Введение к работе
Актуальность темы. Рений принадлежит к числу стратегических редких элементов, производство и применение которых определяют научно-технический прогресс. Высокая тугоплавкость в сочетании с" пластичностью и каталитическая активность рения.делает его незаменимым при производстве конструкционных материалов, используемых в аэрокосмической.технике и электронике, а также катализаторов для получения бензина высокого качества. Рений получают попутно при комплексной переработке молибденовых, медных, меднс-никелевых и урановых руд. Поскольку основные сырьевые источники рения после распада СССР остались за ее пределами, особую актуальность для Российской Федерации приобретает возможность использования для его получения нетрадиционных сырьевых источников, отличающихся низким содержанием этого металла (природных и шахтных вод, оборотных растворов, сбросных вод). Увеличение производства рения при освоении природных ресурсов такого рода может быть достигнуто за счет разработки новых гидрометаллургических методов выделения.
Высокой эффективностью при извлечении микроколичеств металлов из водных растворов отличаются осадительные и баромембранные методы. Применение методов осаждения рения связано, как правило, с постоянным расходом реагента-осадителя и жесткими условиями процесса, что ограничивает возможности этого способа. Известный метод комплексообразования-ультрафильтрации (КОУФ) рения, в котором в качестве комплексообразователей применяются водорастворимые высокомолекулярные соединения -полиэлектролиты (ПЭ), обеспечивает лишь концентрирование его без выделения.
Цель работы - разработка осадительных и мембранных способов извлечения микроколичеств рения из водных минерализованных растворов с использованием водорастворимых высокомолекулярных полиэлектролитов.
Работа выполнена в соответствии с приоритетной программой "Развитие и укрепление сырьевой, научно-технической и промышленно-коммерческой базы производства рениевой (осмиевой) продукции широкой номенклатуры в
Казахстане" (этап 3) и межотраслевой научно-технической программой "Редкие металлы, их соединения и материалы на их основе".
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
выбор водорастворимых ПЭ для извлечения микроколичеств рения;
изучение физико-химических закономерностей осаждения рения водорастворимыми катионными ПЭ из растворов сложного солевого состава;
разработка мембранного метода КОУФ с использованием катионных водорастворимых ПЭ, включающего их регенерацию, для извлечения микроколичеств рения из технологических растворов различного состава.
Научная новизна работы. Впервые определены значения порогов коагуляции катионных водорастворимых ПЭ, содержащих группы четвертичных аммониевых оснований и тио-группы в растворах различного солевого состава.
Установлено, что взаимное влияние нитрат- и сульфат-ионов на порог коагуляции катионного полиэлектролита ВА-212, содержащего группы четвертичных аммониевых оснований, аддитивно, а для системы ВА-212-нитрат-ион - хлорид-ион наблюдается синергетический эффект.
Изучено распределение рения между раствором и осадком при коагуляции ПЭ (ВА-212, АС-362-11, АС-362-91 и АС-362-111), вызванной нитрат-ионами.
Рассчитаны константы ионного обмена рения в системе ПЭ ВА-212-нитрат-ион-перренат-ион, свидетельствующие о высокой селективности сорбции рения.
Определены характеристики мембранного извлечения рения методом КОУФ с использованием полиэлектролита ВА-212. Найдены условия двухстадийной регенерации ПЭ, включающей элюирование рения нитратсодержащим раствором и перевод скоагулировазшего ПЭ ВА-212 в растворимое состояние в присутствии восстановителя. Предложен механизм процесса регенерации.
Практическая ценность работы. Разработан непрерывный мембранный метод извлечения микроколичеств рения из оборотных вод, образующихся при обогащении медистых песчаников, с использованием в качестве полупроницаемых мембран полых волокон из полисульфона. Проведены
испытания в редкометалльном цехе Жезказганского медеплавильного завода (Республика Казахстан). Полученные в результате испытаний технологические параметры использованы для проектирования пилотной установки.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на V Всесоюзном научно-техническом совещании- по химии, технологии и аналитическому контролю рения (Москва, 1990), на IV Международной Выставке и Симпозиуме "Минеральные ресурсы стран СНГ" (Санкт-Петербург, 1996), на XII Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии (Москва, 1998), на Международной научно-технической конференции "Рений, молибден, вольфрам — перспективы производства и промышленного применения" (Москва, 1998), на Международной конференции по вторичной переработке ресурсов EARTH-97 (China, Beijing, 1999).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка литературы (114 наименований) и приложения. Изложена на 105 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков и 19 таблиц.