Способ растворения сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними кобальта в присутствии их кислородсодержащих соединений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК л 801 й 1/2 ПИСАН СВИДЕТЕЛ ЬСТВ АВТОРСКО но-исследоваеталлов "Гинц.Черняева и из руд ерера ФИДОВ ОРФНО В ПРИ- ЖАЩИХ ителя должна обессложной многокомть солевой состав, бсорбционному оп Композиция раство печить селекцию фаз в понентной системе, им не мешающий атомно-а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Государственный научтел ьский институт цвет н ых мветмет"(56) Филиппова Н,А, Фазовый анацветных металлов и продуктов ихботки.М; Химия, 1075, с.245,(54) СПОСОБ РАСТВОРЕНИЯ СУЛЬЖЕЛЕЗА, МЕДИ, НИКЕЛЯ И,ИЗОМСВЯЗАННОГО С НИМИ КОБАЛЬТАСУТСТВИИ ИХ КИСЛОРОДСОДЕРСОЕДИНЕНИЙ.Изобретение относится к аналитической химии, в частности.к области химического фазового анализа продуктов цветной и черной металлургии и может быть использовано в химической, геологической и металлургической промышленности.Целью изобретения является повышение селективности анализа по отношению к оксидам никеля и кобальта и улучшение условий труда за счет исключения горючих и токсичных органических растворителей,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе перевода в раствор сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними кобальта бромсодержащим реагентом в присутствии их кислородсодержащих соединений в каче-, стве реагента используют водный раствор, содержащий, мас.Д: бром 6,20-7,75; соля-ная кислота 0,9-1,1; хлорид калия 0,9-1,1 и ся к способам сеульфидов железа,связанного с ниихкислородсоромсодержащим использовано, с вности анализа и за счет исключерастворителей в пользуют водный бром 6,20-7,75; ота 0,9-1,1; хлокислота 0,05-0,15 робы реагентом 5-65 мин встряхи(57) Изобретение относит лектиеного растворения с меди, никеля и изоморфно ми кобальта в присутстви 1 держащих соединений б реагентом и может быть целью повышения селекти улучшения условий труда ния горючих и токсичных них, В качестве реагента ис раствор, содержащий мас хлористоводородная кисл рид калия 0,9-1,1; уксусная и процесс растворения и осуществляют в течение 5 ванием, 7 табл. 0,05-0,15 уксусная кислота, а обработку пробы реагентом осуществляют в течение 55-65 мин встряхиванием,При решении технической задачи ак- О цент был сделан на поиск смешанного реа- О гента, компоненты которого. должныобеспечить растворение сул ьфидов четы рехсметаллов - железа, никеля, кобальта, меди д и практически не затронуть их кислсродсодержащие соединения. Эта по существу задача многоэлементного фазового анализа, в котором набор исследуемых соединений очень большой (около 30),и надо найти усло- "ф ф вия, исключающие взаимное влияние компонентов.1691717 30 ванной водой, Остаток оставляют для определения оксидных форм железа, меди, никеля и кобальта., В фильтрат добавляют аммиак здля удаления брома, затем приливают 2 см серной 35 кислоты (1:1) и выпаривают до выделения паров оксида серы (И), выпаривание повто ряют два раза с азотной кислотой для уда ления бромид-иона, после чего охлаждак)т, приливают 10 см воды и выпаривают почти 40 досуха, Упаривание с водой повторяют с водой еще раз.После охлаждения приливают 40 см 1-ного раствора соляной кислоты, Солянокислый раствор переводят в мерную кол бу вместимостью 100 см, доводят до метки 1-ным раствором соляной кислоты. В растворе определяют сульфидную форму меди, никеля, железа и кобальта на приборе ААБ при Л=324 Я; 323,3; 372,0; 240,7 мм соот ветственно.