PL221902B1

PL221902B1 - Sposób otrzymywania wysokiej czystości bezwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III)

Info

Publication number: PL221902B1
Application number: PL395505A
Authority: PL
Inventors: Katarzyna Leszczyńska-Sejda; Grzegorz Benke; Krystyna Anyszkiewicz; Andrzej Chmielarz; Grażyna Machelska; Krystyna Witman
Original assignee: Inst Metali Nieżelaznych
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2016-06-30
Also published as: PL395505A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania wysokiej czystości bezwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III) z użyciem kwasu renowego(VII) oraz chlorku kobaltu(II). Otrzymany wysokiej czystości bezwodny renian(VII) heksaaminakobaltu(III) może być wykorzystany, do otrzymywania proszków stopowych - typu Re-Co.

Ren jest metalem niezwykle rzadkim, jednak ze względu na swoje specyficzne właściwości znalazł zastosowanie w wielu różnych dziedzinach. Obecnie stosuje się go głównie do produkcji stopów i superstopów, przykładowo w lotnictwie. Ren posiada zdolność tworzenia wielu związków kompleksowych. Jednymi z takich związków są amoniakalne kompleksy renu z metalami grupy żelaza, czyli niklem i kobaltem, typu: [Me(NH3)x](ReO4)y. Kobalt w tych kompleksach występuje na drugim i trzecim stopniu utlenienia.

Pierwsze informacje na temat otrzymywania i właściwości amoniakalnych kompleksów renu opisali w 1933 roku E. Wilke-Dorfurt oraz T. Gunzert. Autorzy tej pracy donoszą, że otrzymywanie dwuwodnego renianu(VII) heksaamina-kobaltu(III) jest możliwe w wyniku reakcji chlorku heksaaminakobaltu(III) z kwasem renowym(VII). Otrzymany w ten sposób kompleks określili, jako pomarańczowożółte ciało stałe, charakteryzujące się słabą rozpuszczalnością w wodzie.

W 1968 roku E. Lenz oraz R. Murmann opisali otrzymywanie inne kompleksu, czyli [Co(NH3)5(ReO4)](ReO4)2. Jak opisano, metoda ta polega na tym, że w pierwszym etapie rozpuszczony w wodzie [Co(NH3)5 H2O](ClO4)3 poddaje się działaniu HReO4, otrzymując [Co(NH3)5(H2O)(ReO4)3 • 2H₂O który następnie suszy się pod próżnią, przez 3 godziny, w temperaturze 50-60°C. Otrzymany w ten sposób różowy kompleks [Co(NH3)5(H2O)](Re)O4)3 poddaje się dalszemu suszeniu, tym razem w temperaturze 95-130°C, przez 2-5 godzin. Po wysuszeniu uzyskuje się fioletowy kompleks [Co(NH3)5(ReO4)2(ReO4)2.

W literaturze istnieje również wiele doniesień na temat otrzymywania kompleksowych związków kobaltu(III), np. w patencie USA Nr 4,318,977 z 1982 roku przedstawiono otrzymywanie wielu organicznych kompleksów kobaltu(III).

W literaturze nie istnieją inne doniesienia na temat otrzymywania i właściwości bezwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III). W przypadku zastosowania bezwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III) do produkcji proszków stopowych powinien on zawierać ograniczone ilości zanieczyszczeń metalicznych taki, jak: potas, sód, magnez, nikiel, molibden czy wapń (< 10 ppm każdy) oraz chlor (< 20 ppm), które w podwyższonych ilościach niekorzystnie wpływają na właściwości uzyskiwanych proszków.

