Юго-Западный государственный университет, Курск, Россия

С. Д. Пожидаева, доцент кафедры фундаментальной химии и химической технологии, канд. хим. наук, эл. почта: pozhidaeva_kursk@mail.ru

Предложен способ получения карбоксилатов металлов из металлов (марганца, свинца, железа, олова и меди) и их оксидов в состоянии высшей валентности (Ме₂О₃, Ме₃О₄, МеО₂, CuO — для меди) в подкисленных органических средах в присутствии каталитических количеств молекулярного йода. В основе процесса лежат две стадии, на одной из которых происходит взаимодействие металла с молекулярным йодом, который вводят в загрузку в стехиометрическом недостатке в количествах, близких к каталитическим (1·10^–2–1·10^–4 моль/кг), а на второй стадии образовавшийся продукт окисляется оксидом (Ме₂О₃, Ме₃О₄, МеО₂, CuO — для меди), что в присутствии кислоты с соответствующим анионом позволяет получать карбоксилат (смеси карбоксилатов) при комнатной или близких к ней температур. В условиях интенсивного механического перемешивания в бисерной мельнице с частотой вращения мешалки не менее 1440 об/мин, йод как побочный продукт второй стадии повторно вступает во взаимодействие с исходным металлом, обеспечивая протекание первой стадии и реализуя макроцикл, который при благоприятных условиях протекания заканчивается количественным расходованием загруженного исходного сырья. В отличие от известных аналогов, предлагаемый вариант можно реализовать в одну технологическую стадию за приемлемое время, в одном реакционном аппарате, унифицированном под разное сырье (марганец, свинец, железо, медь, олово и соответствующие им оксиды в состоянии высшей валентности), и легко контролировать. Использование органических жидких сред обеспечивает отсутствие сточных вод и необходимость очистки получаемых солей от продуктов гидролиза. Возможность использования промышленных отходов металла (стружки, проволоки) характеризует предложенный метод как универсальный и малоотходный. Изученная в широком диапазоне условий (по природе металла, оксида, кислоты, растворителя, концентрационного фактора по каждому компоненту загрузки, природы добавок, способу перемешивания и типу реактора), кинетика показала, что, несмотря на общую схему брутто-процесса, детали механизмов и динамика изменения во времени характеристик процесса (скорости, выхода конкретного продукта и селективности), фазовое состояние компонентов реакционной смеси и динамика их изменения по ходу процесса, природа целевого продукта и др. в каждом случае индивидуальны и требуют изучения и тщательного рассмотрения при разработке соответствующего метода получения карбоксилата.

1. Reed M. A., Weaver D., Anderson K. Manganese (III) acetate-promoted mild sulfonation of (het)are nes. Synfacts. 2022. Vol. 18, Iss. 10. 1074. DOI: 10.1055/s-0042-1752973
2. Li Sh., Zhang X., Xue X. et al. Importance of tin (II) acetate additives in sequential deposited fabrication of Sn – Pb-based perovskite solar cells // Journal of Alloys and Compounds. 2022. Vol. 904. 164050. DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.164050
3. Li C., Zhu Z., Wang Y. et al. Lead acetate produced from leadacid battery for efficient perovskite solar cells // Nano Energy. 2020. Vol. 69. 104380. DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104380
4. Shang Ya., Li X., Lian W. et al. Lead acetate as a superior lead source enables highly efficient and stable all-inorganic lead-tin perovskite solar cells // Chemical Engineering Journal. 2023. Vol.457. 141246. DOI: 10.1016/j.cej.2022.141246
5. Пожидаева С. Д. Карбоксилаты металлов: использование и способы получения. — Курск : Изд-во Юго-Западного государственного университета, 2012. — 186 с.
6. Меретуков М. А., Струков К. И. Вторичная гидрометаллургия меди. Часть 2 // Цветные металлы. 2024. № 1. С. 18–23.
7. Меретуков М. А., Струков К. И. Вторичная гидрометаллургия меди. Часть I // Цветные металлы. 2023. № 12. С. 43–50.
8. Белоусов О. В., Белоусова Н. В., Борисов Р. В. Особенности растворения порошков металлического иридия в окислительных солянокислых средах // Цветные металлы. 2022. № 8. С. 40–45.
9. Елисеева Е. А., Березина С. Л., Горичев И. Г., Болдырев В. С. Влияние кислотно-основных свойств диоксида циркония на кинетику растворения // Цветные металлы. 2022. № 9. С. 56–61.
10. Немененок Б. М., Довнар Г. В., Слуцкий А. Г. и др. Комплексная переработка оловянно-свинцовой изгари в припои и лигатуры // Литье и металлургия. 2020. № 1. С. 93–98. DOI: 10.21122/1683-6065-2020-1-93-98
11. Пат. 2017840 C1 РФ. Способ переработки шламов гальванического производства / Быстров В. П., Салихов З. Г., Федоров А. Н., Дитятовский Л. И. ; заявл. 11.07.1991 ; опубл. 15.08.1994.

