Способ растворения сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними кобальта в присутствии их кислородсодержащих соединений Советский патент 1991 года по МПК G01N31/00 

сл

с

Изобретение относится к способам се- лектиеного растворения сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними кобальта в присутствии ихкислородсо- держащих соединений бромсодержащим реагентом и может быть использовано, с целью повышения селективности анализа и улучшения условий труда за счет исключения горючих и токсичных растворителей в них. В качестве реагента-используют водный раствор, содержащий мас%:бр6м 6,20-7,75, хлористоводородная кислота 0,9-1,1; хлорид калия 0,9-1,1; уксусная кислота 0,05-0,15 и процесс растворения пробы реагентом осуществляют в течение 55-65 мин встряхиванием. 7 табл. Ч

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 бромсодер- жащим реагентом в присутствии их кислородсодержащих соединений в качестве реагента используют водный раствор, содержащий, мас.%- бром 6,20-7,75; соляная кислота 0,9-1,1; хлорид калия 0,9-1,1 и

0,05-0,15 уксусная кислота, а обработку пробы реагентом осуществляют в течение 55-65 мин встряхиванием.

При решении технической задачи акцент был сделан на поиск смешанного реагента, компоненты которого должны обеспечить растворение сульфидов четырех металлов - железа, никеля, кобальта, меди и практически не затронуть их кислородсодержащие соединения. Эта по существу задача многоэлементного фазового анализа, в котором набор исследуемых соединений очень большой (около 30),и надо найти условия, исключающие взаимное влияние компонентов.

Композиция растворителя должна обеспечить селекцию фаз в сложной многокомпонентной системе, иметь солевой состав, не мешающий атомно-абсорбционному опо ю

VI VJ

ределению железа, меди, никеля и кобальта.

В результате проведенных исследований была найдена сложная окислительно-кислот- но-солевая система; Вг2-НС1-Ш-СНзСООН- Н20, 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 Вг2-НС1-КС1-СНзСООН-Н20, 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.

Пример. Навеску пробы 0,1 г помещают в коническую колбу вместимостью 250см3, приливают 100 см3 смеси, содержащей, %:хлорид калия 1; хлористоводород- ная кислота 1 ; уксусная кислота 0,1 и бром 7. Колбу закрывают пробкой, закреп- ляют на встряхивателе типа BTL,

Проводят встряхивание со скоростью 200 колебаний в минуту в течение 1 ч,.филь- труют через лавсановое волокно, промывают два раза исходным растворителем без брома, два раза водой, затем слабым раствором аммиака до уничтожения слбдов брома на фильтре, а потом два раза дистиллиро- ванной водой. Остаток оставляют для определения оксидных форм железа, меди, никеля и кобальта.

. В фильтрат добавляют аммиак для удаления брома, затем приливают 2 см серной кислоты (1:1) и выпаривают до выделения паров оксида серы (IV), выпаривание повторяют два раза с азотной кислотой для удаления бромид-иона, после чего охлаждают, приливают 10см3 воды и выпаривают почти 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 AAS- 3 при .8; 323,3; 372,0; 240,7 мм соот- ветственно.

Массовую долю железа, меди, никеля, кобальта в процентах рассчитывают: Fe, Си N1, Со а-а0,

где а0 - массовая доля соответствующего элемента в процентах в контрольном растворе;

а - массовая доля соответствующего элемента в процентах в исследуемом растворе.

Остаток вместе с фильтром после выщелачивания помещают обратно в колбу, добавляют 12 см соляной кислоты и 12 см азотной кислоты, Содержимое колбы нагревают до полного растворения остатка, отфильтровывают лавсановое волокно через воронку и промывают водой. К раствору приливают 5 см3 серной кислоты (1:1) и выпаривают до выделения паров оксида серы (IV), выпаривание повторяют 2 раза, приливают 10 см дистиллированной воды почти до полного удаления серной кислоты.

После охлаждения приливают 40 см 1 %-ного раствора соляной кислоты. Солянокислый раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см , доводят до метки 1 %-ным раствором соляной кислоты. В растворе определяют и рассчитывают оксидные формы железа, меди, никеля и кобальта на приборе AAS-3.

В табл. 1 приведены сравнительные данные, характеризующие известный(прото- тип) 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 кислородсодержщих 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, з 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 (б,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 нарушается селективность из-за значительного, недопустимого в химическом фазовом анализе растворения сопутствующих фаз.

Полнота растворения при оптимальной концентрации реагентов достигается при перемешивании за 55-65 мин при комнатной температуре. Отклонения по времени в ту или другую сторону нарушает селективность разделения фаз, см.табл.3.

