АР09260092 «Получение осмиевых концентратов путём направленного формирования крадов в экстракционных системах»

Руководитель проекта –Бочевская Елена Геннадьевна

Актуальность: Казахстан является обладателем уникального Жезказганского месторождения сульфидных медных руд, в которых осмий более чем на 99% представлен стабильным радиогенным изотопом Os-187, образующимся в результате b-распада одного из изотопов рения, отношение содержаний этих металлов Re:Os в этих рудах колеблется от 1:450-600. Радиогенный осмий находится в исходном сырье в ультрамикроконцентрациях и остается малоизученным элементом в технологическом плане. Для разработки эффективных технологических схем извлечения радиогенного осмия из промпродуктов необходимы сведения как о формах нахождения осмия в исходном продукте, так и данные о поведении и химических превращениях наиболее вероятных форм нахождения осмия в процессе переработки осмийсодержащего сырья. В настоящее время крайне ограничены и противоречивы сведения о поведении осмия при экстракционном извлечении рения из промывной серной кислоты. В связи с этим актуальной задачей являются исследования по химии осмия и его поведению в некоторых процессах переработки осмийсодержащего сырья и целенаправленному концентрированию его в крадах (твердой взвеси, накапливающейся на границе раздела водной и органической фаз, а также и в каждой из этих фаз), продуктах переработки промывной серной кислоты на рений.

Цель: Установление форм нахождения осмия в серно- и солянокислых средах и изучение их поведения в экстракционных системах с рекомендациями по условиям проведения процесса с крадообразованием.

Ожидаемые и достигнутые результаты за 2021 год

Ожидаемые результаты за 2021 год

– проведение критического анализа литературных данных и установление форм нахождения осмия в серно- и солянокислых средах и изучение их поведения в экстракционных системах.

Достигнутые результаты за 2021 год

Анализ литературных данных показал, что в системах OsO4-H2O-SO2 и OsO4-H2O-SO2-H2SO4 происходит образование целого ряда сульфитокомплексов осмия (VI). Областью существования сульфитокомплекса осмия (VI) состава [OsO2(SO3)2(H2O)2]2- являются растворы с концентрацией серной кислоты от 0,1 до 0,5 моль/дм3 H2SO4. Для комплексов                             [OsO2(SO3)4-x(H2O)x]-6+2x и [OsO2(SO3)4-x(HSO3)x]n-6+x область существования лежит в пределах от 0,5 до 3,0 моль/дм3 по H2SO4. Экстракция сульфитокомплексов осмия (VI) сильно зависит как от их форм нахождения, так и концентрации серной кислоты в водной фазе.

Рассмотрено поведение и химические превращения осмия в системе OsO4-H2O-SO2-H2SO4-Cl-. Концентрация хлорид-ионов менялась от 1 до 30 г/дм3 введением хлорида натрия NaCl. Установлено, что в сульфитно-сульфатных растворах, содержащих 1-1,5 г/дм3 хлорид-ионов, наряду с сульфитокомплексами осмия (VI) образуются нейтральные или заряженные аквахлоридные комплексы осмия (VI): [OsCl4(OH)x(H2O)2-x]-2+x или [OsCl3(OH)z(H2O)3-z]1-z. С ростом концентрации хлорид-ионов, времени и температуры выдержки растворов содержание аквахлоркомплексов Os (VI) увеличивается.

Изучено влияние природы разбавителей на извлечение осмия из сернокислых растворов экстракцией ТОА. Используемые разбавители можно расположить по увеличению их экстракционной способности в следующий ряд: керосин (ВР*=-1) < н-гексан (ВР*=-0,4) < толуол (ВР*=1,8) < бензол (ВР*=2,3). Из этой зависимости выпадают четыреххлористый углерод CCl4 и нитробензол. По-видимому, для них взаимодействие с экстрагентом и экстрагируемым комплексом не скомпенсированы. Значительное увеличение диэлектрической постоянной нитробензола ведет к образованию более прочных связей между молекулами разбавителя и экстрагента. При этом активность экстрагента падает, экстракция ухудшается.

Установлена экстракционная способность солей аминов в ряду вторичные амины – третичные амины – ЧАО. Обнаружено, что при экстракции сульфитокомплекса [OsO2(SO3)2(H2O)2]2- происходит обращение последовательности экстракционной способности солей аминов, что объясняется влиянием как индукционных, так и стерических эффектов заместителей, присоединенных непосредственно к атому азота. Показано, что в ряду третичных аминов нормального строения и солей ЧАО с ростом углеводородной цепочки увеличивается их экстракционная способность. Предложены уравнения, описывающие зависимость коэффициента распределения осмия от параметра ВР*. Выданы рекомендации по условиям проведения процесса экстракции с крадообразованием.

Члены исследовательской группы:

  1. Абишева Зинеш Садыровна ORCID: 0000-0002-4506-0694, SCOPUS: 6601954283 Web of science: O-8453-2017
  2. Бочевская Елена Геннадьевна ORCID: 0000-0001-5413-6446, SCOPUS: 55769857600, Web of science: O-4998-2017
  3. Загородняя Алина Николаевна ORCID: 0000-0002-8252-8954, SCOPUS:6506066896, Web of science: O-4246-2017
  4. Агапова Людмила Яковлевна ORCID: 0000-0001-9180-7296, SCOPUS: 6701611976, Web of science: P-9774-2017
  5. Шарипова Айнаш Сугурбековна ORCID: 0000-0002-2618-9521, SCOPUS: 6602713885, Web of science: W-7605-2018
  6. Килибаева Салиха Казбагамбетовна ORCID: 0000-0002-4188-3642, SCOPUS: 55788499700, Web of science: W-7789-2018
  7. Яхияева Жансая Ергалиевна ORCID: 0000-0002-5261-523X, SCOPUS: 56471831600, Web of science: AAW-7920-2020
  8. Линник Ксения Александровна ORCID: 0000-0002-0683-1409, SCOPUS: 57203801597, Web of science:W-7573-2018
  9. Саргелова Эльмира Абдихаликовна ORCID: 0000-0002-3239-6594, SCOPUS: 56574401800, Web of science: AAW-7908-2020

Список публикаций и патентов: не запланированы на 2021 год.

АР09260092 «Получение осмиевых концентратов путём направленного формирования крадов в экстракционных системах»

Руководитель проекта – Бочевская Елена Геннадьевна

Актуальность: Казахстан является обладателем уникального Жезказганского месторождения сульфидных медных руд, в которых осмий более чем на 99% представлен стабильным радиогенным изотопом Os-187, образующимся в результате b-распада одного из изотопов рения, отношение содержаний этих металлов Re:Os в этих рудах колеблется от 1:450-600. Радиогенный осмий находится в исходном сырье в ультрамикроконцентрациях и остается малоизученным элементом в технологическом плане. Для разработки эффективных технологических схем извлечения радиогенного осмия из промпродуктов необходимы сведения как о формах нахождения осмия в исходном продукте, так и данные о поведении и химических превращениях наиболее вероятных форм нахождения осмия в процессе переработки осмийсодержащего сырья. В настоящее время крайне ограничены и противоречивы сведения о поведении осмия при экстракционном извлечении рения из промывной серной кислоты. В связи с этим актуальной задачей являются исследования по химии осмия и его поведению в некоторых процессах переработки осмийсодержащего сырья и целенаправленному концентрированию его в крадах (твердой взвеси, накапливающейся на границе раздела водной и органической фаз, а также и в каждой из этих фаз), продуктах переработки промывной серной кислоты на рений.

Цель: Установление форм нахождения осмия в аммиачно-сульфатно-хлоридных системах и разработка способов его выделения из растворов в виде крадов.

Ожидаемые и достигнутые результаты за 2022 год

Ожидаемые результаты за 2022 год

– установление форм нахождения осмия в аммиачно-сульфатно-хлоридных системах и разработка способов его выделения из растворов в виде крадов.

Достигнутые результаты за 2022 год

Рассмотрено поведение ОsO4 в системе NH4OH- (NH4)2SO4 – H2SO4 – H2O, которая имитирует маточные растворы от твердофазной реэкстракции рения. Выявлено, что OsO4 при реэкстракции количественно переходит в форму осмиамат-иона [OsO3N]–, который в сернокислых растворах разлагается с образованием ОsO4 и комплексного сульфата осмия [OsO2(OH)2(SO4)]2-.

