СПОСОБ ОЧИСТКИ ПЛАТИНОВОЙ ЧЕРНИ Российский патент 1997 года по МПК C22B11/00 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к гидрометаллургическим способам очистки благородных металлов.

Методы осаждения, использующие незначительную растворимость гексагалогеноплатинатов некоторых щелочных металлов и аммония, давно используются для их отделения во многих технологических схемах и анализе. Как правило, всегда соосаждаются сопутствующие неблагородные металлы, а из платиновых иридий, палладий и в меньшей степени родий. (Поведение и формы соосаждения платиновых металлов в гидроокисные осадки нитрования хлоридных растворов. Тез. XV Черняевского совещания по химии, анализу и технологии платиновых металлов. М. 1993, с. 309, 308, 310, 274, 275).

Для уменьшения количества сокристаллизующихся и загрязняющих примесей, как правило, идут по пути оптимизации самого процесса осаждения хлороплатинатов: вариации концентрации хлорида аммония или калия, изменения ионного фона, спиртования растворов, применения ультразвукового осаждения, идя при этом на значительное снижение выхода целевой соли.

Несмотря на разные способы и приемы осаждения гексахлоро- или гексабромоплатинатов из-за неизбежной сокристаллизации примесей не обойтись без переосаждения осадков, как наиболее простого в технологическом отношении процесса.

Однако даже многократные перекристаллизации не всегда приводят к желаемому результату. Опыт показывает, что примеси цветных и черных металлов при содержании в 1,5 2% в исходном материале сырой платины уменьшают свое содержание при однократном переделе не более чем в 50 70 раз. При этом рекомендуется проведение 2-, 3-cтадийного осаждения, обращая внимание на то, что наибольшее загрязнение происходит на последних фазах образования осадков.

Этот вариант требует высоких затрат на переработку больших объемов образующихся фильтратов и промывных вод. Даже тщательно проведенный процесс получения монокристаллов хлороплатинатов (что абсолютно неприемлемо в технологии) не дает возможности избавиться от изоморфных примесей.

Известны аналоги, где проводится очистка платины от сопутствующих ей во многих продуктах других благородных металлов, а именно палладия и иридия. Следует особо отметить, что при этом также используется изменение свойств соединений палладия и иридия при изменении их степени окисления, но все это относится к "загрязняющим" платину благородным примесям. В нашем случае действия реагентов направлены на изменение формы нахождения в растворе соответственно платины, а не ионов металлов примесного состава.

В технологической практике при переработке концентратов, содержащих сумму платиновых металлов для избирательного осаждения платины в виде хлороплатината аммония, иридий (IV) в форме (NH₄)₂IrCl₆ переводят в иридий (III), а палладий (IV) из (NH₄)₂PdCl₆ в палладий (II) (NH₄)₂PdCl₄.

Как указывалось выше, это делается с единственной целью воспрепятствовать соосаждению их с платиной. Сами процессы восстановления осуществляются различными методами, что в аффинаже получило название "доводка" растворов.

Существует ряд методов понижения степени окисления иридия и палладия. Используют различные восстановители или их комбинации: с щавелевой кислотой и ее солями, сахаром, спиртом (Черняев И.И. Широкова В.Н. О восстановлении хлороиридата аммония сахарами. Изв. Института по изучению платины, 1938, вып. 15, с. 63-99). После отделения платины в виде осадка ее хлороплатината восстановленные комплексы иридия и палладия вновь окисляют и переводят в исходную форму.

Таким образом, как было сказано выше, данный аналог по заложенным в нем принципам достаточно далек от заявляемого способа.

Наиболее близким техническим решением, направленным на очистку платины от примесей ионов цветных и черных металлов, является метод К.К. Клауса (Плаксин И. Н. Металлургия благородных металлов. М. 1958, с. 351), согласно которому перед осаждением платины в виде хлороплатината переводят комплексные соединения других платиновых металлов в производные соединения низшей валентности.

Сущность предлагаемого способа заключается в проведении реакции перекристаллизации (переосаждения) труднорастворимого хлороплатината, используя другую химическую форму платины в растворе, специально для этого получаемую. Химическим обоснованием подобной процедуры являются известные в химии координационных соединений платины факты резкого изменения растворимости ее солей (в частности, галогенидов) от степени окисления центрального атома.

Таким образом, общая схема очистки представляется последовательным проведением следующих стадий.

1. Перевод труднорастворимого хлороплатината в хорошо растворимый хлороплатинит калия путем его восстановления.

2. Возврат хлороплатината в исходную химическую форму через образование промежуточного комплекса, используя реакцию окисления.

