RU2505615C2 - Bismuth cleaning method - Google Patents
Bismuth cleaning method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2505615C2 RU2505615C2 RU2012113693/02A RU2012113693A RU2505615C2 RU 2505615 C2 RU2505615 C2 RU 2505615C2 RU 2012113693/02 A RU2012113693/02 A RU 2012113693/02A RU 2012113693 A RU2012113693 A RU 2012113693A RU 2505615 C2 RU2505615 C2 RU 2505615C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bismuth
- hydrochloric acid
- sponge
- electrorefining
- solution
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидрометаллургии редких элементов, а именно к способам глубокой очистки висмута от Po, Te, Ag при использовании солянокислых растворов.The invention relates to the field of hydrometallurgy of rare elements, and in particular to methods for deep purification of bismuth from Po, Te, Ag using hydrochloric acid solutions.
Солянокислые растворы при извлечении и рафинировании висмута используются с первой половины 20 века (Авторское свидетельство СССР №61793, кл. 40a, 4540, заявлено 11.06.1940). Однако без специальной очистки образующихся солянокислых растворов и последующей пирометаллургической обработки расплава висмута не удается получить высокочистый металл. С целью получения более чистого металла предложено проводить очистку растворов с использованием экстрагентов, например, раствором третичного алифатического амина (SU 1558016 A1 27.03.1996) или сорбентов (RU 2172790 C1 27.08.2001). Однако использование дополнительных реагентов неизбежно ведет к загрязнению конечного продукта; кроме того, требуется проведение специальных исследований для выяснения возможности использования этих способов для глубокой очистки висмута от Ag, Te, Po. Известен способ глубокой очистки висмута (RU 2436856 C1 26.10.2010), в частности, от Po, включающий электролиз в расплаве натриевой щелочи. Однако после проведения электролиза в расплаве натриевой щелочи висмут требует дополнительной очистки от Na, Fe и Pb.Hydrochloric acid solutions for the extraction and refining of bismuth have been used since the first half of the 20th century (USSR Author's Certificate No. 61793, class 40a, 4540, filed June 11, 1940). However, without special purification of the resulting hydrochloric acid solutions and subsequent pyrometallurgical treatment of the bismuth melt, it is not possible to obtain a high-purity metal. In order to obtain a cleaner metal, it was proposed to purify the solutions using extractants, for example, a solution of a tertiary aliphatic amine (SU 1558016 A1 03/27/1996) or sorbents (RU 2172790 C1 08/27/2001). However, the use of additional reagents inevitably leads to contamination of the final product; in addition, special studies are required to find out the possibility of using these methods for deep purification of bismuth from Ag, Te, Po. A known method of deep purification of bismuth (RU 2436856 C1 10.26.2010), in particular, from Po, including electrolysis in a molten sodium alkali. However, after electrolysis in a molten sodium alkali, bismuth requires additional purification from Na, Fe and Pb.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ очистки висмута, включающий электрорафинирование висмута с использованием солянокислого раствора висмута в качестве электролита, плавление полученной висмутовой губки, и последующее барботирование расплава инертным газом (RU 2281979 C2 20.08.2006). При этом содержание свинца в очищенном висмуте не превышает 1×10-5 % мас. Однако данный способ не позволяет эффективно удалять примеси Ag, Te, Po.The closest adopted for the prototype is a method for purifying bismuth, including the electrorefining of bismuth using a hydrochloric acid solution of bismuth as an electrolyte, melting the obtained bismuth sponge, and subsequent bubbling of the melt with an inert gas (RU 2281979 C2 08/20/2006). Moreover, the lead content in purified bismuth does not exceed 1 × 10 -5 % wt. However, this method does not allow to effectively remove impurities Ag, Te, Po.
Задачей изобретения является проведение глубокой очистки солянокислых растворов висмута от микропримесей Ag, Te, Po.The objective of the invention is to carry out deep purification of hydrochloric acid solutions of bismuth from trace elements Ag, Te, Po.
Техническим результатом применения изобретения является получения высокочистого висмута, с пониженным содержанием Ag, Te, Po.The technical result of the application of the invention is to obtain high-purity bismuth, with a reduced content of Ag, Te, Po.
