмута в продукт составляет 99,96%. Удельная поверхность продукта равна 20,2 м²/г.

Пример 2 (условия прототипа для сравнения). В 1,2 л деионизованной воды добавляют 90,2 г галловой кислоты, нагревают смесь до 60^oС и при перемешивании растворяют кристаллы галловой кислоты. К полученному раствору галловой кислоты добавляют 0,25 л висмутсодержащего раствора состава, аналогичного примеру 1, 0,80 л деионизованной воды и перемешивают смесь в течение 1 ч. Маточный раствор в количестве 2,1 л с концентрацией висмута 0,63 г/л и свободной азотной кислоты 0,8 моль/л отделяют от осадка декантацией, сбрасывают осадок на нутч-фильтр и осуществляют промывку, сушку висмута галловокислого основного как указано в примере 1. Получают 203 г висмута галловокислого основного с содержанием висмута 50,8%. Прямое извлечение висмута в продукт составляет 98,73%. Удельная поверхность продукта равна 4,8 ²/г.

Из примеров 1, 2 и таблицы видно, что благодаря отличительным признакам достигается указанная цель.

Проведенные опытно-промышленные испытания способа на ОАО “Редметфарм” г. Новосибирск показали, что по сравнению с прототипом заявляемый способ позволяет:
1) упростить процесс, устранив операцию нагревания раствора на стадии получения раствора галловой кислоты;
2) повысить степень извлечения висмута в конечный продукт с 98,73 до 99,96%;
3) получить продукт с высокой удельной поверхностью, необходимый современной промышленности.

Формула изобретения

Способ получения висмута галловокислого основного, включающий получение водного раствора галловой кислоты, добавление к нему при перемешивании раствора висмута азотно-кислого, промывку полученного осадка водой и его сушку, отличающийся тем, что раствор галловой кислоты получают при добавлении к воде, содержащей кристаллы галловой кислоты, водного раствора щелочного реагента до рН 4-7, а осаждение висмута галловокислого основного проводят при молярном отношении галловой кислоты к висмуту, равном 1,0-1,2, концентрации свободной азотной кислоты в растворе 0,1-0,6 моль/л и температуре процесса 15-90^oС.

РИСУНКИ