3. Выделение металлической платины из переосажденной соли.

При проведении реакции восстановления грязного K₂PtCl₆ образуется раствор хлороплатинита калия, в который переходят и примеси. Возврат хлороплатинита в хлороплатинат проводят смесью окислителя, в качестве которого используют, например, перекись водорода с галогеносодержащим соединением, в нашем случае KCl.

При обработке окислителем в кислой среде образуется нульзарядный диаквакомплекс (структурная формула 1), который обладает низкой растворимостью и иной в сравнении с хлороплатинатом сингонией кристаллической решетки, которая не способствует изоморфному включению примесей.

Дальнейшее замещение молекул координационно связанной воды на хлорид-ионы служит лишь для приведения платины в исходное химическое состояние. Существенная очистка платиновой черни от примесей происходит лишь тогда, когда процесс окисления платинит-иона ведут в кислой среде при pH<1.

Необходимая кислотность раствора для проведения как реакции восстановления, так и последующего окисления задается соляной кислотой, которая в избытке вводится в процесс нейтрализации гидразин-гидрата.

В случае проведения окисления хлороплатинита перекисью водорода в нейтральной среде с последующим осаждением хлороплатината хлористым калием образуется комплексный анион вида (структурная формула 2), (Черняев И.И. Избранные труды. Комплексные соединения платины. М. Наука, 1973, с. 226), никакой очистки платиновой черни при этом не происходит.

Возникла новая совокупность существенных признаков: переосаждение хлороплатината в хлороплатинит путем его восстановления с последующим возвратом хлороплатинита в хлороплатинат смесью окислителя и галогеносодержащего соединения, с образованием промежуточного диаквакомплекса в кислой среде. Эта новая совокупность существенных признаков привела к новому техническому результату более полной очистке платиновой черни от примесей.

Условия конкретного выполнения предлагаемого нами способа будут приведены на примерах, однако основные преимущества приводимых нами операций заключаются в следующем:
перевод металлической платины в водорастворимое состояние проводится лишь один раз. Уже это позволяет существенно снизить объем вредных газовых выбросов, подлежащих химическому улавливанию, и, как результат, снизить экологическую напряженность и сэкономить на поглотительных реагентах;
большая разница в растворимости солей платины (II) и (IV) позволяет существенно упростить аппаратурную схему (уменьшить число аппаратов, их рабочий объем), сократить операции нагрева и упаривания больших масс раствора при значительной экономии энергоносителей;
в процессе используется унифицированный восстановительный реагент (гидразин-гидрат), позволяющий проводить как перевод платины (IV) в платину (II), так и восстанавливать очищенный хлороплатинат до металлического порошка.

Пример.

В эмалированный реактор объемом 160 л, снабженный механической мешалкой с регулированной скоростью перемешивания 60 120 об/мин, вводят 15 кг влажного (примерно 30%-ного) K₂PtCl₆, заливают 40 л дистиллированной воды, включают перемешивание и нагревают до температуры 70 80^oC.

По достижению заданной температуры в исходную пульпу порциями по 200 мл вводят раствор предварительно приготовленного гидразин-хлорида. Раствор гидразин-хлорида готовят путем нейтрализации раствора гидразин-гидрата (30%-ной концентрации) с 37%-ной соляной кислотой до достижения pH<1.

После проведения реакции восстановления, окончание которой легко определяется по изменению цвета раствора от желтого до красного и окончанию выделения газообразного азота, раствор отфильтровывают.

В полученный раствор небольшими порциями по 200 мл вводят перекись водорода (30%-ной концентрации) и 25%-ного раствора KCl при перемешивании в количестве до 10 л.

По окончанию процесса реакционную смесь охлаждают, отфильтровывают на нутч-фильтре, заправленном фильтр-тканью марки фторлон (диаметр пор около 3 мкм), и промывают.

й

Использование: изобретение относится к гидрометаллургическим способам очистки благородных металлов, в частности платиновой черни. Сущность: способ заключается в переосаждении хлороплатината в хлороплатинит путем его восстановления с последующим возвратом хлороплатинита в хлороплатинат смесью окислителя и галогеносодержащего соединения с образованием промежуточного диаквакомплекса в кислой среде. Способ приводит к более полной очистке платиновой черни от примесей.

Способ очистки платиновой черни, включающий перевод хлороплатината в хлороплатинит восстановлением с последующим выделением аффинированной платиновой черни, отличающийся тем, что перед выделением аффинированной платиновой черни проводят окисление хлороплатинита до хлороплатината путем обработки раствора хлороплатинита смесью окислителя и галогеносодержащего соединения с образованием промежуточного диаквакомплекса в кислой среде.