Рафинирование висмута и синтез Bi2O3 с использованием отходов производства монокристаллов Bi4Ge3O12

• Автор: Новосёлов, Игорь Иванович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1 Литературный обзор.

1.1 Общие сведения о висмуте.

1.2 Физические свойства висмута

1.3 Химические свойства висмута

1.3.1 Соединения висмута с кислородом

1.3.2 Соединения висмута с хлором

1.4 Выделение металлического висмута из соединений.

1.5 Рафинирование чернового висмута

1.5.1 Пирометаллургические способы.

1.5.2 Электрорафинирование висмута в водных растворах
1.5.3 Электрорафинирование висмута в расплавленных солях.
1.6 Получение висмута высокой чистоты
1.6.1 Метод селективных химических реакций.
1.6.2 Вакуумная дистилляция и кристаллизация висмута.
1.6.3 Получение особочистого оксида висмута
при рафинировании его соединений.
1.6.4 Электролитическое рафинирование висмута
в солянокислом электролите.
1.6.5 Анализ опубликованных данных по получению
особочистого висмута.
1.7 Синтез оксида висмута
1.7.2 Анализ опубликованных данных по получению
особо чистого оксида висмута.
1.8 Извлечение оксида германия из вторичных источников сырья.
1.8.1 Физические свойства и области применения ВвО.
1.8.2 Физические и химические свойства оксида германия.
1.8.3 Переработка германий содержащих отходов
1.9 Анализ литературных данных.
Глава 2 Применяемые аналитические методики.
Глава 3 Утилизация ВСО содержащих отходов
3.1 Выбор процесса и проведение лабораторных испытаний.
3.2 Проведение полупромышленных испытаний.
3.3 Извлечение висмута
3.4 Обсуждение результатов
Глава 4 Рафинирование висмута
4.1 Процесс глубокого удаления свинца из висмута
4. Обсуждение результатов.
4.2 Вакуумная дистилляция висмута.
4.2.1 Аппаратурное оформление и исследование процесса.
4.2.2 Обсуждение результатов
Глава 5 Окисление расплава висмута кислородом.
5.1 Способ весового определения висмута в чистом В0з
5.2 Исследование процесса окисления в различных режимах.
5.3 Исследование синтеза В во вращающемся реакторе
5.4 Обсуждение экспериментальных результатов синтеза
В0з при окислении расплава висмута кислородом.
Глава 6 Заключение
6.1 Практическая реализация результатов.
6.2 Основные результаты и выводы
Приложения. Таблицы
Приложение 1. Дневник проведения основных работ.
Приложения 2. Установки для солянокислой обработки
ЕЮОсодержащих отходов.
Приложения 3. Установка для непрерывной
вакуумной дистилляции висмута
Приложения 4. Полупромышленная установка для синтеза ВПО
Приложения 5. Гранулометрические составы
получаемых порошков ВОз
Приложения 6. Сцинтилляционные характеристики кристаллов ВвО,
выращенных при использовании В0з различных производителей
Список литературы


По материалам диссертации опубликовано 9 работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах и тезисы 6 докладов. Результаты исследования химических и химикотехнологических проблем, представленные в данной работе проводились в группе, которая прежде занималась только разработкой ростового оборудования и выращиванием оксидных кристаллов. Следует отметить, что материал, получаемый по оригинальной технологии, в той или иной степени обладает уникальными свойствами. Особое значение для испытания и доработки новых процессов приобретает полупромышленное производство. К сожалению, отечественная промышленность предлагает весьма ограниченный ассортимент полупромышленного химического оборудования. Импортное оборудование такого класса недоступно вследствие его чрезвычайно высокой стоимости. Практически все использованное в представляемой работе химическое оборудование конструировалось и создавалось самостоятельно. Значительных усилий требовала организация непосредственно на месте изготовления крупногабаритных кварцевых изделий. Как оказалось в дальнейшем, этот подход полностью оправдал себя. Особенно при проведении серии первых полупромышленных экспериментов. Каждое даже незначительное изменение в процессе синтеза материала может сопровождаться неожиданными эффектами. При этом очень важно обращать внимание на неудачные, казалось бы испорченные эксперименты. Мастерство экспериментатора заключается в умении разобраться в причине и устранить нежелательные последствия или использовать наблюдаемые явления для совершенствования процесса. Так, при исследовании процесса кристаллизации висмута в атмосфере водорода произошла разгерметизация ампулы, при этом на поверхности расплава стали заметны мелкие частицы оксида висмута расплав металла не смачивал образовавшийся оксид. Именно этот испорченный опыт стимулировал исследования влияния подготовки поверхности при синтезе оксида висмута окислением расплава кислородом. В0з при окислении расплава висмута кислородом. В0з при окислении расплава висмута кислородом. Висмут и его соединения известны с глубокой древности и в настоящее время привлекают все большее внимание в научных исследованиях и практике. Достаточно широко химия висмутовых соединений и материалов представлена в монографиях 13. Мировое потребление висмута и его соединений составляет 56 тыс. Физические и химические свойства висмута и висмутсодержащих соединений и области их применения приведены в А. Структуру жидкого висмута также изучали неоднократно, эти данные приводятся в работах . Экспериментальные данные по строению и физикохимическим свойствам металлохимических и некоторых оксидных висмутсодержащих материалов в жидком и кристаллическом состоянии обобщены в монографии 2. Содержание висмута в земной коре 4,86 мае. Цены на висмут на мировом рынке неустойчивы, что определяется как колебанием спроса и предложения, так и падением или ростом производства свинца висмут сопутствующий металл в свинецсодержащих концентратах. Начиная с х годов, самая низкая цена висмута составляла 3,5 кг в г. На территории бывшего СССР основным. Чимкентский свинцовый завод Казахстан, где выпускалось до его общесоюзного производства. В России выпуск металлического висмута осуществлялся на свинцовом заводе Приморья, а в последнее время его производство освоено и на Новосибирском оловозаводе 1. Токсичность не создает затруднений при производстве висмута, случаев отравления при работе с висмутом не зарегистрировано 4. Физические свойства висмута Природный висмут состоит только из одного изотопа с массовым номером 9. При обычных температурах висмут слишком хрупок для прокатки, но при температурах около 5 С он становиться более пластичным и допускает штамповку различных видов. Стержни 0 мм можно протягивать в проволоку 0 0, мм. Известно, что плотность зависит и от чистоты, и от способа изготовления образца. Так, если для литого висмута плотность равна 9, гсм3, то для висмута в виде проволоки , гсм3 5. При атмосферном давлении устойчива только одна модификация висмута. Некоторые свойства висмута отражены в табл.