Il percorso innovativo dell'estrazione del tungsteno, dalla tradizionale precipitazione allo scambio ionico

Struttura chimica e classificazione della resina di tungsteno

La resina contenente tungsteno appartiene alla resina a scambio ionico e la sua struttura chimica è composta da tre parti:
1. Quadro (Matrice)
La struttura della resina è un copolimero incrociato di stirene e divinilebenzene (St-DVB).
2Forma fisica
La resina contenente tungsteno utilizzata nell'industria è di solito sotto forma di particelle sferiche, con una dimensione di particelle compresa tra 0,315 e 1,25 mm.può essere classificato in due tipi: tipo gel e tipo macroporoso.
3. Gruppi funzionali
I gruppi funzionali sono legati chimicamente alla struttura e sono le unità fondamentali che determinano la selettività della resina.le resine di tungsteno sono classificate nelle due seguenti categorie::
Resine a scambio di anioni fortemente basica
Il gruppo funzionale è un gruppo di ammonio quaternario, con la struttura chimica -N+(CH3)3Cl− o -N+(CH3)3OH−. Questo gruppo rimane caricato positivamente a qualsiasi pH,la resina è quindi intercambiabile sia in soluzioni acide che alcaline; la reazione di scambio può essere rappresentata dalla seguente equazione chimica:

(Nella formula, R rappresenta la struttura della resina)
(2) Resina a scambio di anioni di base debole
Il gruppo funzionale è un'amina terziaria, con la struttura chimica -N(CH3) 2.Non si ionizza in acqua e richiede protonazione in un mezzo acido per formare -N+(CH3)2H al fine di subire uno scambio di anioniLa selettività delle resine di base debole per il tungsteno si riflette principalmente nel loro assorbimento preferenziale di ioni polimerici di tungstato (come HW6O215−, H2W12O406−) in condizioni acide.
Reazione di protonazione (attivazione in mezzo acido)
La resina non si dissocia in acqua, ma deve essere protonata in condizioni acide per formare gruppi di scambio:

(Se si utilizza il sistema dell'acido solforico, corrisponde al tipo HSO4 o SO42)
2 Reazione di adsorbimento-scambio (adsorbimento selettivo di anioni in poliestato)
In condizioni di acidità debole (pH 2-4), gli ioni tungstatico si polimerizzano in anioni poli tungstatico, che poi subiscono reazioni di scambio con gli anioni sulla resina.
· Per quanto riguarda HW6O215 - (formula chimica di adsorbimento)

· Per quanto riguarda H2W12O406 - (formula chimica di adsorbimento)

Nota: la forma effettiva degli ioni tungstato nella soluzione è complessa.1 mole di carica corrisponde allo scambio di 1 mole di ioni cloruro).
3 Reazione di rigenerazione (desorbimento liquido alcalino)
Utilizzando una base forte (come NaOH) per neutralizzare i protoni sulla resina, rompendo i legami ionici, causando l'elusione degli anioni poli-statici, mentre la resina ritorna alla forma di amina libera:

Dove An− rappresenta l'ione polimerico del poliestato, con n uguale a 5 o 6.
Dopo la rigenerazione, la resina è sotto forma di alcali liberi (-N(CH3) 2).
4. Fondamento fisico e chimico della reazione di assorbimento della resina
La selettività della resina per l'assorbimento degli ioni tungstatico dipende principalmente dai seguenti fattori:
(Radius di carica ionica e idratazione)
WO42− è un anione divalente, e la sua interazione elettrostatica con i gruppi quaternari di ammonio è più forte di quella degli anioni monovalenti (come Cl− e OH−).
(2) pH della soluzione
In condizioni alcaline (pH > 9), il tungsteno esiste sotto forma di WO42−; in condizioni da debole acido a neutro (pH 5 - 8), il tungsteno subisce polimerizzazione per formare anioni poli-tungstatici,che sono più facilmente assorbiti dalla resina a causa della loro maggiore densità di carica.
(3) Effetto competitivo degli ioni di impurità
La sequenza di selettività delle resine di scambio anionico di base forte per gli ioni comuni è approssimativamente la seguente:

Secondo questa sequenza, impurità come fosforo, arsenico e silicio possono essere parzialmente separate durante la fase di adsorbimento.il molibdeno e il tungsteno hanno proprietà chimiche similiDi solito, la separazione profonda deve essere effettuata durante la fase di desorbazione.