Технический результат достигается тем что, в способе очистки висмута, включающем электрорафинирование висмута с использованием солянокислого раствора висмута в качестве электролита, плавление полученной висмутовой губки и барботирование расплава инертным газом перед электрорафинированием солянокислый раствор висмута приводят в контакт с мелкозернистой висмутовой губкой, полученной путем электрорафинирования висмута с использованием солянокислого раствора висмута в качестве электролита, содержащего дополнительно поверхностно-активное вещество, а в качестве поверхност-ноактивного вещества используют техническую смесь оксиэтилированных алкилфенолов с торговым названием «Неонол» марки АФ 9-6 в концентрации 0,01-0,1% мае.The technical result is achieved by the fact that, in a method for purifying bismuth, including the electrorefining of bismuth using a bismuth hydrochloric acid solution as an electrolyte, melting the obtained bismuth sponge and sparging the melt with inert gas before electrorefining, the bismuth hydrochloride solution is brought into contact with a fine-grained bismuth sponge obtained by electrorefining using a hydrochloric acid solution of bismuth as an electrolyte containing an additional surface su- substance, and as a surface-noaktivnogo substance used technical mixture of oxyethylated alkylphenol sold under the name "Neonol" AF mark 9-6 at a concentration of 0.01-0.1 wt%.
Отличительным признаком способа является приведение солянокислого раствора висмута в контакт с мелкозернистой висмутовой губкой, мелкозернистую висмутовую губку получают в присутствии поверхностно-активного вещества, в качестве поверхностно-активного вещества используют техническую смесь оксиэтилированных алкилфенолов с торговым названием «Неонол» марки АФ9-6 в концентрации 0,01-0,1% мас.A distinctive feature of the method is bringing the bismuth hydrochloride solution into contact with a fine-grained bismuth sponge, a fine-grained bismuth sponge is obtained in the presence of a surfactant, a technical mixture of ethoxylated alkyl phenols with the trade name "Neonol" of the AF9-6 grade at a concentration of 0 is used , 01-0.1% wt.
Предлагаемый способ состоит из последовательных стадий очистки: цементации на висмутовой губке микропримесей Ag, Te, Po из солянокислого раствора висмута и далее, согласно прототипу, электроизвлечение висмута из солянокислого раствора, плавление полученной висмутовой губки и барботирование расплава инертным газом.The proposed method consists of successive stages of cleaning: cementing on a bismuth sponge microimpurities Ag, Te, Po from a hydrochloric acid solution of bismuth and then, according to the prototype, electric extraction of bismuth from a hydrochloric acid solution, melting the obtained bismuth sponge and sparging the melt with an inert gas.
Микропримеси Po, Te, Ag в висмуте являются одними из основных и наиболее трудноудаляемых, при этом технологически важных примесей. Для ряда применений содержание этих примесей жестко регламентировано. Например, при использовании металлического висмута в ядерных реакторах необходима его глубокая очистка от микропримеси Ag, имеющего большое сечение захвата тепловых нейтронов. Оксид висмута для производства кристаллов Bi4Ge3O12 (сокращенно BGO), используемых в качестве сцинтилля-торов при проведении низкофоновых измерений, должен быть свободен от радиоактивных загрязнений, которые определяют повышенный собственный фон кристаллов при измерении. Практика показывает, что высокий собственный радиоактивный фон обусловлен случаями загрязнения монокристаллов BGO α-активным 210Po [D.N, Grigoriev, S.N. Shepelev, V.N. Shlegel, Ya.V. Vasiliev «Alpha radioactive background in BGO crystals)) Nuclear Instruments and Methods in Physics research A 623 (2010) 999-1001], что заставляет искать способ очистки висмута от микропримеси полония.Microimpurities of Po, Te, Ag in bismuth are one of the main and most difficult to remove, while technologically important impurities. For a number of applications, the content of these impurities is strictly regulated. For example, when using metallic bismuth in nuclear reactors, it is necessary to thoroughly clean it of the trace element Ag, which has a large cross section for the capture of thermal neutrons. Bismuth oxide for the production of Bi 4 Ge 3 O 12 crystals (abbreviated BGO), used as scintillators for low-background measurements, should be free from radioactive contaminants, which determine the increased intrinsic background of the crystals during measurement. Practice shows that a high intrinsic radioactive background is caused by contamination of BGO single crystals with α-active 210 Po [DN, Grigoriev, SN Shepelev, VN Shlegel, Ya.V. Vasiliev "Alpha radioactive background in BGO crystals)) Nuclear Instruments and Methods in Physics research A 623 (2010) 999-1001], which makes us look for a way to purify bismuth from polonium impurities.