12. Пат. 2121518 C1 РФ. Способ переработки оксидного сырья, содержащего цветные металлы / Леонтьев В. Г., Брюквин В. А., Панфилов С. А. и др. ; заявл. 21.05.1997 ; опубл. 10.11.1998.
13. Пат. 2620538 C РФ. Способ переработки отходов, содержащих тяжелые цветные металлы / Бархатов В. И., Добровольский И. П., Капкаев Ю. Ш., Костюнин С. В. ; заявл. 10.03.2016 ; опубл. 26.05.2017.
14. Мирзанова З. А., Муносибов Ш. М., Рахимжонов З. Б. и др. Технология переработки техногенных отходов содержащие цветные металлы // Universum: технические науки. 2021. № 6-1(87). С. 59–65.
15. Юхин Ю. М., Коледова Е. С., Даминов А. С., Шашков М. В. Переработка металлического висмута с получением его соединений // Цветные металлы. 2022. № 3. С. 39–45.
16. ГОСТ 859–2001. Медь. Марки. — Введ. 01.03.2002.
17. ГОСТ 9849–86. Порошок железный. Технические условия. — Введ. 01.07.1987.
18. ГОСТ 6008–90. Марганец металлический и марганец азотированный. Технические условия. — Введ. 01.07.1991.
19. ГОСТ 3778–98. Свинец. Технические условия. — Введ. 01.07.2001.
20. ГОСТ 860–75. Олово. Технические условия. — Введ. 01.01.1977.
21. Pozhidaeva S. D., Klikin E. G. The places of products localization and the influence of this factor on the technological characteristics // Materials Science Forum. 2021. Vol. 1040 MSF. P. 28–34. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.1040.28
22. Pozhidaeva S. D., Ivanov A. M. Comparing the use of molecular iodine and copper(II) compounds as an oxidizing agent of metals and alloys under regeneration thereof in the course of processing // Steel in Translation. 2023. Vol. 53, No. 6. P. 514–521. DOI: 10.3103/s0967091223060128
23. Пожидаева С. Д., Агеева Л. С., Иванов А. М. Некоторые особенности функционирования молекулярного йода в брутто-процессе окисления олова солями олова (IV) // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 4(25). С. 194–202.
24. Пожидаева С. Д., Иванов А. М. Приповерхностный слой при гетерогенном гетерофазном окислении металлов и сплавов и связанные с ним химические и технологические аспекты // Технология металлов. 2019. № 3. С. 14–22. DOI: 10.31044/1684-2499-2019-3-0-14-22
25. Пожидаева С. Д., Агеева Л. С., Иванов А. М. Избирательное получение бензоатов олова (II и IV) из металла, его оксидов и продуктов окисления в различных условиях // Технология металлов. 2017. № 10. С. 2–5.
26. Якушева Е. А., Горичев И. Г., Атанасян Т. К., Плахотная О. Н. и др. Моделирование кинетических процессов растворения оксидов кобальта и меди в серной кислоте // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия «Естественные науки». 2017. № 3. С. 124–134. DOI: 10.18698/1812-3368-2017-3-124-134
27. Кущенко А. Н., Сырков А. Г., Нго К. К. Особенности технологии неорганического синтеза высокогидрофобных металлов, содержащих поверхностные соединенеия с электроноакцепторными модификаторами // Цветные металлы. 2023. № 8. С. 62–72.