Массовую долю железа, меди, никеля, кобальта в процентах рассчитывают; Ге, Си,ределечию железа, меди, никеля и кобальта. В результате проведенных исследований была найдена сложная окислительно-кислотно-солевая система; Вг 2-НС 1-КС 1-СНзСООНН 20, обеспечивающая необходимую для перевода в раствор сульфидов скорость их ,окисления и селекцию сульфидных и кислородсодержащих фаз.Композиция смешанного реагента обеспечивает селекцию фаз только при определенном режиме: допускается соотношение компонентов Ви-НС-КС-СНзСООН-Н 20, равное (6,20-7,75):(0.9-1,1):(0,9-1,1):(0,05- 0,15):(96-98) соответственно и встряхивание при комнатной температуре в течение 1 ч,П р и м е р, Навеску пробы 0,1 г поме,щают в коническую колбу вместимостью 250 см, приливают 100 см смеси, содержащей, ф;хлцрид калия 1; хлористоводород, ная кислота 1 ; уксусная кислота 0,1 и бром 7, Колбу закрывают пробкой, закреп- ляют на встряхивателе типа ВТ 3,Проводят встряхивание со скоростью 200 колебаний в минуту в течение 1 чфильтруют через лавсановое волокно, промывают два раза исходным растворителем без брома, два раза водой, затем слабым раствором аммиака до уничтожения следов брома на фильтре, а потом два раза дистиллирой 1, Со =- а-агде а, - массовая доля соответствующего элемента в процентах в контрольном растворе;а - массовая доля соответствующего элемента в процентах в исследуемом растворе,5 10 15 20 Остаток вместе с фильтром после выщелачивания помещают обратно в колбу, добавляют 12 см соляной кислоты и 12 смэ Д азотной кислоты, Содержимое колбы нагревают до полного растворения остатка, отфильтровывают лавсановое волокно через воронку и промывают водой, К раствору приливают 5 см серной кислоты (1:1) и вызпаривают до выделения паров оксида серы (И)., выпаривание повторяют 2 раза, приливают 10 см дистиллированной воды почтиздо полного удаления серной кислоты,После охлаждения приливают 40 см" 1;4-ного раствора соляной кислоты. Солянокислый раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см, доводят до меткиз1 ь-ным раствором соляной кислоты. В растворе определяют и рассчитывают оксидные формы железа, меди, никеля и кобальта на приборе ААЯ В табл, 1 приведены сравнительные данные, характеризующие известный(прототип) и предлагаемый способы растворения сульфидных фаз. Как видно из приведенных данных для бромирования можно использовать водную среду и повысить селективность извлечения фаз, так как удается одновременно и селективно извлечь сульфиды четырех элементов в присутствии большого количества их кислородсодержащих соединений,В табл. 2 приведены результаты опытов при всех значениях предлагаемых интервалов концентраций для всех компонентов смешанного реагента: брома, хлористоводородной кислоты, хлорида калия и воды, Концентрации для брома лимитированы степенью его растворения в водной среде, поэтому используется разумный избыток, обеспечивающий пополнение окислителя по мере его расходования, Таким образом, почти в два раза сокращается расход брома.Изменения в концентрации уксусной кислоты оказывают меньшее влияние на селекцию фаз в силу буферных свойств системы. Небольшие изменения в водной среде не нарушают селекцию фаз, а большие недопустимы, так как меняют солевую концентрацию реагента.Полученные данные показывают, что оптимальные результаты наблюдаются для смеси: соляная кислота, хлорид калия, бром, уксусная кислота, вода, содержащей компоненты в соотношении (6,20-7,75):(0,9- 1,1):(0,9-1,1):(0,05-0,15),Выход за нижний предел не обеспечивает достаточной селекции Фаз, т,е, нет полноты растворения сульфидов, а выход за верхний предел обеспечивает полноту растворения сульфидов, но при этом нарушает 1691717ся селективность из-за значительного, недопустимого в химическом фазовом анализерастворения сопутствующих фаэ,Полнота растворения при оптимальнойконцентрации реагентов достигается при 5перемешивании эа 55-65 мин при комнатной температуре. Отклонения по времени вту или другую сторону нарушает селективность разделения фаз, см,табл.