способ получения азотнокислой соли металла

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНОКИСЛОЙ СОЛИ МЕТАЛЛА, включающий растворение металла при нагревании в азотной кислоте при пропускании кислорода и последующее выделение полученной соли, отличающийся тем, что растворение металла проводят в герметичной емкости при давлении кислорода не менее 0,15 ати.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способу получения азотнокислых солей металлов.

Известны способы получения азотнокислых солей металлов, например висмута, кадмия, марганца, свинца, железа, ртути, серебра. Сущность этих способов заключается в растворении металлов в азотной кислоте. Недостатком известных способов является выделение больших количеств экологически вредных окислов азота в окружающую среду.

Наиболее близким является способ получения азотнокислого серебра. Сущность метода заключается в растворении металла в азотной кислоте при нагревании в присутствии кислорода в специальном аппарате.

Образование нитратов металлов происходит путем растворения металлов в азотной кислоте в атмосфере кислорода при нагревании в реакционной башне и вспомогательной трубе. Окислы азота, образовавшиеся при растворении металлов в азотной кислоте в присутствии кислорода в реакционной башне и не превратившиеся в азотную кислоту, проходят по трубе в поглотительную башню. Здесь смесь окислов азота и кислорода, смешиваясь с водой, поступающей по трубке, дает азотную кислоту, которая собирается в сосуде и сливается через слив. Полученная таким образом азотная кислота может добавляться в реакционную башню для растворения металла. Следовательно, окислы азота, покинувшие реакционную башню, приходится улавливать в поглотительной башне.

Недостатками способа являются сложность регулирования подачи кислорода в реакционную башню, чтобы только редкие пузырьки проходили через манометр; неполное использование вводимой азотной кислоты (кислота, полученная в поглотительной башне, может добавляться в реакционную башню совместно с крепкой азотной кислотой); сложность аппаратуры.

Для устранения этих недостатков предложено проводить растворение металла в герметичной емкости в атмосфере кислорода под давлением не менее 0,15 ати.

В основе получения азотнокислых солей лежит реакция взаимодействия металла с кислородом в азотнокислой среде: для висмута и железа

M + 3HNO₃+ 3/4 O₂ __ M(NO₃)₃+ 3/2 H₂O (1) для кадмия, марганца, ртути, свинца

M + 2HNO₃+ 1/2 O₂ __ M(NO₃)₂+ H₂O (2) для серебра

M + HNO₃ + 1/4 O₂ __ MNO₃+ 1/2 H₂O (3)

Кислород является окислителем металлов, поэтому в процессе растворения металлов в азотной кислоте кислородом, как видно из реакций 1, 2, 3, не происходит выделения окислов азота, что позволяет получать азотнокислые соли экологически чистым способом. Кроме того, проведение процесса в атмосфере кислорода позволяет сократить расход азотной кислоты в 1,3-2 раза. Это видно при сравнении реакций получения азотнокислых солей предлагаемым способом (реакции (1, 2, 3 ) и известным способами (реакции 4, 5, 6): для висмута и железа

M + 6HNO₃ __ M(NO₃)₃+ 3H₂O+ 3NO (4) для кадмия, марганца, ртути и свинца

M + 8/3 HNO₃__ M(NO₃)₂+ 4/3 H₂O + 2/3 NO (5) для серебра

M + 4/3 HNO₃__ MNO₃+ 2/3 H₂O + 1/3 NO (6)

Осуществление способа в герметичном растворе под давлением кислорода позволяет полностью растворить металл и перевести его в соль и при этом избежать выделения окислов азота.

Давление кислорода всегда должно превышать давление паров воды, которое наблюдается в реакторе при температуре растворения, не менее чем на 0,15 ати, что и определяет нижний предел. Верхний предел давления не ограничен, так как превышение давления кислорода не влияет на ход реакции.

Растворение металлов в азотной кислоте кислородом проводилось следующим образом. Металл в виде порошка или проволоки помещался в герметичный реактор, снабженный мешалкой, нагревателем и термометром. В реактор заливалась азотная кислота, реактор герметизировался, включались нагреватель и мешалка, начиналась подача кислорода из баллона под определенным давлением. После достижения заданной температуры реакционная смесь выдерживалась при этой температуре заданное время, затем нагреватель выключался и реактор охлаждался. За это время происходило растворение металла. Затем проводились операции выделения солей обычным способом: фильтрация, упаривание, охлаждение, отфильтровывание выпавших кристаллов, промывка и сушка.

Таким образом, предлагаемый способ получения азотнокислых солей металлов по сравнению с известным позволяет получать соли экологически чистым способом, т. е. без выделения окислов азота, уменьшить расход азотной кислоты в 1,3-2,0 раза, получать азотнокислые соли с многими металлами, т.е. предлагаемый способ универсален, требует незначительных затрат времени для получения солей.