Способ растворения сульфида кобальта

 

Изобретение относится к способам химического фазового анализа и может быть использовано при анализе продуктов цветной и черной металлургии. Цель изобретения - повышение селективности растворения по отношению к кислородсодержащим соединениям кобальта. Сущность изобретения заключается в обработке селективным растворителем, представляющим собой водный раствор, содержащий следующие количества компнентов, об.%: перокейд водорода 35-45; .Соляная кислота 0,75-1,25; азотная кислота 0,25-0,75. при встряхивании и охлаждении пробы от температуры кипения в течение 55-65 мин. 6 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

1 (21) 4725752/04 (22) 01.08.89 (46) 15.03.92, Бюл. М 10 (71) Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов "Гинцветмет" (72) Л.А, Мартынова и Н.В. Черняева (53) 543.062(088.8) ,56) Блок А.И. Качественный химический анализ. М.: Госхимиздат, 1952, с. 292. (54) СПОСОБ РАСТВОРЕНИЯ СУЛЬФИДА

КОБАЛЬТА, 57) Изобретение относится к способам химического фазового анализа и может быть

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к химическому фазовому анализу (ХФА) продуктов цветной и черной металлургии, и может быть использовано в химической, геологической и металлургической промышленности.

Известны способы определения кобальта, связанного с минералами-носителями в медно-никелевых рудах: с-магнетитом, пирротином. пентландитом, сложными сульфидами.

Способы основаны на селективном переводе в раствор соответствующих минералов-носителей и определении кббальта; связанного с этими минералами.

Однако данные способы неприменимы к анализу кобальтосодержащих продуктов, представленных самостоятельными минералами кобальта.

Известен способ качественного определения сульфида кобальта в присутствии сульфида никеля, в котором сульфид кобаль„„Я „„1719961 А1 (я)з 6 01 N 1/28, 31/00 использовано при анализе продуктов цветной и черной металлургии. Цель изобретения — повышение селективности растворения по отношению к кислородсодержащим соединениям кобальта. Сущность изобретения заключается в обработке селективным растворителем, представляющим собой водный раствор. содержащий следующие количества компнентов, обЯ; пероксид водорода 35-45; Соляная кислота

0,75-1,25; азотная кислота 0,25-0,75. при встряхивании и охлаждении пробы от температуры кипения в течение 55-65 мин. 6 табл. та определяют по голубой окраске, возникающей после обработки смеси двух сул ьфидов раствором тиомочевины в диметилформамиде при нагревании.

Известны также способы, позволяющие разделить. металлический кобальт и его оксид с помощью тиционата аммония в метавил ноле; сульфата меди, а также способ, О позволяющий отделить сульфат и оксид ко- Q .бальта or ферритов с помощью азотнокис- Ос лого раствора нитрата аммония в а присутствии активирован ного угля. бояьшинстео известных способов носят частный характер, применимы для малокомяеюей понентных систем, т.е. для ограниченного числа объектов, сами растворители часто сложные, органические и их использование может быть оправдано в исключительных случаях, Известные. малочисленные работы в области ХФА на соединения кобальта не рассматривают проблему разделения сое1719961 динений кобальта разного типа, а именно отделение сульфида от оксидных соединений — сочетания, характерного дпя кобальтсодержащих металлургических продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ полного растворения сульфида кобальта. основанный на использовании агрессивных растворителей (царская водка. пероксид водорода в . концентрированной кислой среде), Однако данный способ не пригоден дпя

ХФА, так как растворяет все соединения кобальта, селекция фаз отсутствует.

Цель изобретения — повышение селективности анализа по отношению к кислородсодержащим соединениям кобальта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу перевода сульфида кобальтаа в присутствии его кислородсодержащих соединений, преимущественно для его последующего on редепения, включающему обработку анализируемой пробы химическим реагентом, в качестве реагента используют водный раствор, содержащий, : пероксид водорода 35-45; хлористоводородная кислота 0,75-1,25 и азотная кислота

0,25-0,75. Обработку пробы реагентом. осуществляют в течение 55-65 мин встряхива-. нием при понижении температуры от кипения до комнатной.

