Получение таллиевого концентрата

Для получения достаточно богатого таллиевого концентрата обычно сочетают различные способы: осаждение малорастворимых соединений (Tl(ОН)₃, Tl₂S, TlCl и др.), очистку раствора от примесей выделением их в осадок, концентрирование таллия в растворе и отделение примесей экстракцией и сорбцией, цементацию цинковой пылью или амальгамой. Выбор применяемых процессов для получения таллиевого концентрата зависит от концентрации таллия в растворе и от состава примесей.

Очистка от примесей. Для очистки от тяжелых металлов – меди, цинка, кадмия – используют их способность образовывать малорастворимые карбонаты (карбонат Tl хорошо растворим). От примеси железа и мышьяка можно избавиться выделением в осадок арсената железа и гидрата окиси железа. Далее растворы идут на выделение Tl.

1) Гидролитический способ выделения Tl. Этот наиболее старый способ применяют для выделения таллия из бедных растворов (0,05-1 г/л Tl). Из растворов такой концентрации гидрат окиси Tl выделяется в интервале рН=2-4, что позволяет отделить таллий от основной массы Cd и Zn. Раствор предварительно очищается от железа и мышьяка, т.к. гидрат окиси железа и арсенат железа выделяются в том же интервале рН, что и Tl(ОН)₃. После очистки окисляют Tl⁺ до Tl³⁺ перманганатом калия при нагревании до 75 ⁰С.

3Tl₂SO₄ + 4KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 3Tl₂(SO₄)₃ + 4MnO₂ + 2K₂SO₄ +8H₂O.

После окисления раствор нейтрализуют до рН=2-4 при нагревании до 70-80 ⁰С и в результате гидролиза выделяется гидроокись таллия.

Tl₂(SO₄)₃ + 6H₂O = 2Tl(OH)₃ + 3H₂SO₄.

Для разложения гидратного осадка таллий необходимо вновь перевести в одновалентное состояние.

2) Для переработки первичного сырья применяются также осаждение хлорида, иодида, сульфида таллия, осаждение в виде хромата и бихромата таллия.

3) Способы цементации. Цементацией цинковой пылью получают губку, обогащенную таллием. Несмотря на то, что в соответствии с нормальными потенциалами таллий (-0,336 В) должен выделяться на цинке раньше кадмия (-0,403 В), при малых концентрациях Tl в растворе (<0,05 г/л) порядок цементации изменяется. Поэтому цементацию таллия цинковой пылью чаще всего применяют после отделения основной массы сопутствующих элементов (в том числе и кадмия). Цементацию ведут при рН=3-4, температуре 60 ⁰С и перемешивании.

Более полно, даже из бедных растворов, таллий цементриуется амальгамой цинка. Из нейтральных и кислых растворов таллий цементируется амальгамой вместе с Cd, Pb, Cu, Sn.

Fe, Ni, Co остаются в растворе. Полученную сложную амальгаму электролитически разлагают, последовательно выделяя Cd, Pb, Tl. Оставшуюся ртуть вновь используют для получения амальгамы. Недостаток этого способа – образование шлама амальгамы, связанное с присутствием в растворе окислителей и органических поверхностно-активных веществ.

Сорбционные и ионнообменные процессы

Для концентрирования и отделения от примесей бедных растворов таллия (<0,1 г/л Tl) могут быть использованы сорбция на поверхностно-активных веществах (активированный уголь и др.) и ионный обмен.

Сорбция на углях лучше всего происходит из щелочной среды при рН=8-12.

Для ионного обмена применяют катиониты типа КУ-1, который сорбирует таллий, а Zn, Cd, Se и др. смолой не сорбируются.

Экстракция таллия

Экстракционные способы получения очищенных концентрированных растворов таллия приобретают все большее значение, т.к. упрощают технологию производства и увеличивают извлечение таллия. Таллий экстрагируют в виде сольвата, в котором он находится в трехвалентной форме TlI₃^.ТБФ. Для этого предварительно ТБФ насыщают иодом. Растворимость иода в ТБФ » 500 г/л. Для регенерации экстрагента при реэкстракции вводится окислитель, который окисляет ионы иода до элементарного йода. Реэкстракцию ведут серной кислотой (» 350 г/л H₂SO₄) с добавкой перекиси водорода или азотной кислоты:

2TlI₃^.xТБФ + 3H₂SO₄ + 6HNO₃ = Tl₂(SO₄)₃ + 3(I₂^.xТБФ) + 6NO₂ + 6H₂O.

Изучено поведение ионов таллия при экстракции алкилфосфорными кислотами. Одновалентные соединения таллия не экстрагируются, а трехвалентные – практически количественно экстрагируются.

[Tl₂(SO₄)₃]_водн. + 8[HR₂PO₄]_орг. = 2[Tl(R₂PO₄)₃^.HR₂PO₄]_орг. + (3H₂SO₄)_водн.

Реэкстракция хорошо осуществляется растворами, содержащими ионы хлора, что объясняется устойчивостью комплексного иона [TlCl₄]^-.

Поиск по сайту: