Спосіб переробки відходів германату вісмуту

Изобретение относится к технологии переработки отходов производства германата висмута с получением висмута и германия в виде оксидов, применяемых во многих отраслях промышленности, а также в производстве монокристаллического германоэвлитина. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ переработки отходов германата висмута, включающий солянокислое разложение отходов BI 12GeO20 концентрированной (12м) кислотой при отношении Ж:Т=3:1, температуре 90-110°С и времени перемешивания 30мин. [1]. При этом висмут количественно переходит в раствор, а германий отгоняется в виде летучего GеСІ 4. Выделение висмута из раствора осуществляют на стадии его гидролиза при добавлении к солянокислому раствору воды с получением оксихлорида висмута и с последующим его восстановлением до металла. Недостатками данного способа является выделение висмута в виде оксихлорида, что требует в дальнейшем применения сложной технологии для его разложения до металла и перевода Ві в оксид, а также выделение летучего тетрахлорида германия (tкип.=83°С) и хлористого водорода, что в свою очередь предполагает применения специального оборудования для их улавливания и последующего перевода тетрахлорида германия в оксид. Кроме того, выделение хлоридовозгонов делает весь процесс переработки отходов экологически опасным. Задачей изобретения является разработка способа переработки отходов германата висмута, в котором за счет видоизмененной кислотной обработки отходов исключена возможность загрязнения окружающей среды хлоридовозгонами, что повышает экологическую чистоту процесса переработки, кроме того обеспечивается возможность получения оксида висмута и германия в виде товарного продукта. Решение задачи достигается тем, что в способе переработки отходов германата висмута, включающем кислотную обработку отходов с последующей регенерацией соединений висмута и германия, согласно изобретению, обработку отходов проводят смесью соляной и фосфорной кислот в соотношении 2:1 при температуре 60-80°С и соотношении жидкого к твердому 4:1. Концентрации фосфорной и соляной кислот целесообразно использовать равными 50% и 20% соответственно. При обработке отходов германата висмута смесью соляной и фосфорной кислот висмут переходит в раствор в виде хлорида висмута (ВіСІ 3), а германий выпадает в осадок в виде фосфата Ge(Н2РО4)4. При этом уравнения реакции можно записать следующим образом: Вi4Gе3О12+12НСІ+12Н3РО4®4BiCl3+3Ge(H2PO4)+12H2O (1) После полного выпадения германия в осадок, его отфильтровывают от раствора хлорида висмута, промывают 10-ным раствором HCI, а затем дважды деионизированной водой. Промытый осадок Ge(H2PO4)4 сушат, нагревают до 900°С и выдерживают в этих условиях до полного перехода в двуокись германия GeO2:Ge(H2PO4)4®GeO2+4H2O+2P2O5 (2) Выделяющуюся пятиокись фосфора (в парах Р4О10) пропускают черед ловушки, заполненные дистиллированной водой. Р4О10+6Н2О®4Н3РО4 (3) Р4О10 соединяясь с водой, вначале образует метафосфорную кислоту, а затем эта кислота в водном растворе постепенно переходит в ортофосфорную кислоту, пригодную для использования в данном способе переработки отходов. Раствор хлорида висмута, образовавшийся в результате реакции (1) подают на переработку с раствором аммиака по схеме: BICI 3+3NH4OH®Вi(ОН)3¯+3NH4CI Выпавший в осадок в виде белой хлопьевидной массы Ві(ОН)3 декантацией отделяют от NH4CI и после промывки дистиллированной водой подвергают термообработке при температуре 400°С: 2Вi(ОН)3®ВІ 2О3+3Н2О. Образующийся оксид висмута (III) пo данным рентгенографии представляет собою a-модификацию (a-ВІ 2О3). Изменение объемного соотношения НСІ:Н3РО4 равного 2:1 приводит к неполному растворению отходов германата висмута. Уменьшение объема HCI является причиной недостаточного перехода ионов Ві3+ в раствор. Увеличение объема НСІ>2 нецелесообразно из-за агрессивности реагента. Уменьшение объема НзРО4