Следует отметить, что оценка содержания 210Po в коммерчески доступном висмуте, проведенная по результатам измерений α-активности, составляет ~10-14-10-13 мас.%. Такое высокое содержание Po не позволяет использовать коммерчески доступное сырье, без его дополнительной очистки в производстве низкофоновых кристаллов Bi4Ge3O12.It should be noted that the estimation of the 210 Po content in commercially available bismuth, carried out according to the results of measurements of α-activity, is ~ 10 -14 -10 -13 wt.%. Such a high Po content does not allow the use of commercially available raw materials, without further purification in the production of low-background Bi 4 Ge 3 O 12 crystals.
Исследования процесса цементации на висмутовой губке показали что эффективность цементации зависит от размера зерна, обуславливающего площадь поверхности контакта губки с раствором. Губка, получаемая электрорафинированием из солянокислого раствора, не содержащего специальных добавок, имеет достаточно крупный размер зерен ~10 мм. Поэтому с целью повышения эффективности цементации целесообразно увеличить площадь поверхности используемой висмутовой губки путем уменьшения размера зерен. Мелкозернистую висмутовую губку предложено получать электрорафинированием из солянокислого раствора, содержащего поверхностно-активное вещество (ПАВ). ПАВ влияет на число активных центров и процессы зарождения при электрокристаллизации. и, за счет торможения линейного роста кристаллов и перенапряжения, способствует возникновению большого числа кристаллов и уменьшает их размер. В качестве в качестве ПАВ предложено использовать техническую смесь оксиэтилированных алкилфенолов с торговым названием «Неонол» марки АФ 9-6. Концентрация АФ 9-6 в солянокислом растворе, поступающем на электорафинирование с целью получения мелкозернистой висмутовой губки должна составлять 0,01-0,1% мас. При меньшей концентрации АФ 9-6 размер зерен губки увеличивается, при большой концентрации, размер зерна существенно не уменьшается и затрудняется процесс электрорафинирования. Висмутовая губка, полученная в оптимальных режимах, имеет размер зерен ~1 мм и эффективна при цементации примесей.Studies of the cementation process on a bismuth sponge showed that the cementation efficiency depends on the size of the grain, which determines the surface area of the contact between the sponge and the solution. The sponge obtained by electrorefining from a hydrochloric acid solution that does not contain special additives has a sufficiently large grain size of ~ 10 mm. Therefore, in order to increase the cementation efficiency, it is advisable to increase the surface area of the bismuth sponge used by reducing the grain size. It is proposed to obtain a fine-grained bismuth sponge by electrorefining from a hydrochloric acid solution containing a surfactant. Surfactants affect the number of active centers and nucleation processes during electrocrystallization. and, due to inhibition of the linear growth of crystals and overvoltage, it contributes to the emergence of a large number of crystals and reduces their size. As a surfactant, it was proposed to use a technical mixture of ethoxylated alkyl phenols under the trade name "Neonol" of AF 9-6 brand. The concentration of AF 9-6 in the hydrochloric acid solution supplied to the electrofinishing in order to obtain a fine-grained bismuth sponge should be 0.01-0.1% wt. At a lower concentration of AF 9-6, the size of the grains of the sponge increases, at a high concentration, the grain size does not significantly decrease and the process of electrorefining is complicated. The bismuth sponge obtained in optimal conditions has a grain size of ~ 1 mm and is effective in cementing impurities.
Эффективность удаления полония предлагаемым способом контролировали измерением α-активности специально отлитых образцов, имеющих форму диска образцов диаметром 23 мм и толщиной 2,4 мм. Поверхность образца с торцов диска тщательно отшлифовывалась.The efficiency of polonium removal by the proposed method was controlled by measuring the α-activity of specially cast samples having a disk shape of samples with a diameter of 23 mm and a thickness of 2.4 mm. The surface of the sample from the ends of the disk was carefully ground.
Измерения α-активности проводили на альфа-спектрометре 7184 (EURISYS МЕ-SURES, Франция) с использованием низкофонового кремниевого детектора UBL 450 площадью 450 мм2 и разрешением 19кэВ на линии 5000 кэВ. Установка размещалась в камере низкого фона. Фон прибора при измерениях составлял 610-4 импульс/сек.Measurements of α-activity was performed on the alpha-spectrometer 7184 (EURISYS IU-SURES, France) using a low background silicon detector 450 UBL area of 450 mm 2 and a resolution of 19keV to 5000 keV line. The installation was placed in a low-background chamber. The background of the device during measurements was 610 -4 pulses / sec.
