СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ОСМИЯ ИЗ БЕДНЫХ ОСМИЙСОДЕРЖАЩИХ ХРОМАТНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2000 года по МПК C22B11/00 C22B3/24 C01G55/00 

Изобретение относится к металлургии редких металлов и может быть использовано при извлечении осмия на предприятиях металлургической и химической промышленности из хромсодержащего сырья.

В настоящее время осмий при переработке хромсодержащего сырья не извлекается; хромиты рассматриваются исключительно как монометальное сырье для производства хрома и его соединений. В то же время содержание осмия в хромитах в 3-5 раз превышает его содержание в промышленных минерально-сырьевых источниках платиновых металлов, что определяет необходимость изыскания эффективных способов его попутного извлечения (Грейвер Т.Н. Предупреждение техногенного рассеяния редких и платиновых металлов. Цветные металлы. 1994, N 2, С. 12-14).

Наличие в технологии производства монохромата операции окислительного обжига при 1200^oC приводит к переходу, содержащегося в хромите, осмия в форме летучего тетраоксида в газовую фазу и, соответственно, к безвозвратному техногенному рассеянию осмия с неутилизируемыми газами и пылями. Применение мокрой газоочистки обжиговых газов позволяет уловить осмий щелочными растворами, содержание осмия в которых может составлять 0.1-1 г/л. При этом в поглотительных растворах накапливается значительное количество хрома в форме монохромата (до 100 г/л) за счет интенсивного улетучивания хрома при обжиге (Грейвер Т.Н., Андреев Ю.В., Петров Г.В. О поведении платиновых металлов при спекании хромитов. XY Черняевское совещание по химии, анализу и технологии платиновых металлов. Тезисы докладов, М. 1993).

Известные способы выделения осмия из щелочных растворов - осаждение, сорбция, цементация и др., - обладая целым рядом как достоинств, так и недостатков, не учитывают особенностей осмийсодержащих хроматных щелочных растворов (Гинзбург С.И., Езерская Н.А., Прокофьева И.В. и др. // Аналитическая химия платиновых металлов. Сер. Аналитическая химия элементов. М. 1972).

Например, известен в аналитической и производственной практике способ извлечения осмия из раствора, заключающийся в сорбции на ионообменных смолах. Процесс сорбции реализуется при концентрации щелочи 80 г/л, температуре 20^oC с использованием анионообменной смолы ЭДЭ-10П. Емкость анионита составляет 3.95-2.4% (Синицын Н.М., Кунаев А.М., Пономарева Е.И. и др. // Металлургия осмия. Алма-Ата: Наука, 1981. С. 136).

Для выделения осмия из разбавленных щелочных растворов применяется сорбция на активированных углях (См. там же. С. 137).

Эти способы ориентированы на извлечение осмия из щелочных растворов с высокой концентрацией осмия. Применение их для выделения осмия из насыщенных по хрому и бедных по осмию растворов затруднительно ввиду сложности сорбционного концентрирования осмия из растворов, содержащих шестивалентный хром, который обладает сильными окислительными свойствами, значительного расхода, низкой емкости по осмию и высокой стоимости сорбентов.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения может быть выбран способ выделения осмия из бедных технологических растворов сложного состава сорбцией, включающий количественное выделение на оксидах и сульфидах цветных металлов и железа (См. там же, с. 139).

Недостатками данного способа выделения осмия применительно к бедным осмийсодержащим хроматным растворам являются:
1. Низкое извлечение осмия из раствора.

2. Зависимость результатов сорбции от содержания хрома в растворе.

Задачей изобретения является полное извлечение осмия бедных осмийсодержащих хроматных растворов (концентрацией осмия 0.1 - 1 г/л), исключение зависимости результатов выделения осмия от содержания шестивалентного хрома в растворе в широких пределах (10 - 100 г/л Cr).

Задача достигается применением способа выделения осмия из бедных осмийсодержащих растворов сорбцией, отличающегося тем, что сорбцию осуществляют из хроматных растворов гидроксидом щелочноземельного металла при соотношении щелочноземельного металла к Os = (20-100):1.

Способ реализуют следующим образом.

В щелочной хроматный (концентрация хрома 10-100 г/л) раствор с содержанием осмия 0,1-1 г/л вводится гидроксид щелочноземельного металла в соотношении Me:Os = (20-100):1, например, гидроксид магния Mg(ОН)₂.

Введение гидроксида магния, обладающего высокой сорбционной способностью по отношению к присутствующим в растворе анионным комплексам осмия, приводит к полному извлечению осмия в кек, который является осмиевым концентратом. Хроматный раствор после полного выделения осмия не требует дополнительного применения методов доизвлечения осмия. Утилизация таких растворов может быть осуществлена традиционными приемами.

Оптимальность отличительных признаков состоит в следующем: нижний предел соотношения Me:Os = 20:1 при выборе расхода гидроксида щелочноземельного металла определяет тот минимум, при котором обеспечивается полное извлечение осмия из раствора; верхний предел (100:1) определяется технологической (не повышает извлечение осмия из раствора) целесообразностью.

Изложенное подтверждается следующими примерами.

Пример 1. В щелочной хроматный раствор с концентрацией хрома 50 г/л и осмия 0,5 г/л вводился гидроксид магния в вариантных расходах (соотношение Me: Os = 10: 1-110:1). При оптимальном соотношении Me:Os = 60:1 извлечение осмия в кек составляет 99,6%.

Пример 2. В щелочной хроматный раствор с вариантной концентрацией хрома 5 - 105 г/л и осмия 0,5 г/л вводился гидроксид магния в соотношении Me:Os = 60: 1. В указанном диапазоне концентрации хрома снижения извлечения осмия в кек не происходит.

Пример 3. В щелочной хроматный раствор с вариантной концентрацией осмия 0,05 и 1 г/л и концентрацией хрома 50 г/л вводился гидроксид магния в соотношении Me: Os = 60: 1. В указанном диапазоне концентрации осмия снижения извлечения осмия в кек не происходит.

Пример 4. Прототип. В щелочной хроматный раствор с концентрацией осмия 0,5 г/л и концентрацией хрома 50 г/л вводился гидроксид железа. Извлечение осмия в кек составляет 45,3%.

Примеры, подтверждающие оптимальность признаков, представлены в таблице.

Благодаря применению данного способа достигается эффект:
Технический - увеличение в 2 раза (до 99-100%) извлечения осмия из хроматного раствора, возможность эффективного выделения осмия из раствора с низкой концентрацией осмия, независимость результатов сорбции от содержания хрома в растворе (см. таблицу), создание попутного производства осмия при переработке хромсодержащего сырья.

Экономический - увеличение рентабельности переработки хромсодержащего сырья за счет повышения комплексности его использования при организации попутного извлечения осмия.

Изобретение относится к металлургии редких металлов и может быть использовано при извлечении осмия на предприятиях металлургической и химической промышленности из хромсодержащего сырья. Выделение осмия осуществляется путем сорбции. При этом сорбцию осуществляют гидроксидом щелочноземельного металла при соотношении щелочноземельного металла к Os = (20 - 100) : 1. Способ позволяет полностью извлечь осмий из бедных осмийсодержащих хроматных растворов с концентрацией осмия 0,1 - 1 г/л, исключить зависимость результатов выделения осмия от содержания шестивалентного хрома в растворе в широких пределах (10-100 г/л Сr). 1 табл.

Способ выделения осмия из бедных осмийсодержащих растворов сорбцией, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют из хроматных растворов гидроксидом щелочноземельного металла при соотношении щелочноземельного металла к Os = (20 - 100) : 1.