З.Предлагаемый селективный растворитель по сравнению с известным обладаетновым качеством - обеспечивает полнотурастворения в водной среде большого количества простых и сложных сульфидов четырех элементов; меди, железа, никеля и 15кобальта-селективно по отношению к большому количеству их кислородсодержащих соединений,При этом столкнулись с более высокой .селекцией для водного смешанного реагента, чем для органического раствора брома,Так, например, степень перехода в эти растворы оксидов; МО, СоО, Соэ 04 составляет 0,0,9 и 26, 9, 17 соответственно.Правильность и надежность предлагаемого способа подтверждена анализом смесей (табл.4), методом введено-найдено, фазового анализа (табл.б), З.ОВ табл.6 приведены результаты определения сульфидов железа и цветных металлов путем перевода их в раствор с помощьюпредлагаемого растворителя и определенияатомно-абсорбционным методом, 35В табл,7 представлен статический обсчет получаемых результатов.Предлагаемый способ принят для прак-тического использования в лаборатории излучения вещественного состава Гинцветмета с целью контроля технологических плавок на содержание в них сульфидных оксидных составляющих. Благодаря улучшенным условиям труда и высокой селективности способ найдет широкое применение в аналитической службе цветной металлургии, в геологии, черной металлургии.Таким образом по сравнению с прототипом найден универсальный растворитель, который позволяет получить положительный эффект - в одной навеске определить сульфиды четырех элементов простым, про,изводительным способом, повысить селективность анализа и улучшить условия труда,Формула изобретения Способ растворения сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними кОЬдльтд в присутствии их кислО родс О" держащих соединений путем обработки селектиэным растворителем, содержащим бром, отличающийся тем,что,сцелью повышения селективности растворения сульфидов по отношению к оксидамникеля и кобальта и улучшения условий труда эа счет исключения горючих и токсичных растворителей, в качестве селективного растворителя используют водный раствор, содержащий дополнительно соляную и уксусную кислоты, хлорид калия при следующем их количестве, мас,: Бром 6,2-7,75 Соляная кислота 0,9-1,1 Хлорид калия 0,9-1,1 Уксусная кислота 0,05-0,15 и процесс растворения проводят при встряхивании в течение 55-65 мин,1691717 ТаблицаПоказа тегм Способ Прототип Предлагаеиый Н,О + Втэ + НС + КС + СНЗСООНВодная Снешанный растворитепьСпелаСпоношение компонентов Спирт + ВтэОрганическая е смтэнном растворителг в массовых процензкКоличество определяеныт эпментовКоличество внализируены навесокСелекция Фаэ 96; 7:1:1:О,74,515,5 1Одновреиенное извлечение сульфидовяелеэанеди, никеля, кобальта вприсутствии их кислородсодервацихсоединений Извлечение в разных на" веснах сульфидов яепеза неди, никеля, кобальта е присутствии их кисло"родсодеряшзнх соединении . Характер селекции фаз,Х отн. ; СупьфидыОкснды: НФОСо ОСот ОСцпГеОэ 90-10026917155 Таблица 2 С тепень переводав раствор, О отн. соединений хшлеСботношение конпонентов Конпоненты,Характерселекциифаэ Уксусная кислота Вода Хпоридкалия Брин ХгористоволородШЯ КИСгота Сульфидов 7 0,8 1 О 0 1 96 Р,О 0,8 90-95 10 0,1 1,0 7 го,9 г 1,0:О, 196 7; 1,0 г 1,0: О, 1:96 7 1,1 1,0 0,1 96 7 г 2:О:О 1:96 96 96 96 96 О, 0,10,1 0,1 1,0 1,0 1,0 1,О 0,9 1,О 1,17,0 7,0 7,0 7,0 95-100 10 95-100 10 