В аммиачно-сульфатных растворах происходит внутрисферное замещение молекул воды и сульфито-лигандов в исходных сульфитокомплексах на аммиак с образованием растворимых форм [OsO2(SO3)2(NH3)2]2-, [OsO2(SO3)3(NH3)]4-. Кроме того, происходит процесс восстановления Os (VI) до Os (IV) с образованием нерастворимых соединений (NH4)8[Os2O2(SO3)6(NH3)2]. В растворах присутствуют полимеризованные аммиачно-сульфитные комплексы осмия (VI) и осмия (IV). Растворимые аммиачно-сульфитные комплексы осмия (VI) в сернокислых растворах превращаются в нерастворимые соединения: (NH4)2[OsO2(SO4)2(NH3)2], OsO2∙H2O и сульфитно-сульфатные комплексы Os (VI) с мостиковыми сульфито-лигандами. Данные по формам нахождения осмия в аммиачно-сульфатно-хлоридной системе носят ограниченный характер. При взаимодействии гексахлоросмеата [OsCl6]2-с концентрированной серной кислотой образуются сульфатокомплексы осмия (IV) в форме M4[Os2O2(SO4)4∙H2O, где М – NH4+, Na+, K+, Rb+, Cs+ и (C8H17)3NH+. Синтезированные сульфатокомплексы (IV) устойчивы в сернокислых растворах. В слабощелочной среде осмат-ион [OsO2(OH4)]2- реагирует с NH4Cl с образованием труднорастворимой соли Фреми, в состав которой входят 4 аммино-группы-[OsO2(NH3)4]Cl2.

Изучены условия химических превращений в системе NH4OH – (NH4)2SO4 – H2SO4 – H2O различных сульфитокомплексов осмия (VI) ([OsO2(SO3)2(H2O)2]2-, [OsO2(SO3)4-x(H2O)x]-6+2x, [OsO2(HSO3)x(SO3)4-x]n-6+x) в новые соединения. Условия образования и состав комплексов зависят от исходной формы сульфитокомплексов осмия. Производные сульфитокомплексов осмия (VI): аммиачные и сернокислые выделены в индивидуальном состоянии и изучены комплексом физико-химических методов исследования.

Предложено несколько способов выделения осмия в виде крадов изаммиачно-сульфатных растворов: осаждение осмия из растворов подкислением серной кислотой при нагревании; предварительное отделение основного количества содержащегося в растворах рения в виде соли [Zn(NH3)4](ReO4)2 с последующим осаждением осмия серной кислотой и проведение жидкофазной реэкстракции рения. Исследован вещественный состав крадов.

Члены исследовательской группы:

1. Бочевская Елена Геннадьевна ORCID: 0000-0001-5413-6446, SCOPUS: 55769857600, Web of Science: O-4998-2017;

2. Шарипова Айнаш Сугурбековна ORCID: 0000-0002-2618-9521, SCOPUS: 6602713885, Web of Science: W-7605-2018;

3. Килибаева Салиха Казбагамбетовна ORCID: 0000-0002-4188-3642, SCOPUS: 55788499700, Web of Science: W-7789-2018;

4. Яхияева Жансая Ергалиевна ORCID: 0000-0002-5261-523X, SCOPUS: 56471831600, Web of science: AAW-7920-2020;

5. Линник Ксения Александровна ORCID: 0000-0002-0683-1409, SCOPUS: 57203801597, Web of science: W-7573-2018;

6. Саргелова Эльмира Абдихаликовна ORCID: 0000-0002-3239-6594, SCOPUS: 56574401800, Web of science: AAW-7908-2020.

Список публикаций и патентов:

1. Бочевская Е.Г., Абишева З.С., Шарипова А.С., Саргелова Э.А. Образование осмийсодержащих межфазных взвесей при экстракции рения из промывной кислоты медного производства // Известия НАН РК. Серия химии и технологии. – 2022. – № 3 – С. 42-56.

Privacy Policy Proudly powered by WordPress