1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29953
(51) C01G 15/00 (2006.01)
C25C 1/22 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/1017.1
(22) 25.07.2014
(45) 15.06.2015, бюл. №6
(72) Курбатов Андрей Петрович; Сейлханова
Гульзия Амангельдыевна; Наурызбаев Михаил
Касымович; Усипбекова Енлик Жанысбековна;
Березовский Андрей Владимирович
(73) Дочернее государственное предприятие на
праве хозяйственного ведения "Центр физико-
химических методов исследования и анализа"
Республиканского государственного предприятия на
праве хозяйственного ведения "Казахский
национальный университет им. аль-Фараби"
Министерства образования и науки Республики
Казахстан
(56) RU 2376245 C1, 20.12.2009
(54) ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ
ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОГО ТАЛЛИЯ
(57) Изобретение относится к выделению и очистке
чернового таллия и может быть использовано в
области металлургии при разработке
технологической схемы рафинирования таллия.
Технический результат изобретения заключается
в упрощении электролитического способа и
реализации экологически безопасной технологии
получения чистого металла за счет выделения
таллия на таллиевом катоде из раствора,
полученного после растворения оксида таллия (III) в
азотной кислоте, и проведения повторного
электролиза.
Загрязнённый металлический таллий растворяют
в разбавленной серной кислоте, доводят pH до 5
аммиаком. В ходе электролиза в
потенциостатическом режиме проводят
одновременное осаждение металлического таллия
на стеклоуглеродном катоде и оксида таллия (III) на
платиновом аноде. После электролиза оксид таллия
(III) растворяют в разбавленной азотной кислоте.
Далее проводят восстановление трёхвалентного
таллия до одновалентного состояния
гидроксиламином:
2Tl3+
+2NH2OH=2Tl+
+N2O+H2O+4H+
. Затем проводят
повторное электролитическое выделение таллия на
таллиевом катоде.
Заявленное техническое решение обеспечивает
высокую степень очистки таллия от примесей,
способствует упрощению технологического
процесса, уменьшению количества используемых
реагентов, снижению энергозатрат и экологической
опасности процесса за счёт уменьшения
образования фильтратов и загрязнений воздушной
среды.
(19)KZ(13)A4(11)29953

2. 29953
2
Изобретение относится к выделению и очистке
чернового таллия и может быть использовано в
области металлургии при разработке
технологической схемы рафинирования таллия.
Известен способ получения и очистки таллия
(Патент РФ №2254391, МПК С22В 61/00, С22В 3/04,
опубл. 20.06.2005г.), включающий растворение
загрязнённого металлического таллия в
разбавленной азотной кислоте, получение
концентрированного раствора сульфата таллия,
очищение раствора от примесей, осаждение
галогенида таллия с последующим растворением его
в серной кислоте и проведение электролитического
выделения таллия из очищенного раствора Tl2SO4.
Очистку раствора от примесей проводят осаждением
свинца в виде его сульфида, а железа и хрома в виде
гидрооксидов.
Недостатком данного способа является большое
количество стадий при получении чистого таллия,
необходимость нагревания реагентов до 60-70°С,
сушки полученных осадков при температуре
110-120°С, что требует определенных затрат
электроэнергии, а также в процессе его
осуществления требуются дополнительные меры
защиты человека и окружающей среды от ядовитых
побочных газообразных продуктов, выделяющихся
при повышенной температуре в ходе реакций:
сероводорода (H2S), паров йода, аммиака.
Наиболее близким по технической сущности
является способ одновременного получения
металлического таллия и оксида таллия (III) (Патент
РФ №2376245, МПК C01G 15/00, опубл.
20.12.2009г.), включающий растворение
загрязненного металла в разбавленной серной
кислоте, получение концентрированного раствора
сульфата таллия упариванием, очистку раствора от
примесей, электролитическое выделение таллия из
раствора сульфата таллия, получение азотнокислого
раствора таллия, создание в растворе щелочной
среды, окисление на аноде таллия (I) до таллия (III)
и осаждение оксида таллия (III), и осаждение на
катоде металлического таллия.
К недостаткам известного способа относятся
использование газообразного сероводорода для
осаждения ионов металлов-примесей в виде
сульфидов, необходимость проведения некоторых
стадий при повышенной температуре
(упаривание - 100°С).
Задача изобретения - разработка
электролитического способа, позволяющего
реализовать экологически безопасную технологию
получения чистого металлического таллия с
минимальным количеством примесей.
Технический результат изобретения заключается
в упрощении электролитического способа и
реализации экологически безопасной технологии
получения чистого металла за счет выделения
таллия на таллиевом катоде из раствора,
полученного после растворения оксида таллия (III) в
азотной кислоте, после повторного электролиза.
Технический результат достигается
предлагаемым электролитическим способом
получения чистого таллия путем растворения
загрязненного металлического таллия в серной
кислоте, получения раствора сульфата таллия,
окисления на аноде таллия (I) до таллия (III) и
осаждения оксида таллия (III), осаждения на катоде
металлического таллия, но в отличие от известного
после растворения загрязненного таллия pH
раствора доводят до 5 аммиаком, электролитическое
осаждение проводят дважды - оксид таллия (III)
растворяют в разбавленной азотной кислоте и
восстанавливают до таллия (I), затем осуществляют
повторное электролитическое выделение таллия на
таллиевом катоде в потенциостатическом режиме. В
качестве анода используют платиновый электрод, а
в качестве катода - стеклоуглерод, при повторном
электролитическом выделении - таллиевый
электрод.