Sposób otrzymywania bezwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III) wysokiej czystości według wynalazku polega na tym, że do wodnego roztworu zawierającego sześciowodny chlorek kobaltu(II) i chlorek amonu, dodaje się węgla aktywnego w stosunku wagowym węgla do kobaltu wynoszącym 1 : 1 i kolejno dodaje się, z 20% nadmiarem, stężony wodny roztwór wody amoniakalnej. Uzyskaną mieszaninę oziębia się do temperatury poniżej 0°C i kolejno dodaje do niej porcjami, z 30% nadmiarem, wodny roztwór nadtlenku wodoru, tak aby temperatura mieszaniny nie przekroczyła 10°C. Powstałą mieszaninę ogrzewa się do 60°C, do momentu krystalizacji produktu na powierzchni roztworu i kolejno oziębia w łaźni solno-lodowej. Wydzielony osad zanieczyszczony węglem aktywnym, oddziela się od roztworu przez filtrację na filtrze próżniowym. Roztwór zawraca się do etapu roztwarzania chlorku kobaltu(II), a osad rozpuszcza w gorącym 0,5-5% roztworze kwasu solnego, korzystnie 1,0%. Powstałą mieszaninę ogrzewa się, w temperaturze 40-100°C, i na gorąco oddziela się, przez filtrację próżniową, węgiel od roztworu. Do powstałego roztworu dodaje się wodny roztwór kwasu re33 nowego(VII), o stężeniu renu wynoszącym od 60 do 900 g/dm³, korzystnie 100 g/dm³ Re, stosując 10-100% nadmiar renu do kobaltu, korzystnie 30%. Tak powstałą mieszaninę, miesza się intensywnie przez 15-90 minut, korzystnie 30 minut, w temperaturze 0-30°C, korzystnie 10°C, w łaźni solnolodowej. Powstały produkt, czyli dwuwodny renian(VII) heksaaminakobaltu(III) filtruje się na filtrze próżniowym, a uzyskany roztwór korzystnie zawraca się do etapu strącania dwuwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III) kwasem renowym(VII). Dwuwodny renian(VII) heksaaminakobaltu(III) intensywnie mieszając przemywa się roztworem zawierającym 5-30 % wodnego roztworu H2O2 i 5% amo33 niaku, w temperaturze 0-20°C, stosując od 50 do 300 cm³ korzystnie 150 cm³ roztworu na każde 100 g osadu, mycie prowadzi się przez 5-30 minut, korzystnie 15 minut. Przemyty produkt po oddzieleniu przez filtrację od roztworu i kolejnym przemyciu wodą, suszy się w temperaturze 100-180°C, korzystnie 120°C, w celu uzyskania jego bezwodnej formy. Powstałe popłuczyny kieruje się do odzyPL 221 901 B1 sku z nich renu znanymi sposobami. Korzystnie roztwór powstały po wytrąceniu osadu zanieczyszczonego węglem aktywnym zawraca się do etapu rozpuszczania chlorku kobaltu(II). Korzystnie roztwór powstały po wytrąceniu dwuwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III), zawraca do etapu strącania dwuwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III) kwasem renowym(VII).

Stosowanie opisanego sposobu otrzymywania bezwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III), umożliwia otrzymywanie wysokiej czystości związku.

W ujawnionym rozwiązaniu wszystkie roztwory odpadowe są zagospodarowywane, co minimalizuje straty renu i kobaltu. Warunki prowadzenia procesu skutkują tym, że otrzymuje się bezwodny renian(VII) heksaaminakobaltu(III), wysokiej czystości następującym składzie: 61,2% Re, 6,5% Co, 11,2% jonów amonowych oraz < 20 ppm chloru, < 5 ppm Na, Ca, Mg, Mo i Ni oraz < 10 ppm K i < 3 ppm Zn, co pozwala na zastosowanie go do otrzymywania proszków stopowych typu Re-Co.

₃

Sposób według wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania. W 300 cm^{1 * 3} wody destylowanej, rozpuszczono 33 g NH₄CI i 50 g CoCI₂-6H₂O. Do uzyskanego roztworu dodano 10 g pyli₃ stego węgla aktywnego i 450 cm³ 25% wodnego roztworu amoniaku. Mieszaninę oziębiono, w łaźni ₃ solno-lodowej, do temperatury poniżej 0°C i przy ciągłym mieszaniu dodawano porcjami 40 cm³ 30% roztworu H₂O₂, W trakcie dodawania H₂O₂ temperaturę mieszaniny utrzymywano w zakresie 0-10°C.

Po dodaniu H2O2 mieszaninę zatężono trzykrotnie przez odparowanie w temperaturze 60°C, kolejno ₃ oziębiono w łaźni solno-lodowej i odfiltrowano. Uzyskano przesącz o objętości 290³ cm zawierający

11,3 g/dm Co, który wykorzystano do rozpuszczenia kolejnej porcji CoCI₂-6H₂O. Odfiltrowany osad, ₃ zawierający węgiel i chlorek heksaaminakobaltu(III) wprowadzono do 750 cm³ 1,0% roztworu kwasu solnego, całość podgrzano i przefiltrowano, w temperaturze 60°C, a osad przemyto na filtrze dodat33 kowo wodnym roztworem kwasu solnego. Do 800 cm³ przesączu dodano 320 cm³ kwasu renowe₃ go(VII) zawierającego 300 g/dm³ Re i intensywnie mieszano przez 30 minut w temperaturze 10°C, w łaźni solno-lodowej. Po tym czasie roztwór oddzielono od wytrąconego produktu przez filtrację próżniową. Uzyskano w ten sposób 1200 cm³ przesączu zawierającego 0,11 g/dm Co i 22,5 g/dm³