Предлагаемый селективный раствори- тель по сравнению с известным обладает новым качеством - обеспечивает полноту растворения в водной среде большого количества простых и сложных сульфидов четырех элементов: меди, железа, никеля и кобальта-селективно по отношению к большому количеству их кислородсодержащих соединений.

При этом столкнулись с более высокой селекцией для водного смешанного реагён- та, чем для органического раствора брома. Так, например, степень перехода в эти растворы оксидов; NiO, CoO, Соз04 составляет 0,0, 9 и 26, 9, 17 соответственно.

Правильность и надежность предлагав- мого способа подтверждена анализом смесей (табл.4), методом введено-найдено (табл.5), межметодическим контролем с привлечением микроскопического и рентгено- фазового анализа (табл.6).

В табл.6 приведены результаты определения сульфидов железа и цветных металлов путем перевода их в раствор с помощью предлагаемого растворителя и определения атомно-абсорбционным методом.

В табл.7 представлен статический обсчет получаемых результатов.

Предлагаемый способ принят для практического использования в лаборатории излучения вещественного состава Гинцпетме- та 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, производительным способом, повысить селективность анализа и улучшить условия труда. Формула изобретения Способ растворения сульфидов железа, меди, никеля и изоморфно связанного с ними коЬальта в присутствии их кислородсодержащих соединений путем обработки селектизным растворителем, содержащим бром, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности растворения сульфидов по отношению к оксидамникеля и кобальта и улучшения условий труда за счет исключения горючих и токсичных растворителей, в качестве селективного раство- рителя используют водный раствор, содержащий дополнительно соляную и уксусную кислоты, хлорид калия при следующем их количестве, мас.%:

Бром6,2-7,75

Соляная кислота0,9-1,1

Хлорид калия0,9-1,1

Уксусная кислота0.05-0,15

и процесс растворения проводят при встряхивании в течение 55-65 мин.

71Ь5:15,5

14

Извлечение в разных навесках сульфидов железа, меди, никеля кобальта в присутствии их кисло- родсоде. соедине-

НИИ

/.О

1,0

0,1

96

0,9 1,0 1,1 1,

1,0 1,0 1.0 1,0

0,1 0,1 0,1 0,1

96 96 96

1,0 1,0- 1,0 1,0 1,0

0.8 0,9 1,0

1,1

,2

о,

0,1 0,1 0,1

0,1

96 96 96 96

96

1,0 1,0 1,0 1,0 I ,0

1,0 ,0 1,0 1,0 1,0

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

96 96

96 96 96

I ,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

о

0,05

о.ю

0,15

0,20

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

96 96 96 96 96 ЗЬ 95 96 97 98

96:7:1:1:0,1 Ц

1

Одновременное извлечение сульфидов железа, неди, никеля, кобальта в присутствии их кислородсодержащих соединений

Таблица

,8:1,0:0,1:96

,9:1,0:0,1:96 1,0:1,0:0,1:96 1,1:1,0:0,1:96 1,2:1,0:0,1:96

1,0:0,8:0,1:96 1,0:0,9:0,1:46 1,0:0,1:0,1:96 1,0:1,1:0,1:96

1,0:1,2:0,1:96

5:1,0:1,0:0,1:96

25:1,0:1,0:0,1:96

00:1,0:1,0:0,1:96

75:1,0:1.0:0,1:96

50:1,0:1,0:0,1:96

30-95

95-100 95-100

90-95 95-100

95-100

90-95 95-100

10

10 10

10 10

10

10 10

95-100 10

90-95 95-100

10

Нарушена селекция фаз

Селективное разделение фа Нарушена селекция фаз -it- Селективное разде1 ление фаз

Нарушена селекция фаз

Селективное разделение фаз Нарушена селекция фаз .

Селектив- ное разделе ние фаз

95-100

10 10

10

FeS, FeS2, FeO, Fe30, NiO Fe j, Cu FeSz, Cu5FeS, СиОГег03

Cu2S; CuFeS2; CuO; Cu20; CuO Fe 03

Ni3S2; (Ni, Fe), S8; NiO; NiO Fe203

Coj Sg CoO, CojO

Сульфидная

Си

ТаблицаЗ

16,4 17,6

5,8 6,3

43,6 42,8

4,7 4,8

15,9 14,4

§.

Железо

Й1,9 39,7 Железо

11,8 12,1 Медь

22,6 22,0 Железо

11,6 10,8 Никель

26,0 2М Кобальт

50,8 52,0..

58,3 57,3

17,6 18,4

66,2 64,8

16,3 15,6

41,9 38,8

54,9 56,6

Должно быть найдено

ii

Таблица5

6,36,2

15,7 15,6

6,66,6

9,99,9

12,912,8

24,5 24,4