Содержание Te и Ag определяли атомно-абсорбционным методом.The content of Te and Ag was determined by atomic absorption method.
Аналитические данные показали, что концентрация примесей этих металлов в очищенном висмуте значительно уменьшается.Analytical data showed that the concentration of impurities of these metals in purified bismuth is significantly reduced.
Типичный пример.A typical example.
Осуществляют очистку висмута, имеющего повышенное содержание Te и Ag, соответственно 4×10-2 и 2×10-2. Измеренная α-активность висмута по Po с оставляет 5×10-3 импульс/сек при фоне прибора 6×10-4 импульс/сек. При электрорафинировании висмута применяют в качестве электролита 4М солянокислый раствор, содержащий висмут в концентрации 70 г/л и техническую смесь оксиэтилированных алкилфенолов с торговым названием «Неонол» марки АФ 9-6 в концентрации 0,05% мас, задают плотность тока 500 А/м2 В результате электрорафинирования получают мелкозернистую висмутовую губку с размером зерна 1 мм.Purify bismuth having a high content of Te and Ag, respectively 4 × 10 -2 and 2 × 10 -2 . The measured α-activity of bismuth by Po s leaves 5 × 10 -3 impulse / sec with the background of the device 6 × 10 -4 impulse / sec. When bismuth electrorefining, a 4M hydrochloric acid solution containing 70 g / l bismuth and a technical mixture of ethoxylated alkyl phenols with the trade name Neonol AF 9-6 at a concentration of 0.05% wt are used as an electrolyte; the current density is set to 500 A / m 2 As a result of electrorefining, a fine-grained bismuth sponge with a grain size of 1 mm is obtained.
В стеклянный стакан помещают 20 г полученной губки и 200 мл солянокислого раствора висмута с концентрацией висмута ~250 г/л. Через 30 минут раствор сливают, проводят электрорафинирование висмута из этого раствора, затем плавление висмутовой губки и барботирование расплава инертным газом известным способом. После такой обработки раствора концентрация Te Ag Po в висмуте понижается. В таблице приведены данные анализа висмута, полученного с использованием раствора, прошедшего цементационную очистку предложенным способом, и раствора по известному способу. Из приведенных результатов следует, что концентрация Те и Ag в висмуте, очищенном по предлагаемому способу, уменьшается в 20 раз и 10 раз соответственно, а содержание α-активного Po уменьшается не менее чем в 10 раз (α-активность снижается до уровня фона прибора при измерении).20 g of the obtained sponge and 200 ml of bismuth hydrochloric acid solution with a bismuth concentration of ~ 250 g / l are placed in a glass beaker. After 30 minutes, the solution is drained, bismuth is electrorefined from this solution, then the bismuth sponge is melted and the melt is sparged with an inert gas in a known manner. After this treatment of the solution, the concentration of Te Ag Po in bismuth decreases. The table shows the analysis of bismuth obtained using a solution that has passed cementation cleaning by the proposed method, and a solution by a known method. From the above results it follows that the concentration of Te and Ag in bismuth purified by the proposed method decreases by 20 times and 10 times, respectively, and the content of α-active Po decreases by at least 10 times (α-activity decreases to the background level of the device at measurement).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012113693/02A RU2505615C2 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Bismuth cleaning method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012113693/02A RU2505615C2 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Bismuth cleaning method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012113693A RU2012113693A (en) | 2013-10-20 |
RU2505615C2 true RU2505615C2 (en) | 2014-01-27 |
Family
ID=49356770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012113693/02A RU2505615C2 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Bismuth cleaning method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2505615C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109518009B (en) * | 2018-12-28 | 2020-11-03 | 安徽工业大学 | Method for synchronously recycling bismuth and tellurium from bismuth telluride-based semiconductor waste |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU357248A1 (en) * | В. Е. ков, С. Н. Сутурин, Н. Н. Хороших , А. Е. Семенов Новосибирский оловозавод | Method of refining bismuth from impurities | ||
