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.