Особо чистые вещества. Занятие 14

1. Особо чистые вещества Занятие 14 (подготовка к экзамену) 01.12.2020

2. Третьи вопросы

1.
Метод сорбции в технологии золота
2.
Получение карбида кремния методом термического разложения
метилтрихлорсилана.
3.
Выращивание кристаллов оксида цинка из газовой фазы.
4.
Использование реакции диспропорционирования для получения
особо чистых веществ (на примере алюминия)
5.
Получение особо чистого вольфрама химическим методом.
6.
Методы разделения рубидия и цезия.
7.
Методы разделения ниобия и тантала.
8.
Экстракционные методы очистки ванадия от примесей железа,
марганца, никеля.
2

3. МЕТОД СОРБЦИИ В ТЕХНОЛОГИИ ЗОЛОТА

Существует две основные сорбционные технологии извлечения
золота:
с использованием активированных углей. Эта технология
впервые был описана еще в 1847 г. После разработки в 1952 г.
метода горячей десорбции благородных металлов из угля,
началось активное внедрение данной технологии в
промышленности. Эффективность метода объясняется тем, что
при обработке цианистых сред происходит одновременно и
физическая, и химическая абсорбция. Практически все
проектируемые золотоизвлекательные предприятия в России
предусматривают сорбцию драгметаллов активированными
углями;
3

4. МЕТОД СОРБЦИИ В ТЕХНОЛОГИИ ЗОЛОТА

с использованием ионообменных смол (анионитов).
Эта технология активно внедряется с 1953 года.
Именно она была использована на крупнейшей в
мире золотоизвлекательной фабрике в узбекском
Мурунтау. Ионообменные смолы представляют собой
объемные полимеры, которые отличаются высокой
механической
прочностью,
сопротивляемостью
органическим веществам и осмотическим шокам,
хорошей
селективностью.
Они
обеспечивают
эффективное извлечение золота из осветленных
растворов или непосредственно из пульп при
цианировании.
4

5. СОРБЦИЯ ИЗ ПУЛЬПЫ

Процесс сорбционного выщелачивания ведут в цепочке
из 5-10 аппаратов с пневматическим или механическим
перемешиванием при противоточном движении угля и
пульпы. В качестве сорбента используют, как правило,
наиболее механически прочные сорта гранулированного
угля, изготовляемые из скорлупы кокосовых орехов.
Сорбцию ведут из пульп, содержащих 40-45% твердого,
при концентрации цианида в жидкой фазе 0.01-0.02%,
рН 10-10.5 и единовременной загрузке сорбента 10-30 г/л.
Емкость углей по золоту составляет обычно от 2 до 8
кг/т.
5

6. СОРБЦИЯ ИЗ ПУЛЬПЫ

Активированные угли значительно дешевле ионообменных
смол и отличаются от них меньшей чувствительностью к
присутствию в растворе примесей. Это позволяет
использовать угли даже в тех случаях, когда жидкая фаза
пульпы имеет повышенную концентрацию примесей и
применение ионообменных смол нецелесообразно. Серьезным
недостатком активированных углей является их невысокая
механическая прочность и обусловленные этим повышенные
потери сорбента (до 100-200 г на 1 т перерабатываемой руды) в
виде мелких фракций.
На
практике
элюирование
благородных
металлов
осуществляют обычно горячими цианистыми растворами,
содержащими 0.1-0.2% NaCN и 1-2% NaOH. Процесс ведут в
динамических условиях в цепочке из трех-четырех
вертикальных колонн. Элюирующий раствор подают в первую
по
ходу
движения
раствора
колонну,
крепкий
золотосодержащий элюат отводят из последней.
6

7. СОРБЦИОННОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ

В присутствии сорбента идут два совмещенные во
времени процесса - растворение благородных металлов и
сорбция их на ионит или активный уголь, т.е. процесс
сорбционного
выщелачивания.
Только
после
предварительного цианирования в процессе сорбции в
присутствии сорбента протекает процесс дорастворения
золота.
Исследования и практика работы показали, что при
прочих равных условиях емкость сорбента тем выше,
чем больше концентрация золота в жидкой фазе пульпы.
Поэтому перед выводом насыщенного сорбента из
процесса он должен контактировать с цианистой
пульпой, в растворе которой имеется достаточно
высокая концентрация золота.
7

8. ПОЛУЧЕНИЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ

Метилтрихлорсилан (МТХС), очищенный ректификацией, и H2,
очищенный на палладиевом фильтре, подавали в испарительбарботер и смешивали в мольном соотношении МТХС: H2=1:(1-3).
Полученную парогазовую смесь (ПГС) подавали в реактор, где
осуществляли процесс термического разложения на нагретой
графитовой подложке с получением слоев карбида кремния и
газообразных продуктов разложения. Плотность подачи ПГС
поддерживали в пересчете на МТХС 3-4 г/см2·час, температуру
подложки 1200-1250o C. Время процесса определялось требуемой
толщиной получаемого слоя карбида кремния. Производительность
процесса осаждения 1 мм/час. Продукты разложения отводили из
зоны реакции. Получаемый карбид кремния имел следующие
характеристики: плотность менее 1%; коэффициент термического
расширения (200 - 1000o C) 3.6-6.8·10-6.oC-1; удельную теплоемкость
0.28 кал/моль·oC, теплопроводность 0.155 вт/см·oC.
8

9. ТРИХЛОРМЕТИЛСИЛАН (МЕТИЛТРИХЛОРСИЛАН, CH3SiCl3)

Температура кипения: 66° C
Температура плавления: -90° C
Относительная плотность (вода = 1): 1.3
Растворимость в воде: реагирует
Давление паров, кПа при 20° C: 17.9
Относительная плотность пара (воздух = 1): 5.2
Относительная плотность смеси пар/воздух при 20°C
(воздух = 1): 1.73
Температура вспышки: 8°C
Температура самовоспламенения: 490°C
Пределы взрываемости, объем% в воздухе: 7.2-11.9
9

10. ПОЛУЧЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ ОКСИДА ЦИНКА ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ

Оксид цинка – широкозонный полупроводник,
обладающий уникальными электрофизическими и
оптическими свойствами и относящийся к группе
прозрачных проводящих оксидов.
Сначала на плоскую подложку методом лазерностимулированного
осаждения
из
газовой
фазы
осаждается слой аморфного вещества необходимой
толщины, а затем в слое создается интерференционная
картина с помощью двух лазерных лучей. На пленку
направляется лазерный луч с энергией, достаточной для
получения расплава, после чего начинается процесс
кристаллизации, при этом интерференционная картина
(стоячая
волна)
является
затравкой
процесса
10
кристаллизации.

11. ПОЛУЧЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ ОКСИДА ЦИНКА ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ

Предлагаемый способ основан на взаимодействии стоячей
волны с атомами вещества, в результате которого в
узлах пучности атомы остывающего расплава получают
дополнительную энергию и не могут остаться в этих
местах. Между узлами пучности колеблющиеся атомы
отдают избыток энергии и фиксируются в положении,
определяемом
минимумом
энергии
для
данной
кристаллической решетки. Период стоячей волны и ее
расположение относительно поверхности аморфной
пленки выбирается в соответствии с периодом
кристаллической решетки напыленного вещества и
требованиями по минимизации дислокаций в объеме
кристалла.
11

12. ХИМИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТНЫЕ РЕАКЦИИ

• IrO2 + O2 ↔ IrO3
(1100 oC → 900o C)
• BeO + 2HCl ↔BeCl2 + H2O (1100 oC → 800o C)
• Al + AlCl3 ↔ AlCl (1000 oC → 600o C) → это
диспропорционирование
12