US5234492A (en) * | 1992-04-14 | 1993-08-10 | Asarco Incorporated | Refining of bismuth |
JPH0711355A (en) * | 1993-06-23 | 1995-01-13 | Nikko Kinzoku Kk | Method for refining metal bismuth |
RU2051991C1 (en) * | 1992-02-25 | 1996-01-10 | Курганский государственный педагогический институт | Electrolytic bismuth refining method |
RU2281979C2 (en) * | 2004-12-14 | 2006-08-20 | Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской Академии наук | Method of cleaning bismuth |
CN101886174A (en) * | 2010-06-23 | 2010-11-17 | 郴州雄风稀贵金属材料股份有限公司 | Process for refining high-purity bismuth from bismuth-containing material generated from anode mud recovery |
RU2436856C1 (en) * | 2010-07-26 | 2011-12-20 | Учреждение Российской академии наук Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН | Procedure for purification of bismuth |
-
2012
- 2012-04-06 RU RU2012113693/02A patent/RU2505615C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU357248A1 (en) * | В. Е. ков, С. Н. Сутурин, Н. Н. Хороших , А. Е. Семенов Новосибирский оловозавод | Method of refining bismuth from impurities | ||
RU2051991C1 (en) * | 1992-02-25 | 1996-01-10 | Курганский государственный педагогический институт | Electrolytic bismuth refining method |
US5234492A (en) * | 1992-04-14 | 1993-08-10 | Asarco Incorporated | Refining of bismuth |
JPH0711355A (en) * | 1993-06-23 | 1995-01-13 | Nikko Kinzoku Kk | Method for refining metal bismuth |
RU2281979C2 (en) * | 2004-12-14 | 2006-08-20 | Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской Академии наук | Method of cleaning bismuth |
CN101886174A (en) * | 2010-06-23 | 2010-11-17 | 郴州雄风稀贵金属材料股份有限公司 | Process for refining high-purity bismuth from bismuth-containing material generated from anode mud recovery |
RU2436856C1 (en) * | 2010-07-26 | 2011-12-20 | Учреждение Российской академии наук Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН | Procedure for purification of bismuth |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012113693A (en) | 2013-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2565284B1 (en) | Method for extracting gallium from fly ash | |
RU2436856C1 (en) | Procedure for purification of bismuth | |
TWI535866B (en) | Low α-ray amount of copper or copper alloy and copper or copper alloy as the raw material of the bonding line | |
KR101444568B1 (en) | Low a-dose tin or tin alloy and method for producing same | |
JP4519775B2 (en) | Ultra-high purity copper and method for producing the same | |
JP4298712B2 (en) | Method for electrolytic purification of copper | |
KR20130135307A (en) | Process for producing high-purity lanthanum, high-purity lanthanum, sputtering target comprising high-purity lanthanum, and metal gate film comprising high-purity lanthanum as main component | |
TW201026869A (en) | High-purity copper or high-purity copper alloy sputtering target, process for manufacturing the sputtering target, and high-purity copper or high-purity copper alloy sputtered film | |
CN109777968A (en) | A kind of preparation method of used in electronic industry High Purity Gold | |
RU2505615C2 (en) | Bismuth cleaning method | |
JP5636515B2 (en) | High purity manganese and method for producing the same | |
CN101928841B (en) | Preparation process of hyperpure lead | |
EP4001443A1 (en) | Pgm recovery method | |
RU2514766C2 (en) | Method of bismuth treatment | |
CN113466271B (en) | Method for accurately determining type, morphology and elemental composition of intermetallic compounds in steel | |
JP2007126345A (en) | Method of manufacturing cover glass for radiation-sensitive sensor and apparatus for implementing the method | |
JP4842426B2 (en) | Method for producing high purity silver | |
JP6140752B2 (en) | Low α-ray bismuth and method for producing the same | |
JP6067855B2 (en) | Low α-ray bismuth and method for producing low α-ray bismuth | |
JP2017057451A (en) | LOW-α RAY HIGH-PURITY ZINC AND METHOD FOR PRODUCING LOW-α RAY HIGH-PURITY ZINC | |
Le et al. | Study on the filtering purification of AZ91 magnesium alloy | |
JP5856714B2 (en) | How to purify silicon | |
JP2018066052A (en) | LOW α RAY BISMUTH | |
JP5960341B2 (en) | Method for producing low α-ray bismuth | |
CN116949301A (en) | Purification method of ultra-high purity germanium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170407 |