Способ получения рениевой кислоты в многокамерном электродиализаторе

(51) 01 47/00 (2006.01) 22 61/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ концентрирования получаемой рениевой кислоты и снижение потерь рениевой кислоты. Способ получения рениевой кислоты осуществляется в многокамерном электродиализаторе, включающем последовательно расположенные анодную камеру, барьерные камеры, образованные катионообменными мембранами, камеру концентрирования, буферную камеру, образованную анионообменными мембранами, камеры обессоливания и катодную, разделенные катионообменной мембраной. В барьерную камеру, ближайшую к анодной камере, вводят раствор рениевой кислоты с концентрацией 0,5-1,0 г/л, во второй барьерной камере поддерживают концентрацию рениевой кислоты, составляющую 2-3 от концентрации получаемой рениевой кислоты, при этом из двух барьерных камер осуществляют переток в камеру концентрирования при числе Рейнольдса 10-70,причем в буферной камере поддерживают концентрацию рениевой кислоты 2-5 г/л.(72) Бикинеев Алмаз Мурзаевич Абишева Зинеш Садыровна Пономарева Елизавета Ивановна Агапова Людмила Яковлевна Боброва Вера Васильевна(73) Акционерное общество Центр наук о земле,металлургии и обогащения(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕНИЕВОЙ КИСЛОТЫ В МНОГОКАМЕРНОМ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗАТОРЕ(57) Изобретение относится к способам получения концентрированных растворов рениевой кислоты из солей методом электродиализа и может быть использовано в химии и металлургии рения. Техническим результатом изобретения является повышение производительности процесса, степени 20323 Изобретение относится к способам получения концентрированных растворов рениевой кислоты из солей методом электродиализа и может быть использовано в химии и металлургии рения. Рениевую кислоту высокой чистоты и концентрации получают в процессе электродиализа растворов черновых перренатов аммония и калия,загрязненных различными примесями. Рениевая кислота служит исходным продуктом для получения различной рениевой продукции. Чем выше концентрация рения в кислоте, тем более чистую соль перрената аммония можно осадить из не. Известен способ получения рениевой кислоты из некондиционных перренатов аммония и калия в семикамерном электродиализаторе, с использованием ионообменных мембран в качестве разделительных перегородок Оразбаев С.Н.,Садчиков И.Я., Масенов Ч.Т., Пономарева Е.И. Исследование физико-механических свойств гетерогенных мембран при электродиализе рениевой кислоты // Комплексное использование минерального сырья, 1990,10, с. 57-61. Недостатком этого способа является недостаточно высокая концентрация получаемой рениевой кислоты (300 г/дм 3). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения концентрированной рениевой кислоты в семикамерном электродиализаторе с анодом из графита и катодом из нержавеющей стали. Электродиализатор состоит из трех секций анодноэлектродной, включающей электродную и первую барьерную камеры и разделяющую их катионитовую мембрану МК-40 рабочей,включающей вторую барьерную, концентрирования и буферную камеры и разделяющие их катионитовые мембраны МК-40 и анионитовые МА 40 катодно-электродной, включающей электродную и обессоливания камеры и разделяющую их катионитовую мембрану МК-40. Ведение процесса по данному способу при заданных оптимальных условиях позволяет получать рениевую кислоту с концентрацией 300 г/л. Более высокая концентрация рениевой кислоты (582 г/л) достигается в процессе электродиализа, осуществляемого в течение 18 часов в гальваностатическом режиме без вывода рениевой кислоты из камеры концентрирования,.,(Получение концентрированной рениевой кислоты электродиализом растворов солей рения)., 60 (2001), р. 117-122. Недостатками способа являются низкая производительность процесса и сопровождающий получение более концентрированной (582 г/л) рениевой кислоты рост концентрации рениевой кислоты в первой и второй барьерных камерах соответственно до 43,2 и 171,4 г/л. При этом повышается переход рения в раствор анодной камеры,что приводит к значительным безвозвратным потерям его с раствором анолита. 2 Техническим результатом изобретения является повышение производительности процесса, степени концентрирования получаемой рениевой кислоты и снижение безвозвратных потерь рениевой кислоты в анодную камеру. Указанный результат достигается в способе получения рениевой кислоты в многокамерном электродиализаторе, включающем последовательно расположенные анодную камеру, барьерные камеры, образованные катионообменными мембранами,камеру концентрирования, буферную камеру,образованную анионообменными мембранами,камеры обессоливания и катодную, разделенные катионообменной мембраной. Согласно изобретению в барьерную камеру,ближайшую к анодной камере, вводят раствор рениевой кислоты с концентрацией 0,5-1,0 г/л, во второй барьерной камере поддерживают концентрацию рениевой кислоты, составляющую 2-3 от концентрации получаемой рениевой кислоты, при этом из двух барьерных камер осуществляют переток в камеру концентрирования при числе Рейнольдса 10-70, причем в буферной камере поддерживают концентрацию рениевой кислоты 2-5 г/л. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Водный раствор исходной соли перената аммония перерабатывают в многокамерном электродиализаторе (схема представлена на фиг.) с получением рениевой кислоты. Электродиализатор имеет последовательно анод 1, анодную камеру 2,ограниченную катионообменной мембраной, две барьерные камеры 3 и 4, образованные тремя катионообменными мембранами, камеру получения продукта (концентрирования) 5, образованную катионообменной и анионообменной мембранами, буферную камеру 6, образованную двумя анионообменными мембранами, камеру введения исходного продукта (обессоливания) 7, ограниченную с другой стороны катионообменной мембраной,катодную камеру 8 и катод 9. В камеру обессоливания (7) непрерывно подают 2-10 -ный раствор перрената аммония, содержащий ряд примесных катионов - , , К, , Те, , и др. В анодную камеру (2) подают раствор соляной кислоты (осч) концентрацией 10-15 г/л, в катодную камеру (8) - 1 г/л. На клеммы электродов подают напряжение постоянного тока 20-30 В. При достижении необходимой концентрации рениевой кислоты в камере концентрирования осуществляют е непрерывный вывод. Раствор в камере концентрирования (5) восполняется за счет перетока раствора из двух барьерных камер (3, 4) путем подачи катионированной воды в первую барьерную камеру, ближайшую к аноду (3). Температура в камерах электродиализатора поддерживается в интервале 30-40 С. Поддержание концентрации рениевой кислоты 0,5-1,0 г/л в первой барьерной камере, ближайшей к анодной, позволяет создать необходимую электропроводность камеры для осуществления процесса,обеспечить работу мембран с высокой 20323 селективностью и тем самым сократить потери в анодную камеру, повысить концентрацию рениевой кислоты и производительность процесса. При более низкой концентрации кислоты, чем 0,5 г/л электропроводность снижается до таких пределов,что становится невозможным проведение процесса,а увеличение верхнего предела выше 1,0 г/л приводит к увеличению безвозвратных потерь рения в анодную камеру. Концентрацию рениевой кислоты во второй барьерной камере, прилегающей к камере концентрирования, поддерживают 2-3 от концентрации получаемой рениевой кислоты для обеспечения достаточной селективности катионообменной мембраны, контактирующей с первой барьерной камерой,обеспечения повышения производительности процесса, степени концентрирования получаемой рениевой кислоты и снижения потерь рениевой кислоты. Нижний предел концентрации кислоты во второй барьерной камере (2) обеспечивает достижение максимальной концентрации,так как с уменьшением этого предела возрастает переток разбавленного раствора рениевой кислоты в камеру концентрирования, что приведет к снижению концентрации получаемой кислоты. Верхний предел (3) необходим для достижения минимальных потерь кислоты из второй барьерной камеры в первую барьерную и анодную камеры и достижения максимальной степени концентрирования. Потери рения из камеры концентрирования в направлении к анодной камере за счет электропереноса и диффузии через катионнообменные мембраны за счет снижения их селективности в растворах высокой концентрации устраняют путем перетока рениевой кислоты из двух барьерных камер, расположенных перед анодной камерой, в камеру концентрирования, чем и достигается исключение потерь целевого продукта и повышение степени концентрирования кислоты. Переток в камеру концентрирования, где получают рениевую кислоту, осуществляют через вторую барьерную камеру путем подачи катионированной воды в первую барьерную камеру, тем самым, поддерживая необходимый концентрационный режим в двух барьерных камерах,повышая производительность процесса и снижая потери рениевой кислоты. При прохождении постоянного тока в камере концентрирования образуется концентрированный граничный слой рениевой кислоты у катионообменной мембраны и обедненный граничный слой у анионообменной мембраны, которые не нарушаются при ламинарном течении раствора в камере концентрирования с числом Рейнольдса 1070. Это позволяет снизить обратную диффузию получаемой рениевой кислоты в буферную камеру и далее в камеру обессоливания, тем самым, повышая производительность процесса и степень концентрирования рениевой кислоты и снижая потери рениевой кислоты. Поддержание низкой концентрации рениевой кислоты 2-5 г/л в буферной камере еще в большей мере уменьшает потери концентрируемой рениевой кислоты через анионообменные мембраны в камеру обессоливания. Нижний предел концентрации