Сущность изобретения состоит в. нахождении нового селективного растворителя для сульфидов кобальта, не затрагивающего его кислородсодержащих соединений (оксидов и ферритов).

Композиция растворителя должна обеспечить селекцию фаэ и иметь солевой состав, не мешающий последующему атомно-абсорбционному определению кобальта.

В результате проведенных. исследований найдена сложная окислительно-кислотн а я система: Н202-HCI-НМОЗ-Н20, обеспечивающая необходимую для перево да в раствор супьфидов кобальта скорость их окисления и селекцию сульфидных и кислородсодержащих руд.

Найденная композиция смешанного реагента обеспечивает селекцию фаз только при определенном режиме. Допускается следующее соотношение компнентов в водном растворе реагента, ф пероксид водорода 35-45; хлористоводородная кислота

0,75-1,25 и азотная кислота 0,25-0,75, при этом обработку пробы реагентом осуществляют в течение 55-65 мин встряхиванием при понижении температуры от кипения до комнатной.

Сопоставительный анализ отличительных признаков предлагаемого изобретения

r; известными техническими решениями, содержащими подобные признаки, показал, что при .общей известности применения

"царской водки", а также пероксида водоро5 да в концентрированной кислой среде для полного, но не селективного растворения соединений кобальта поставленная цель может быть достигнута только при предлагаемой совокупности взаимосвязанных

10 признаков (ингредиентный и количественный состав реагента при регламентированных условиях переведения в раствор);

Пример 1 ° Осуществление предлагаемого способа.

15 Навеску пробы 0,1 г помещают в коническую колбу вместимостью 250 см, прилиз вают 100 см предварительно нагретой до кипения смеси, сссержещее 40 см 30 -нсго раствора пероксида водорода, 1 см хло20 ристоводородной кислоты (пл. 1,19), 0,5 см з азотной кислоты (пл. 1,4), 58,5 см воды. з

Колбу закрывают пробкой, закрепляют на встряхивателе типа BTL. Проводят встряхивание со скоростью примерно

25 200 колебаний в 1 мин в течение 1 ч. Нерастворившийся остаток отфильтровывают через бумажный фильтр ипи лавсановое волокно, промывают 2 раза исходным растворителем, а затем 3 раза дистиллирован30 ной водой.

Остаток оставляют для определения оксидных форм кобальта, Фильтрат упаривают до объема 15 см, з при этом пероксид водорода разрушается.

35 В фильтрате определяют сульфидный кобальт методом атомно-абсорбционной спектроскопии на приборе AAS-3 либо комплексно-метрическим методом.

1 1. Определение сульфидного кобальта

40 методом атомно-абсорбционной спектроскопии на приборе AAS-З.

К фильтрату приливают 40 см 1 -ного раствора хлористоводородной кислоты.

Кислый раствор переводят в мерную колбу

45 вместимостью 100 см,. доводят до метки

17-ным раствором хлористоводородной кислоты. В растворе определяют сульфидный кобальт на приборе AAS-3 при длине волны 1240,7 нм.

50 Рассчитываю. массовую долю кобальта, я Со а-ар, где ао — массовая доля кобальта в контрольном растворе, Я;

55 а — массовая доля кобальта в исследуемом растворе, 7ь:

Показания прибора соответствуют массовой доле данного элемента (в процентах).

В табл, 1 приведены сравнительные данные, характеризующие известный и

1719961 предлагаемый способы определения суль- Весь процесс растворения проходит фидов. при встряхивании пробы с реагентом, что

Как видно иэ приведенных данных, из- обеспечивает омывание частиц свежей порвестный способ преследует цель растворе- циейреагентаинесоздаетизбыточнуюконния одного сульфида кобальта, а 5 центрацию ионов околочастиц пробы. предлагаемый способ — селективное рас- Правильность и надежность предлагаетворение сульфида кобальта в присутствии мого способа подтверждены анализом смеего кислородсодержащих соединений, сей (табл. 4), методом ."введено-найдено"

В табл. 2 приведены результаты опытов (табл. 5), межметодическим контролем с, при всех значениях заявляемых интервалов 10 привлечением микроскопического и рентгеконцентраций. Выход за нижний предел не нофазового анализа (табл. 6). обеспечивает полного перевода сульфида Втабл.4 приведены результатысмесей кобальта в раствор, выход за верхний пре- препаратов кобальта. дел обеспечивает полный перевод, но нет Втабл.5приведеныреэультатыопредеэффекта селективного разделения фаз из-за 15. ления сульфидного кобальта в присутствии значительного недопустимого в ХФА рас- его кислородсодержащих соединений в творения кислородсодержащих соедине- промышленных образцах предлагаемым ний кобальта. способом.