В ходе электролитического выделения в
потенциостатическом режиме проводят
одновременное осаждение металлического таллия
на стеклоуглеродном катоде и оксида таллия (III) на
платиновом аноде. После проведения
электролитического выделения оксид таллия (III)
растворяют в разбавленной азотной кислоте. Далее
проводят восстановление трёхвалентного таллия до
одновалентного гидроксиламином:
2Т13+
2NH2OH=2Тl+
+N2O+Н2O+4Н+
. Затем проводят
повторное электролитическое выделение таллия на
таллиевом катоде.
Заявленное техническое решение обеспечивает
высокую степень очистки таллия от примесей,
способствует упрощению технологического
процесса, уменьшению количества используемых
реагентов, снижению энергозатрат и экологической
опасности процесса за счёт уменьшения
образования фильтратов и загрязнений воздушной
среды.
Проведенный анализ общедоступных
источников информации об уровне техники не
позволил выявить техническое решение,
тождественное заявленному, на основании чего
делается вывод о неизвестности последнего, то есть
соответствие представленного технического
решения критерию «новизна».
Сопоставительный анализ заявленного
технического решения с известными техническими
решениями позволил выявить, что представленная
совокупность отличительных признаков не известна
для специалиста в данной области техники, на
основании чего делается вывод о соответствии
представленного в настоящей заявке изобретения
критерию «изобретательский уровень».
Предложенный способ получения чистого
таллия реализуют следующим образом:
Пример 1.
5 г металлического таллия, содержащего 5%
примесей, в том числе медь, железо, кадмий, свинец,
растворяют в серной кислоте. При растворении
загрязненного таллия в серной кислоте свинец
падает в осадок (PbSO4). Доводят pH полученного
после фильтрации раствора до 5 аммиаком.
Проводят электролитическое выделение при
потенциостатическом режиме -0,8В. При этом на
стеклоуглеродном катоде получают металлический

3. 29953
3
таллий, а на аноде оксид таллия (III). В ходе анализа
оксида таллия атомно-эмиссионным методом было
установлено, что удалось практически полностью
избавиться от таких примесей, как медь, кадмий.
Полученный оксид таллия (III) растворяют в
разбавленной азотной кислоте. Восстановление
трёхвалентного таллия до одновалентного проводят
гидроксиламином:
2Т13+
+2NH2OH=2Tl+
+N2O+H2O+4H+
.
Затем проводят повторное электролитическое
выделение таллия на таллиевом катоде. Чистота
таллия при этом составляет 99,6±0,3%.
Пример 2.
5 г металлического таллия, содержащего 3%
примесей, в том числе медь, железо, кадмий, свинец,
растворяют в серной кислоте. Доводят pH
полученного после фильтрации раствора до 5
аммиаком. Проводят электролитическое выделение
при потенциале -0,8В. При этом на
стеклоуглеродном катоде получают металлический
таллий, а на аноде оксид таллия (III). Полученный
оксид таллия (III) растворяют в разбавленной
азотной кислоте. Восстановление трёхвалентного
таллия до одновалентного проводят
гидроксиламином по реакции, указанной в примере 1.
Затем проводят повторное электролитическое
выделение таллия на таллиевом катоде.
Концентрацию ионов металлов (примесей) в
растворах анализируют атомно-эмиссионным
методом. Чистота таллия составляет 99,7±0,2%.
Пример 3.
5 г металлического таллия, содержащего 2%
примесей, в том числе медь, железо, кадмий, свинец,
растворяют в серной кислоте. Доводят pH
полученного после фильтрации раствора до 5
аммиаком. Проводят электролитическое выделение
при потенциале -0,8В. При этом на
стеклоуглеродном катоде получают металлический
таллий, а на аноде оксид таллия (III). Полученный
оксид таллия (III) растворяют в разбавленной
азотной кислоте. Восстановление трёхвалентного
таллия до одновалентного проводят
гидроксиламином по реакции, указанной в примере
1. Затем проводят повторное электролитическое
выделение таллия на таллиевом катоде.
Концентрацию ионов металлов (примесей) в
растворах анализируют атомно-эмиссионным
методом. Чистота таллия составляет 99,8±0,1%.
Заявленное техническое решение обеспечивает
высокую степень очистки таллия от примесей,
способствует упрощению технологического
процесса, уменьшению количества используемых
реагентов, снижению энергозатрат и экологической
опасности процесса за счёт уменьшения
образования фильтратов и загрязнений воздушной
среды.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Электролитический способ получения чистого
таллия путем растворения загрязненного
металлического таллия в серной кислоте, получения
раствора сульфата таллия, окисления на аноде
таллия (I) до таллия (III) и осаждения оксида таллия
(III), осаждения на катоде металлического таллия,
отличающийся тем, что после растворения
загрязненного таллия рН раствора доводят до 5
аммиаком, электролитическое осаждение проводят
дважды - оксид таллия (III) растворяют в
разбавленной азотной кислоте и восстанавливают до
таллия (I), затем осуществляют повторное
электролитическое выделение таллия на таллиевом
катоде в потенциостатическом режиме.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в
качестве анода используют платиновый электрод, а
в качестве катода - стеклоуглерод, при повторном
электролитическом выделении - таллиевый
электрод.
Верстка Н.Киселева
Корректор К.Нгметжанова