рениевой кислоты 2 г/л в буферной камере необходим для создания достаточной электропроводности, позволяющей осуществить процесс и снизить потери рения в камеру обессоливания. Повышение верхнего предела концентрации рениевой кислоты выше 5 г/л приводит к увеличению обратного переноса рения в камеру обессоливания и снижению производительности процесса. При значениях числа Рейнольдса меньше 10 концентрируемая рениевая кислота не будет полностью выводиться из камеры концентрирования, вследствие низкой скорости вывода раствора, а будет в ней накапливаться, что приведет к обратному переносу и снижению концентрации получаемой кислоты. Кроме того, в камере концентрирования изменится соотношение электропроводности по высоте камеры, что приведет к нарушению процесса электродиализа. Увеличение верхнего значения числа Рейнольдса больше 70 приведет к возникновению турбулентного движения в камере концентрирования,выравниванию концентраций около мембран и обратному переносу концентрируемого раствора в камеру обессоливания, куда поступает исходный раствор,в результате снижается степень концентрирования. Примеры осуществления способа Пример 1. Рениевую кислоту получают из раствора перрената аммония концентрацией 15 г/л. Температура растворов в камерах электродиализатора 40 С. Сила тока 40 А, напряжение 23 В, время проведения опыта 17 ч. концентрация рениевой кислоты в камерах, г/л первая барьерная (3) камера - 0,5 вторая барьерная (4) камера - 12 (или 2 от концентрации кислоты в камере концентрирования) буферная (6) камера - 2. В камере концентрирования(5) получают 14 л рениевой кислоты концентрацией 580 г/л. Производительность процесса составила 477,65 г/ч рениевой кислоты. При этом потери рениевой кислоты в анодное пространство 1,7 г или 0,021. Пример 2. Рениевую кислоту получают из раствора перрената аммония концентрацией 20 г/л. Температура растворов в камерах электродиализатора 40 С. Сила тока 40 А, напряжение 25 В, время проведения опыта 21 ч. Концентрация рениевой кислоты в камерах, г/л первая барьерная (3) камера -1,0 вторая барьерная (4) камера - 21 (или 3 от концентрации кислоты в камере концентрирования) буферная (6) камера - 5. В камере концентрирования(5) получают 12 л рениевой кислоты концентрацией 700 г/л. Производительность процесса составила 400,00 г/ч рениевой кислоты. При этом потери рениевой кислоты в анодное пространство 7,2 г или 0,09. 3 20323 Пример 3. Рениевую кислоту получают из раствора перрената аммония концентрацией 25 г/л. Температура растворов в камерах электродиализатора 40 С. Сила тока 40 А, напряжение 22 В, время проведения опыта 19 ч. Концентрация рениевой кислоты в камерах, г/л первая барьерная (3) камера -0,8 вторая барьерная (4) камера - 14 (или 2,5 от концентрации кислоты в камере концентрирования) буферная (6) камера - 3. В камере концентрирования(5) получают 15 л рениевой кислоты концентрацией 540 г/л. Производительность процесса составила 426,32 г/ч рениевой кислоты. При этом потери рениевой кислоты в анодное пространство 2,4 г или 0,03. Пример 4 (по прототипу). Рениевую кислоту без вывода из камеры концентрирования получают из раствора перрената аммония концентрацией 35 г/л. Температура растворов в камерах электродиализатора 50 С. Сила тока 40 А, напряжение 28 В, время проведения опыта 18 ч. Концентрация рениевой кислоты в камерах, г/л первая барьерная (3) камера - 43,2 вторая барьерная (4) камера - 171,4 буферная (6) камера - 32. В камере концентрирования (5) получен 1 л рениевой кислоты концентрацией 582 г/л. Производительность процесса составила 32,33 г/ч рениевой кислоты. При этом потери рениевой кислоты в анодное пространство 18,9 г или 3,25. Из приведенных примеров видно, что производительность заявляемого способа по рениевой кислоте увеличилась в 12-15 раз по сравнению с прототипом. Способ обеспечивает также получение рениевой кислоты более высоких концентраций (700 г/л) с одновременным снижением потерь рениевой кислоты до 0,02-0,09 в отличие от прототипа(3,25). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения рениевой кислоты в многокамерном электродиализаторе, включающем последовательно расположенные анодную камеру,барьерные камеры,образованные катионообменными мембранами, камеру концентрирования,буферную камеру, образованную анионообменными мембранами, камеры обессоливания и катодную,разделенные катионообменной мембраной,отличающийся тем, что в барьерную камеру,ближайшую к анодной камере, вводят раствор рениевой кислоты с концентрацией 0,5-1,0 г/л, во второй барьерной камере поддерживают концентрацию рениевой кислоты, составляющую 23 от концентрации получаемой рениевой кислоты,при этом из двух барьерных камер осуществляют переток в камеру концентрирования при числе Рейнольдса 10-70, причем в буферной камере поддерживают концентрацию рениевой кислоты 2-5 г/л.