Этот эффект достигается для смеси пе- Sr не более 0,10 для массовой доли короксида водорода, хлористовдородной-и 20 бальта >1 . азотной кислот, а также воды в соотноше- 8 табл. 6 приведены результаты опредении от 35:0,75:0,25:64 до 45:1,25:0,75:58 со- ления фазового состава штейнов и шлаков. ответственно. Способ принят для практического исПредлагаемый селективный раствори- пользования в лаборатории изучения вещетель обладает эффектом разделения соед- 25 ственного состава в Гинцветмете с целью линенийкобальта,проствработе,пероксид аналитического контроля технологических

° водорода легко разрушается, солевая кон- процессов, центрация пригодна для атомно-абсорбци- Практически получены новыче данные в онного определения кобальта. области ХФА соединений ко альта — элеВсе это, а также исключение из работы 30 мента, очень важного для раэви-ия отечесторганических растворителей позволяют венной промышленности. улучшить условия труда. Формула изобретения

Помимо состава реагента для полноты Способ растворения сульфида кобальта растворения сульфидов кобальта и практи- путем обработки селыктивным растворитеческого нерастворения его кислородсодер- 35 lleM, содержащим пероксид ва эрода, соляжащих соединений важную роль играет ную и азотную кислоты и воду, температурный режим и время обработки. преимущественно для последующего опреB табл. 3 приведены режимы селектив- деления кобальта, отл и ч а ю щи йся тем, ного перевода в раствор сульфида кобальта что, с целью повышения селективности расв присутствии его кислородсодержащих со- 40 творения по отношению к кислородсодерединений. жащим соединениям кобальта, используют

Наиболее удобным и обеспечивающим селективный растворитель при следующих эффект разделения кобальтовых соедине- содержаниях компонентов, об.g: ний является режим изменения температу- Пероксид водорода 35-45 ры от кипения до комнатной. Такой режим 45 Соляная кислота 0,75-1,25 дает достаточную энергию для разрушения Азотная кислота 0,25-0,75 сульфидов, гарантирует отсутствие сильно- Вода Остальное го вскипания в процессе окисления, прост в и процесс растворения проводят при встряработе. хивании и охлаждении пробы от температу50 ры кипения в течение 55-65 мин.

1719961

Таблица 1

Способ

Показатели

Известный

П е агаемый

Н202+ HCl или

HCI+ НМОз (Э:1)

Нагрев до растворения

H2(h+ НС! +Н20

35-45): (0,75-.1,25): (0,25-0,75) . (53-65)

Снижение температуры от

100оС до комнатной

Сульфид кобальта количественно и селективно переходит в раствор в присутствии его. кислородсодержащих соединений

