Способ растворения сульфида кобальта Советский патент 1992 года по МПК G01N1/28 G01N31/00 

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

Известны способы определения кобальта, связанного с минералами-носителями в меднр-никелевых рудах: с магнетитом, пирротином, пентландитом, сложными сульфи- да ми.

Способы основаны на селективном переводе в раствор соответствующих минералов-носителей и определении кобальта, 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 кобальта определяют по голубой окраске, возникающей после обработки смеси двух сульфидов раствором тиомочевины в диметилформа- миде при нагревании.

Известны также способы, позволяющие разделить металлический кобальт и его оксид с помощью тиционата аммония в метаноле; сульфата меди, а также способ, позволяющий отделить сульфат и оксид кобальта от ферритов с помощью азотнокислого раствора нитрата аммония в присутствии активированного угля.

Большинство известных способов носят частный характер, применимы для малокомпонентных 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 соеСО

с

о ю о

динений кобальта разного типа, а именно отделение сульфида от оксидных соединений - сочетания, характерного для кобальт- содержащих 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 для 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 кобальта в присутствии его кислородсодержащих соединений, преимущественно для его последующего определения, 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 встряхиванием 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 фаз и иметь солевой состав, не мешающий последующему атомно-абсорбционному определению кобальта. v ...

В результате проведенных исследований найдена сложная окислительно-кисл от- ная система: H2O2-HCI-HNQ3-H20, обеспечивающая необходимую для перево-г да в раствор сульфидов 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, %: 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

с известными техническими решениями, содержащими подобные признаки, показал, что при общей известности применения царской водки, а также пероксида водорода в концентрированной кислой среде для полного, но не селективного растворения соединений кобальта поставленная цель может быть достигнута только при предлагаемой совокупности взаимосвязанных

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

Пример. Осуществление предлагаемого способа.

Навеску пробы 0,1 г помещают в коническую колбу вместимостью 250 см , приливают 100 см предварительно нагретой до кипения смеси, содержащей 40 см 30%-но- го раствора пероксида водорода, 1 см хлористоводородной кислоты (пл. 1.19), 0,5 см3 азотной кислоты (пл. 1,4), 58,5 см воды. Колбу закрывают пробкой, закрепляют на встряхивателе типа BTL. Проводят встряхивание со скоростью примерно

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

Остаток оставляют для определения оксидных форм кобальта.

Фильтрат упаривают до объема 15 см3, при этом пероксид водорода разрушается.

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

1.1 .Определениесульфидного кобальта

методом атомно-абсорбционной спектроскопии на приборе AAS-3.

К фильтрату приливают 40 см3 1 %-ного

раствора хлористоводородной кислоты. Кислый раствор переводят в мерную колбу

вместимостью 100 см3, доводят до метки 1%-ным раствором хлористоводородной кислоты. В растворе определяют сульфидный кобальт на приборе AAS-3 при длине волны А, 240,7 нм.

Рассчитываю-, массовую долю кобальта, %:

% Со-а-в«,

где а0 - массовая дол я кобал ьта в контрол ь- ном растворе, %;

а - массовая доля кобальта в исследуе- - мом растворе, %:

Показания прибора соответствуют массовой доле данного элемента (в процентах). В табл, 1 приведены сравнительные данные, характеризующие известный и

/Ф; J

предлагаемый способы определения сульфидов.

Как видно из приведенных данных, известный способ преследует цель растворе- ния одного сульфида кобальта, а предлагаемый способ - селективное растворение сульфида кобальта в присутствии его кислородсодержащих соединений.

В табл. 2 приведены результаты опытов при всех значениях заявляемых интервалов концентраций. Выход за нижний предел не обеспечивает полного перевода сульфида кобальта в раствор, выход за верхний предел обеспечивает полный перевод, но нет эффекта селективного разделения фаз из-за значительного недопустимого в ХФА растворения кислородсодержащих соединений кобальта.

Этот эффект достигается для смеси пе- роксида водорода, хлористовдородной и азотной кислот, а также воды в соотношении от 35:0,75:0.25:64 до 45:1,25:0,75:58 соответственно.

Предлагаемый селективный растворитель обладает эффектом разделения соед- линений кобальта, прост в работе, пероксид водорода легко разрушается, солевая концентрация пригодна для атомно-абсорбци- онного определения кобальта.

Все это, а также исключение из работы органических растворителей позволяют улучшить условия труда.

Помимо состава реагента для полноты растворения сульфидов кобальта и практического нерастворения его кислородсодер- жащих соединений важную роль играет температурный режим и время обработки.

В табл. 3 приведены режимы селективного перевода в раствор сульфида кобальта в присутствии его кислородсодержащих со- единений.

Наиболее удобным и обеспечивающим эффект разделения кобальтовых соединений является режим изменения температуры от кипения до комнатной. Такой режим дает достаточную энергию для разрушения сульфидов, гарантирует отсутствие сильного вскипания в процессе окисления, прост в работе.

Весь процесс растворения проходит при встряхивании пробы с реагентом, что обеспечивает смывание частиц свежей порцией реагента и не создает избыточную концентрацию ионов около частиц пробы.

Правильность и надежность предлагаемого способа подтверждены анализом смесей (табл. 4), методом введено-найдено (табл. 5), межметодическим контролем с привлечением микроскопического и рентге- нофазового анализа (табл. 6).

В табл. 4 приведены результаты смесей препаратов кобальта.

б табл. 5 приведены результаты определения сульфидного кобальта в присутствии его кислородсодержащих соединении в промышленных образцах предлагаемым способом.

Sr не более 0,10 для массовой доли кобальта 1%.

В табл. 6 приведены результаты определения фазового состава штейнов и шлаков.

Способ принят для практического использования в лаборатории изучения вещественного состава в Гинцветмете с целью аналитического контроля технологических процессов.

Практически получены новыче данные в области ХФА соединений кобальта - элемента, очень важного для развития отечественной промышленности.

Формула изобретения

Способ растворения сульфида кобальта путем обработки селективным растворителем, содержащим пероксид водорода, соляную и азотную кислоты и воду, преимущественно для последующего определения кобальта, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности растворения по отношению к кислородсодержащим соединениям кобальта, используют селективный растворитель при следующих содержаниях компонентов, об.%:

Пероксид водорода 35-45

Соляная кислота0,75-1,25

Азотная кислота0,25-0,75

ВодаОстальное

и процесс растворения проводят при встряхивании и охлаждении пробы от температуры кипения в течение 55-65 мин.

Та бл и ца 1

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.

Показатели

Известный

ра фаз

H202 + HCI

или

HCI + НМОз (3;1)

Нагрев до растворения

Растворение сульфида кобальта, всех других соединений кобальта, втом числе СоО; СозСм; СоО РегОз

Степень перехода в раствор. % Со$

Кислородсодержащие соединения кобальта

100 100

Способ

Предлагаемый

H202 + HCI+H20 (35-45):(OJ5-1,25): (0,25-0,75): (53-65) Снижение температуры от 100°С до комнатной Сульфид кобальта количественно и селективно переходит в раствор в присутствии его кислородсодержащих соединений

95-100 .as: 10

Таблица 3

Та блица 4

Таблица 5

Таблицей