СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА ЖЕЛТОГО СУЛЬФАТА РОДИЯ Российский патент 1998 года по МПК C22B11/00 C01G55/00 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к металлургии благородных металлов.

В ряде отраслей техники используются изделия, металлическая поверхность которых покрывается родием (родируется) посредством электролиза. В качестве электролита для родирования обычно используется раствор сульфата родия, причем из всех известных модификаций сульфата родия в данном случае наиболее предпочтительной является так называемая желтая форма, в которой родий находится в катионной форме.

Именно использование такой формы сульфата родия [1 и 2], обеспечивает образование в процессе электролиза плотного и блестящего покрытия, устойчивого в различных условиях эксплуатации. Ювелирные изделия, имеющие такое покрытие, отличаются особой привлекательностью и долговечностью.

Наиболее сложным, медленным и дорогостоящим этапом технологии родирования является сам процесс получения желтого сульфата родия.

Так, известен способ получения раствора желтого сульфата родия, включающий активацию поверхности родиевых пластин обработкой в соляной кислоте при наложении переменного тока, отмывку электродов в воде и последующую их просушку, растворение в разбавленной серной кислоте также при наложении переменного тока в присутствии пероксида водорода [3].

Основной недостаток способа - большие затраты на изготовление родиевых электродов и сам процесс растворения электродов в серной кислоте, чрезвычайная медленность процесса в целом.

Известен более производительный способ получения раствора желтого сульфата родия, включающий растворение родийсодержащего продукта в серной кислоте в присутствии пероксида водорода. В этом способе в качестве исходного родийсодержащего продукта берут гидроксид родия.

Исходный родийсодержащий продукт (гидроксид родия) получают из хлорида родия. Хлорид родия растворяют в разбавленной серной кислоте и из полученного раствора осаждают требуемый родийсодержащий продукт (гидроксид родия) добавкой горячего 40%-ного раствора гидроксида калия. Родийсодержащий продукт перед растворением в серной кислоте многократно отмывают горячей водой до отсутствия в промводах хлор-ионов. Растворение отмытого родийсодержащего продукта ведут в разбавленной горячей серной кислоте с добавкой 33% раствора пероксида водорода [3]. Данный способ принят за прототип.

К недостаткам прототипного способа относятся необходимость наличия чистых хлорида родия или родийхлористоводородной кислоты, сложность отмывки родийсодержащего продукта (гидроксида родия) от хлор-ионов, присутствие которых в электролите недопустимо.

Задача изобретения - интенсификация процесса, снижение затрат и улучшение качества электролита.

Это достигается тем, что в известном способе получения раствора желтого сульфата родия, включающем синтез определенного родийсодержащего продукта, растворение родийсодержащего продукта в разбавленной серной кислоте с добавкой пероксида водорода, в качестве исходного продукта берут порошок родия, который перед выщелачиванием смешивают с пероксидом бария, и полученную смесь нагревают до получения спека и выщелачиванию подвергают спек.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в процессе спекания родия с пероксидом бария (BaO₂) образуется масса, называемая спеком, состоящая из смешанных оксидов бария и родия. При выщелачивании спека в серной кислоте протекают реакции:
RhO₂•3BaO + 5H₂SO₄ = Rh(SO₄)₂ + 3BaSO₄ + 5H₂O
Rh₂O₃•3BaO + 6H₂SO₄ = Rh₂(SO₄)₃ + 3BaSO₄ + 6H₂O
BaO + H₂SO₄ = BaSO₄ + H₂O
Растворение спека в серной кислоте с образованием сульфатного родиевого раствора происходит без нагревания достаточно быстро. Уже на стадии растворения происходит отделение родиевого раствора от использованного бария, за счет образования практически нерастворимой соли BaSO₄, которая на последующей стадии отделяется фильтрованием. Данный способ в отличие от способа-прототипа исключает присутствие в растворе хлор-ионов, даже следовые количества которого согласно [1] способствуют переходу желтой формы сульфата родия в красную.

При растворении спека в серной кислоте без добавок H₂O₂, образуется сульфатный раствор, имеющий зеленую окраску, что, вероятно, связано с присутствием в растворе части родия в степени окисления (IV). Пероксид водорода восстанавливает Rh⁴⁺ до Rh³⁺, о чем свидетельствует уменьшение окислительного потенциала раствора до 530-500 мВ и изменение окраски от зеленой до желтой.

Пример (предлагаемый способ). 10 г порошка аффинированного родия зашихтовали с 35 г пероксида бария, загрузили в алундовый тигель, поместили в муфельную печь, нагрели до 1000^oC и выдержали при такой температуре в течение 2 ч. Спек измельчили до крупности -1 мм, получили 40 г порошка.

Измельченный спек небольшими порциями распульповали в 160 мл разбавленной серной кислоты (C = 2,1 моль/л), ввели 20 мл 30%-ного раствора H₂O₂ и при 20^oC перемешивали в течение 4 ч., затем осадок сульфата бария отфильтровали, промыли 0,5-молярным раствором серной кислоты. Основной раствор и промводы объединили, определили объем и концентрацию родия в растворе (таблица). 0садок высушили до постоянного веса и спектральным методом определили содержание в нем родия.

Как видно из таблицы, при выщелачивании полученного спека в серной кислоте 85% родия переходит в раствор. Специальные исследования показали, что извлечение родия в сульфатный раствор можно увеличить либо за счет спекания родия с большим количеством пероксида бария, либо за счет возврата на спекание н.о. от выщелачивания спека.

Раствор полученного сульфата родия использовали для родирования серебряных ювелирных изделий, при этом получали удовлетворительное качество покрытия.

Как показал технико-экономический анализ, предлагаемый способ отличается от известных меньшей продолжительностью технологического цикла, более низкими затратами и меньшим содержанием вредных примесей в целевом продукте.

Литературные источники.

1. Вячеславов П. М. и др. Гальванотехника благородных и редких металлов. Л.: Машиностроение, 1970, с. 171 - 177.

2. Электроосаждение благородных и редких металлов. Под ред. Каданера Л. И., К.: Техника, 1974, с. 97 - 99.

3. Мельников П. С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. М.: Машиностроение, 1991, с. З06.

Использование: получение раствора желтого сульфата родия с высоким содержанием родия без примесей хлор-ионов. Сущность изобретения: проводят спекание металлического родия с пероксидом бария и выщелачивание полученного спека в серной кислоте в присутствии пероксида водорода.1 табл.

Способ получения раствора желтого сульфата родия, включающий выщелачивание родийсодержащего продукта в серной кислоте в присутствии пероксида водорода, отличающийся тем, что в качестве родийсодержащего продукта берут порошок родия, порошок родия смешивают с пероксидом бария, смесь нагревают до получения спека и выщелачиванию подвергают спек.