Реагент

Температура

Селекция фаз

Растворение сульфида кобальта, всех других соединений кобальта, в том числе

СоО; Соз04; СоО ° РеиОз

Степень перехода в раствор. $ CoS

Кислородсодержащие соединения кобальта

95-100

100

100

Таблмка2

Селекция фаэ

Соотновемиа кампементее Наоэ>661з

Оэз О обД

Степень перевода ° раствор, отмД, соеднменнд кобалфта

KC»>O»elm>

1 авОЕ ОС1 ао

« сульфмдоа кнслородФодерз>авмк

68,56

63>50

38,50

53 30

ЬЭ,So

59>00

58.75

38,50

58>25

58,ßo

59>06

58.75

58>50

58,25

S8,00

58,5О

58,50 с14

- «>>) AID сlо

»t0

95 - 100 с10

40 1,60

4o l,oo

ЬО 1,00

58,50 Ьозз>оозо>50з58;56

58>50 Ьоз I 00>6,54358>50

58,54 Ьозl,ООзО>50>58,50

0 50

0,50

0>50

30 1,00

35 1>00

40 l>00

45 1.00

50 1,00

4О 0,,50

40 о,75

4о 1,00 40 1,25 . 40 1,56

40 . 100

40 l,40

4О 1,06

4о l,46

40 1>00

40 1,00

4,30

0,50

0>50

О 56

4.54

0,50

0 30

o>5Î

0, 50

0,50

0,00

0>25

0>50

0,75

1>00

0 50

0,50

36з1 з 0,5: 68,50

33зlзо>5:63>50

Ьозlз0,5>58>50

45зl>0,5>53,50

50зlзО, 50з48,50

40зо>50зо>56:59>DO

40з0,75з0,50з58,75

44зl>00зо>50>58,50

Ьоз1>25з4,50>58,25

Ьоз!>50з6,50з58.00

Ьозз>0>0з59>00 *

40з1.6з0,25з58,75

40з1,ОзО.SO:58, SO

Ьоз1,0з0,75з58,25

40 1 >4 1 >06>58 00

40 1 > Оозо,50>58,50

46>1,00;0 50:58>50 с95 .

95 " 104

95 - 146

95 - 100

100, с95 . 95! 100

95 - 100

95 10D

100 с95

95 100

95 - 100 95 - 100 .14О

Нет эффекта разделения

Селектиеное разделение фаэ

Нет эффекта разделения

То ве

Салектнвное разделение фаэ

Hot эффекта разделения

Селективное разделение фаз

Нет эффекта разделения

Селективное разделение фаэ

Таблица 3

171996i

Характер селекций фаз сульфида кобальта кислородсодержаих сое инений

Время,. мин:

45-55

N 10

95-100

55-65

<10

hf0

95-100

< 90-95

65-75

Температура, С:

90-100

"..6 10

95- 100

10024

<10

?f0

> 100

Характер контакта соединения с реагентом отстаивание

<90

>10

5 10 встряхивание

95-100

Таблице 4

Режимы обработки смешанным реаген-. том

Степень перевода кобальта в раствор, отн;

Нет сел ективного разделения фаз

Селективное разделение фаз

Нарушена селекция фаз

Отсутствует селекция фаз

Селективное разделение фаз

Отсутствует селекция фаз

Нарушена селекция фаз

Селективное разделе ние фаз

1719961

Таблица 5

Таблица6

Проба> сос тав, 4

Данные

ХФА> иас.доля, иг микроскопического анамза, об.2 элеиент Со е 0»0»е

Втейны 1г 476

Ре 19,7

Со 51>2 н1 0,57

s 26,4 SiO 2,13

А10ОЬ 5,7

1г .478

Fe 19>3

Оо 47,5

Ni 0,64

s 27,5

siog 5>36

Щпаки

1г 478

Сулвфнд состава

Сулзфиды 80 -90

Оксиды 10 - 15

50 0

1,2

51,2 (Co ° i, >9 Ь основа неизвестной

Не8

НеО

X. фазы - мало

46,9

Сулзфиды 90- 95 Сулзфид состава (Со,si,Få)988 основа неизвестной

Оксиды 5" 10

0,6

47 ° 3 фазы - мало

Сулъфиды 15 -20

5,0

Вюстит - вероятен

Фаялнт -основа

Не8

9,9

НеО

Оксиды калева

25 -30

Ф

Неизвестной Фазы мало

Fe 39,7 со 1.5,0

Ni 0,02

14,9

Фаялнт 50- 60 °

МРСА:Со 1О в Фаялите .и вюстнте

s 3>94

SiO 15>5

Н 476

Fe 39,1

Сульфиды 15- 20 Вюстит - вероятен

0,2

Не8

Фаялит " основа

Оксиды юелеза

25 -30

Фаялнт 50-60

Неизвестной фазы Со 16,8

SiO 14 3

ALSO, 8>6

16,6

16,8 мало МРСА:Со ".10 в фаялите и вюстите

Составитель Л. Мартынова

Редактор М. Петрова Техред М.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Заказ 767 Тираж Подписное ., ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101