Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия:

Ю. М. Юхин, главный научный сотрудник, докт. хим. наук, профессор, эл. почта: yukhin@solid.nsc.ru
Е. С. Коледова, старший научный сотрудник, канд. хим. наук, эл. почта: naydenko@solid.nsc.ru

ООО «Завод редких металлов», р. п. Кольцово, Новосибирская обл., Россия:

А. С. Даминов, директор, канд. техн. наук, эл. почта: info@cesium.ru

Институт катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия.

М. В. Шашков, ведущий научный сотрудник, канд. хим. наук, эл. почта: shashkov@catalysis.ru

Показана целесообразность получения азотнокислых растворов растворением металлического висмута в азотной кислоте концентрации 7 моль/л в присутствии нитрата аммония концентрации 325–558 г/л. Последнее позволяет получать растворы с содержанием висмута 415–450 г/л и снизить выделение оксидов азота в газовую фазу с 66 до 0,01 % и менее. Переработку полученных растворов проводили осаждением висмута на первой стадии в результате их 10-кратного разбавления водой при температуре 60±3 ^oC в виде соединения состава [Bi₆O₄(OH)₄](NO₃)₆·H₂O с последующим переводом его при промывке водой в соединение состава [Bi₆O₅(OH)₃](NO₃)₅·3H₂O, сушкой продукта при 100 ^oC и прокаливанием до оксида квалификации ОСЧ при 630±30 ^oC. Висмут осаждали из маточных и промывных растворов добавлением раствора карбоната аммония концентрации 2,5 моль/л до рН = 1 при температуре 55 ^oC. Осадок промывали водой, сушили и про ка ливали с получением оксида висмута квалифика ции ХЧ. Показано, что оксогидроксонитраты составов [Bi₆O₄(OH)₄](NO₃)₆·H₂O и [Bi₆O₅(OH)₃](NO₃)₅·3H₂O, полу чаемые в про цессе переработки металлического вис мута, могут быть использованы в качестве прекурсоров для получения сое динений висмута высокой чистоты в результате их взаи модействия с растворами кислот или щелочей. На основании результатов проведенных исследований разработана экологически безопасная технология переработки металлического висмута марки Ви1, содержащего не менее 98 % висмута, основанная на растворении этого элемента в азотной кислоте в присутствии нитрата аммония, гидролитической переработке висмутсодержащего раствора водно-щелочным гидролизом с извлечением на стадии гидролиза водой 81,8 % висмута в оксид квалификации ОСЧ и 15,1 % — в оксид квалификации ХЧ на стадии гидролиза висмута раствором карбоната аммония при рН = 1. Доосаждение висмута из раствора при рН = 3 в виде оксогидроксонитрата, а свинца, серебра и меди при рН = 8 с направлением оксогидроксонитрата висмута и раствора нитрата аммония на стадию растворения металлического висмута позволяет использовать в процессе переработки металлического висмута не менее 99,9 % висмута, а также раствор нитрата аммония. При этом выделение оксидов азота в газовую фазу в результате растворения метал лического висмута не превышает 0,01 %.

1. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 2021. URL: 2021. https://pubs.er.usgs.gov/publication/mcs2021 (Accessed: 09.03.2022)
2. Информационное агентство MetalTorg.ru. URL: https://www.metaltorg.ru (дата обращения: 07.02.2022).
3. Bismuth Market. Global Market Study on Bismuth: Supply to Remain Dominated By China during Forecast Period 2016–2024. Persistence Market Research. July, 2016.
4. Luo Y., Wen J., Zhang J. Bismuth — Fundamentals and Optoelectronic Applications. 2020. DOI: 10.5772/intechopen. 80205.
5. Ramler J., Krummenacher I., Lichtenberg C. Bismuth compounds in radical catalysis: transition metal bismuthanes facilitate thermally induced cycloisomerizations // Angewandte Chemie International Edition. 2019. Vol. 58. P. 12924– 12929.
6. Pang J., Han Q., Liu W., Wang X., Zhu J. Two basic bismuth nitrates: [Bi₆O₆(OH)₂](NO₃)₄·2H₂O with superior photodegradation activity for rhodamine B and [Bi₆O₅(OH)₃](NO₃)5·3H₂O with ultrahigh adsorption capacity for methyl orange // Applied Surface Science. 2017. Vol. 422, No. 15. P. 283–294.
7. Walther M., Zahn D. From bismuth oxide/hydroxide precursor clusters towards stable oxides: Proton transfer reactions and structural reorganization govern the stability of [Bi₁₈O₁₃(OH)₁₀]-nitrate clusters // Chemical Physics Letters. 2018. Vol. 691. P. 87–90.
8. Shahbazi M.-A., Faghfouri L., Ferreira M. P. A., Figueiredo P., Maleki H. et al. The versatile biomedical applications of bismuthbased nanoparticles and composites: therapeutic, diagnostic, biosensing, and regenerative properties // Chemical Society Reviews. 2020. Vol. 49, Iss. 4. P. 1253–1321.
9. Tao X., Zhang L., Du L., Liao R., Cai H. et al. Allosteric inhibition of SARS-CoV-2 3CL protease by colloidal bismuth subcitrate // Chemical Science. 2021. Vol. 12. P. 14098–14102.
10. Полывянный И. Р., Абланов А. Д., Батырбекова С. А. Висмут. — Алма-Ата : Наука КазССР, 1989. — 312 с.
11. Дьяков В. Е. Производство висмута и сурьмы из оловянного сырья : монография. — М. : БИБЛИО-ГЛОБУС, 2020. — 164 с.
12. Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. — М. : Химия, 1974. — 408 с.
13. Юхин Ю. М., Мищенко К. В., Даминов А. С. Получение растворов солей висмута с предварительным его окислением // Теоретические основы химической технологии. 2017. Т. 51, № 4. С. 470–477.
14. Терещенко А. Б., Позина М. Б., Башлачева Н. Н. Взаимодействие окислов азота с растворами нитрата аммония // Журнал прикладной химии. 1969. Т. 42, Вып. 12. С. 2678– 2683.
15. Лебедь А. Б., Скопин Д. Ю., Мальцев Г. И. Кинетические характеристики растворения серебра в азотнокислых растворах в присутствии нитрата аммония // Химия в интересах устойчивого развития. 2012. Т. 20, № 4. С. 437–442.
16. Юхин Ю. М., Барышников Н. В., Афонина Л. И., Темурджанов Х. Т., Казбан А. М. и др. Получение оксида висмута по гидролитической технологии // Цветные металлы. 1989. № 12. С. 37–41.
17. Юхин Ю. М., Барышников Н. В., Афонина Л. И., Татаринцева М. И. Очистка висмута при гидролизе азотно-кислых растворов // Журнал прикладной химии. 1990. № 1. С. 14–18.

18. Юхин Ю. М., Михайлов Ю. И., Афонина Л. И, Подкопаев О. И. Синтез оксида висмута особой чистоты // Высокочистые вещества. 1996. № 4. С. 62–71.
19. Lazarini F. Tetra-m3-hydroxo-tetra-m3-oxo-hexabismuth(III) nitratetetrahydrate, [Bi₆O₄(OH)₄](NO₃)₆·4H₂O // Cryst. Struct. Comm. 1979. Vol. 8, No. 3. P. 69–74.
20. Sundvall B. Crystal and molecular of structure of tetraoxotetra-hydroxobismuth(iii) nitrate monohydrate, Bi₆O₄(HO)₄(NO₃)₆·H₂O// Acta Chem. Scand. 1979. Vol. A33, No. 3. P. 219–224.
21. Lazarini F. Bismuth basic nitrate [Bi₆(H₂O)(NO₃)O₄(OH)₄](NO₃)₅ // Acta Crystallogr. 1979. Vol. B35, No. 12. P. 448–450.
22. Lazarini F. The crystal structure of bismuth basic nitrate, [Bi₆O₅(OH)₃](NO₃)₅·3H₂O // Acta Crystallogr. 1978. Vol. 34, No. 11. P. 3169–3173.
23. Юхин Ю. М., Коледова Е. С., Даминов А. С., Мищенко К. В., Афонина Л. И. и др. Реакции «твердое – раствор» в синтезе соединений висмута высокой чистоты // Химия в интересах устойчивого развития. 2020. Т. 28, № 1. С. 98– 106.
24. ТУ 6-09-02-298–90. Висмут (III) оксид для монокристаллов (Висмут (III) окись) особо чистый 13-3. — Введ. 01.02.1991.
25. ГОСТ 10216–75. Реактивы. Висмута (III) окись. Технические условия. — Введ. 01.07.1976.