Re, który zawracano do etapu strącania dwuwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III). Strącony ₃ produkt przemyto mieszaniną 100 cm³ 10% H2O2 i 5% amoniaku intensywnie mieszając przez 15 minut, w temperaturze 10°C. Po tym czasie, dwuwodny renian(VII) heksa-aminakobaltu(III) oddzielono ₃ od roztworu również przez filtrację, przemywając produkt na lejku próżniowym 50 cm³ wody, którą ₃ łączono z popłuczynami. Tą drogą otrzymano popłuczyny zawierające 0,44 g/dm³ Co i 1,04 g/dm Re, który kierowano do odzysku renu znanymi sposobami. Otrzymany dwuwodny renian(VII) heksaaminakobaltu(III), suszono w temperaturze 120°C. Po upływie 2 godzin uzyskano 137 g bezwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III) o następującym składzie: 61,2% Re, 6,5% Co, 11,1% jonów amonowych oraz < 20 ppm chloru, <5 ppm Na, Ca, Mg, Mo i Ni oraz <10 ppm K i < 3 ppm Zn.

Claims

1. Sposób otrzymywania wysokiej czystości bezwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III) przez działanie kwasem renowym(VII) na roztwór, zawierający Co(NH3)6Cl3, uzyskany przez utlenianie CoCI2 nadtlenkiem wodoru w amoniakalnym roztworze zawierającym chlorek amonu w obecności węgla, a następnie oddzieleniu od węgla, znamienny tym, że do wodnego roztworu zawierającego sześciowodny chlorek kobaltu(II) i chlorek amonu, dodaje się węgla aktywnego w stosunku wagowym węgla do kobaltu wynoszącym 1 : 1 i kolejno dodaje się, z 20% nadmiarem, stężony wodny roztwór wody amoniakalnej, następnie mieszaninę oziębia się do temperatury poniżej 0°C i kolejno dodaje do niej porcjami, z 30% nadmiarem, wodny roztwór nadtlenku wodoru, tak aby temperatura mieszaniny nie przekroczyła 10°C i ogrzewa się do 60°C, do momentu krystalizacji produktu na powierzchni roztworu i kolejno oziębia w łaźni solno-lodowej, i tak wydzielony osad zanieczyszczony węglem aktywnym, oddziela się od roztworu przez filtrację na filtrze próżniowym i rozpuszcza się go w gorącym 0,5-5,0% roztworze HCl, korzystnie 1,0%, a mieszaninę ogrzewa się w temperaturze 40-100°C, i oddziela przez filtrację próżniową węgiel aktywny od roztworu na gorąco, do tak powstałego roztworu dodaje się wodny roztwór kwasu renowego(VII) o stężeniu renu wynoszącym od 60 do

900 g/dm³, korzystnie 100 g/dm³ Re, stosując 10-100% nadmiar renu do kobaltu, korzystnie 30%, intensywnie mieszając 15-90 minut, korzystnie 30 minut, w temperaturze 0-30°C, korzystnie w temperaturze 10°C i tak powstały dwuwodny renian(VII) heksaaminakobaltu(III) oddziela się od roztworu

PL 221 902 B1 na filtrze próżniowym i suszy się w temperaturze 100-180°C, korzystnie 120°C, w celu uzyskania jego bezwodnej formy.

2. Sposób według zastrz. 1., znamienny tym, że powstały dwuwodny renian(VII) heksaaminakobaltu(III) przemywa się wodnym roztworem zawierającym 5-30%, H₂O₂ i 5% amoniaku stosując od ₃

50 do 300 cm³ roztworu, korzystnie 150 cm, na każde 100 g osadu, w temperaturze 0-20°C, korzystnie 10°C, intensywnie mieszając przez 5-30 minut a po upływie tego czasu rozdziela się roztwór od produktu na filtrze, przemywając wodą.

3. Sposób według zastrz. 1. i 2., znamienny tym, że roztwór powstały po wytrąceniu osadu zanieczyszczonego węglem aktywnym zawraca się do etapu rozpuszczania chlorku kobaltu(II).

4. Sposób według zastrz. 1., 2. i 3., znamienny tym, że roztwór powstały po wytrąceniu dwuwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III), zawraca do etapu strącania dwuwodnego renianu(VII) heksaaminakobaltu(III) kwasem renowym(VII).