7:1,0:0,8:0,1;967: 1,0: 0,9. О,1: 967:1,0;0,1;О 1;967:1,0:1,1:01:9671О; 1,2; О, 1 г 96 0,8 09 1,0 1,2 96 96 96 96 96 0,1 О, О, 0,1 О,1,0 1,0 1,0 1,О 1,0 7,0 7,0 ,0 7,0 7,0 Селективное разде ление фаз Нарушенаселекцияфаз 5 50 1,06,21 1,О 7,00 1,о 7,75 1,0 8,50 1,0 96 96 96 96 96 1,О 1,0 1,0 1,0 1,0 0,1 0,1 0,1 О, О,5,5: 1 О: 1,0:О 11 г 96 6,25: 1,0; 1,0:О, 1 г 96 7 00: 1,0; 1, О: 01: 96 7, 75: 1, ОО: О, 1: 96 8, 50: ,Юг О: О96 95-100 10 7,0:1,0:1,Ого:967,0 г 1 О:1,0:0,05;9670:,0;1,00,10 г 967,0:1,0:1,0:015 г 967,0: 1,0: 1, 0:0 20 967 О; 1,0: 1, Ого, 1 г 9117,0; 1,О: 1,0;О, 1 г 957,0:1,0,1 О:0 1 г 967,0: 10;1,О;0,1977,0: 10; 1,0:О, 1: 98 90-95 Селективное разделение Фаз 95-100 10 1 О 95-1001 О 10 7,00 7,00 7,ОР 7,00 7,00 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 1,О 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,О 1,0 1,0 1,0 1,0 1,О 1,0 1,О 1,0 1,О 1,0 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,1 О, О, О, 0,1 96 96 96 96 96 94 95 96 97 98 90" 100О09100 90-9510 95- 100 10 95-100 1 О 90-95 10 95-100 10 Нарушенаселекция фаз Селективное разде ление фаз Нарушена селекция Фаэ С влек ти зное разделение Фаз Нарушена селекция фаэ1691 1ТаблинаЗ Табли ца Примечание 58,3 57,3 16,4 17,6 Должно бытьнайдено 5,8 6,3 17,6 18,4 66,2 64,8 43,6 42,8 16,3 15,6 4,7 4,8 41,9 388 15,9 14,4 4,1 4 6 54,956 6й Таблица 5 Определяемаяформа, мг 10 лак с добавкой ГеЗО 4 РеО СцРеО Со Б Должно Найдебыть но Должно Найдебыть но Должно Наиде"быт ь но 6,2 6,3 4,2 5,8 64 7,8 6,8 5,1 3,6 15,6 15,7 6,6 6,6 544 54,58,1 606 621 59,1 597 9,9 12,8 12 9 58,9 12,1 щ59,6 11,7 64,9 67,5 68,9 67,0 24,4 24,5 Состав анализируемой смеси ГеЯ ГеБ ГеО, Ге 04 И 10 РедОЗеБ , СцРеЯ 4 Сц СцзБ; СцГеБ; Сц 5 ГеЯ 4;СцОСцзО СцО Ге Оз 13 Б (Н 1 Ге) ЯвУО 10 ГегОз Сод БЗСо О, СоЗ 04 Сульфидная Сц Ре И Со Оксидная Сц Ре Мд Со Суммарно Сц Ге М 1. Со1 ассовая доля соответствующегоэлемента, мг в форме Сульфидов Оксидов Сумма Железо41,939,7Железо11,812,111 едь22,622,0Железо11,610,8Никель26,024,4Кобальт50,852,0 М Е ДолжноНайде- Должно Найде" быть но быть ном1691717 Та бли ца 6 Проба, состав т Данные ХФА с использованием предлагаемого растворителя, Ъ РФА Микроскопического анализа Элемент Ре Ид Со Сцв форме Хая ькозин 50-60Хизлевудит 5Металл 10-15Оксиды елеза 15-20 Кез МеО Иео 0,07 41,80,05 3,60,06 00,18 45,4 5,06,20511,7 1,5о 410,712,6 Халькозин ОсноваХизлевудитМеталлШпинель Много Халькозин 60-70 Хизлевудит 15-го Оксиды 0,5 02 180 0,08 51,702 60 006 37О О 0,02 00,5 24)0 0,16 55,4 Халькозин ОсноваНар Хизлевудит Много МеО Металл Мео Иез О 6,3 ц,08 30,0МеО .0,8 5,5 0,06 2,411 е О 238 10 012 024,6 12,8 0,26 32,4 Халькозин ОсноваХизлевудит ЕстьМеталлОксиды железа Много Халькозин ОсноваХизлевудит ЕстьМеталлОксиды железа Много Таблица 7 ТОпределяемый компонент х 4 х (Р = О. 95) Объектанализамассоваядоля,ШлакРе 46,9сц 68Нд 6 ОСо 0,30Б 1,0 6,66 41,13 4765 4,36 Ь,41 0,64 7,05 666024 41,130,59 4765017 4,36 й 0,24, 641019 0,64+0,12 7,0510,11 0,264 0,632 0,187 о,гбо 0,205 0,127 0,119 0,04 002 0,01 0,06 0,03 0,19 0,02 Железо сульфидноеЖелезо оксидное Медь сульфиднаяНикель сульфидныйНикель оксидныйР. ШтейнРе О,бСц 56,9Жд 25,6Со 0,12Б 13,8 0,940,04 0,88 ф 0,04 1,84+0,02 3991+0,50 31,98+042 0065 0,053 0029 0 716 0,58 г 0,06 0,06 0,02 0,02 о,ог 094 0,88 1,84 39,91 31,98 11 11 9 11 10 Железо сульфидноеЖелезо оксидноеМедь сульфидная Никель сульфйдный Редактор Ю, Середа Заказ 3922 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ШтеГнРе (132Сц 47 4Ж,12 2Со 0 12Б 13,4ШтйнРе 06Сц 569М 25,6Со 0,12Б 13,8См сь шлакасо штейномРе 252Мх 123Со 0,12Сц ,32,0Б9,3 Составитель Г,ЦойТехред М.Моргентал Корректор С.Черни