способ очистки кислых растворов от кремния
Классы МПК: | C02F1/60 соединения кремния |
Автор(ы): | Чижевская С.В., Чекмарев А.М., Демидов И.В., Шапатин А.С. |
Патентообладатель(и): | Чижевская Светлана Владимировна |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-09-29 публикация патента:
20.04.1997 |
Использование: очистка кислых растворов от соединений кремния. Сущность изобретения: способ очистки кислых растворов от кремния включает обработку их при перемешивании кремнийорганических флокулянтом, выбранным из соединений класса органосиликонатов щелочных металлов или металлоорганосиликонатов щелочных металлов или их смесей. Флокулянт используют в виде 25-50% водных или водно-спиртовых растворов. Обработку ведут преимущественно при температуре 40-70oC и объемном соотношении обрабатываемый раствор: флокулянт, равном 1:0,0001-0,015. Образовавшийся гелеобразный кремнийсодержащий осадок отделяют от раствора фильтрованием или центрифугированием. 4 з.п.ф-лы.
Формула изобретения
1 1. Способ очистки кислых растворов от кремния, включающий обработку их при перемешивании кремнийсодержащим веществом и последующее отделение образовавшегося продукта от раствора, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего вещества используют кремнийорганический флокулянт, выбранный из соединений класса органосиликонатов щелочных металлов или металлоорганосиликонатов щелочных металлов или их смесей.2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что флокулянт используют в виде 25 50%-ных водных или водно-спиртовых растворов.2 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что очистку ведут при объемном соотношении обрабатываемый раствор: флокулянт, равном 1 0,0001 0,015.2 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку ведут при 40 70![способ очистки кислых растворов от кремния, патент № 2077506](/images/patents/395/2077200/186.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к гидрометаллургии решеток и цветных металлов и может быть использовано при подготовке растворов для экстракционного и сорбционного извлечения и разделения элементов, а также в тех случаях, когда требуется очистка кислых растворов от соединений кремния (производства глинозема особых марок, травильные растворы металлургических комбинатов, производство керамики, высокочистых соединений, переработка отработанного ядерного горючего и т.д.). Известно, что даже небольшие количества кремния (в виде кремниевой кислоты и/или ее полимерных форм) могут резко снижать отстаивание и фильтруемость пульп, приводить к образованию трудно расслаивающихся эмульсий, межфазных пленок и осадков при переработке растворов экстракционными методами и к "отравлению" смол при использовании сорбционных методов. Пороговой концентрацией полимеризации кремниевой кислоты в кислых растворах считается 0,1 г/л SiO2. Растворы с такой концентрацией и ниже, как правило, не подвержены осложнениям, связанным с образованием объемных, трудно фильтрующихся гелей кремниевой кислоты, стойких экстракционных эмульсий и позволяют обеспечить надлежащее качество конечного продукта. Известен способ очистки кислых растворов переработки отработанных твэлов. Такие растворы содержат иногда значительное количество кремния, перешедшего из примесей в металле, сплавов или накопленного за счет ядерных превращений, путем коагуляции его желатином или другими протеиновыми веществами [1]Способ обладает невысокой воспроизводимостью из-за непрерывно изменяющегося с течением времени состояния кремниевой кислоты в таких системах. Известен также способ очистки кислых растворов от кремния, включающий обработку их при повышенной температуре кремнеземсодержащим материалом, модифицированным соединениями класса алкилполисиликонатов или полиалкилгидридсилоксанов, сорбцию SiO2 и отделение сорбента от раствора фильтрованием [2]
Недостатком этого способа является его продолжительность, связанная с необходимостью предварительной подготовки сорбента, а также невозможность обескремнивания до величины менее 0,1 г/л SiO2 кислых растворов с исходным содержанием SiO2 более 1 г/л. Предлагаемый способ позволяет за меньшее время проводить глубокую очистку растворов с высоким исходным содержанием SiO2. Указанный результат достигается при использовании для флокуляции кремниевой кислоты других соединений кремния, а именно органосилоконатов щелочных металлов и металлоорганосиликонатов щелочных металлов или их смесей. Органосиликонаты щелочных металлов могут быть представлены общей формулой:
![способ очистки кислых растворов от кремния, патент № 2077506](/images/patents/395/2077506/2077506t.gif)
где R1 органический радикал, преимущественно метил, этил, пропил, изопропил, винил или фенил; М щелочной металл, преимущественно натрий или калий; n 1-7. Обобщенную формулу металлоорганосиликонатов щелочных металлов можно представить в виде:
![способ очистки кислых растворов от кремния, патент № 2077506](/images/patents/395/2077506/2077506-2t.gif)
где R1, Me и n cм. выше; R2 R1 или ОМе, а М - двух- или трехвалентный металл, преимущественно цинк, магний или алюминий. В последнем случае в структурной формуле соединения у центрального атома металла будут присутствовать три связи вместо двух. Например, одна из возможных формул алюмометилдиметилсиликоната натрия как представителя металлоорганосиликонатов:
![способ очистки кислых растворов от кремния, патент № 2077506](/images/patents/395/2077506/2077506-3t.gif)
Другие представители этого класса соединений могут вместо метила содержать органические радикалы из перечисленных выше, как одинаковые, так и разные в любых сочетаниях. Соответственно, вместо натрия в соединение могут входить другой щелочной металл, а вместо алюминия другие трех- и двухвалентные металлы, например, цинк, марганец, магний и т.д. Кремнийорганические соединения добавляют к растворам, очищаемым от кремния (кремниевой кислоты), в виде 25-50- водных или водно-спиртовых растворов при соотношении обрабатываемый раствор: флокулянт, равном 1:(0,0001-0,015) при постоянном перемешивании. Содержание спирта (этанола) в водно-спиртовых растворах может достигать 18% объемных. Обработка кислых растворов производится при продолжающемся перемешивании в течение 20-40 минут при комнатной или повышенной температуре (до 95oC). Оптимальным для обработки является диапазон температур 40-70oC. В результате обработки в растворе образуется гелеобразный осадок, который затем отделяют от раствора любым известным способом, например, фильтрованием или центрифугированием. Способ очистки кислых растворов от кремния иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. К 5М соляно-кислому раствору, содержащему в качестве основного компонента цирконий, примеси Al, Fe, Ti и других металлов, а также кремний (6,4 г/л SiO2) добавили, при перемешивании, в качестве флокулянта 45% водный раствор алюмометилдиметилсиликоната натрия при объемном соотношении обрабатываемый раствор: флокулянт, равном 1:0,001. Перемешивание продолжали в течение 30 минут при температуре 40o. Образовавшийся гелеобразный осадок отделили от раствора фильтрованием. Остаточное содержание кремния в растворе составило 0,038 г/л по SiO2. Пример 2. К 3М азотно-кислому раствору, содержащему в качестве основных компонентов уран и pедкоземельные металлы, примеси Fe, Mn, Al, Ca и некоторые другие, а также кремний (1,7 г/л SiO2) добавили при перемешивании 35% водно-спиртовый (содержание этанола в растворителе 15%) раствор этилсиликоната калия при объемном соотношении обрабатываемый раствор: флокулянт, равном 1: 0,004. Перемешивание продолжали в течение 25 минут при температуре 70oC. Образовавшийся осадок отделили от раствора центрифугированием. Остаточное содержание кремния в растворе составило 0,046 г/л по SiO2. Пример 3. К 4,5М соляно-азотно-кислому раствору, содержащему в качестве основных компонентов цирконий и гафний, примеси Al, Fe, Ti и других металлов, а также кремний (2,9 г/л SiO2) добавили, при перемешивании, 30% водный раствор изопропилсиликоната натрия при объемном соотношении обрабатываемый раствор: флокулянт, равном 1:0,007. Перемешивание продолжали 40 минут при температуре 25oС. После отделения осадка остаточное содержание кремния в растворе составило 0,022 г/л по SiO2. Во всех приведенных примерах захват кремнийсодержащим осадком основных компонентов раствора был незначительным и вполне приемлемым для технологии.
Класс C02F1/60 соединения кремния