СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ШЛАМА, СОДЕРЖАЩЕГО МЕТАЛЛЫ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ Российский патент 2002 года по МПК C22B11/00 C22B3/06 C22B7/00 

Изобретение относится к технологии извлечения шламов, содержащих металлы платиновой группы, с поверхностей и деталей аппаратов в производствах, использующих катализаторы платиновой группы, и может быть применен для извлечения содержащих платиноиды шламов из кремнийсодержащих материалов.

В контактных аппаратах производства азотной кислоты используют кремнеземные сетки для улавливания частиц шлама, содержащего платиноиды, отделяющегося от катализаторов (платиновых сеток) в процессе их эксплуатации. В результате длительной эксплуатации на кремнеземных сетках накапливаются значительные количества шлама. Содержание металлов платиновой группы в отработанных кремнеземных сетках может достигать 1-3%.

Механические способы извлечения шлама не обеспечивают достаточно высокой степени извлечения платиноидов из кремнеземных сеток в связи с их высокой пористостью.

Известен способ извлечения шламов, содержащих платиноиды, с поверхностей, по которому обработку поверхностей ведут водным раствором абсорбента-кислоты с последующей обработкой этих поверхностей водным раствором пероксида водорода [JP, Заявка 56-14424, C 01 G 55/00, 1981 г.].

Недостаток данного способа - невысокая степень извлечения платиноидов из материалов, имеющих пористую структуру.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ, по которому платину извлекают из отработанных катализаторов на основе оксидов алюминия или кремния обработкой раствором, содержащим соляную кислоту (более 5 Н), перекись водорода и фтор-соединения в количестве 0,1-2% в пересчете на фтор при 70^oС, осадок отделяют, а из раствора выделяют платину известными методами. В качестве фторсоединений используют HF, NH₄F, NH₄FHF и другие [РЖ Металлургия 1978 г., реферат 5Г351П].

Недостаток способа - относительно неполное извлечение платиноидов из пористых кремнийсодержащих материалов.

Целью изобретения является повышение степени извлечения платиноидов в виде шламов из пористых кремнийсодержащих материалов, в частности из кремнеземных сеток.

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является практически полное (до 99,9%) извлечение платиноидов из кремнийсодержащих материалов в виде шламов, содержащих до 60% платиноидов, по замкнутой технологической схеме с получением в качестве дополнительного продукта белой сажи.

При этом обеспечивается возможность регенерации и многократного повторного использования растворов фторида и гидрофторида аммония для обработки кремнеземных сеток.

Технический результат достигается способом извлечения шлама, содержащего металлы платиновой группы, включающим обработку растворами фторида и (или) гидрофторида аммония при температуре 50-90^oС с продувкой реакционной смеси воздухом до растворения кремнийсодержащих материалов, при этом шламы, содержащие платиноиды, отделяют, а маточный раствор после отделения шлама обрабатывают аммиаком и после отделения образующегося осадка диоксида кремния возвращают на обработку кремнийсодержащих материалов.

Отличием предлагаемого способа является обработка кремнийсодержащих материалов при 50-90^oС с продувкой реакционной смеси воздухом.

При этом раствор после отделения шлама нейтрализуют аммиаком, образующийся осадок диоксида кремния отделяют фильтрованием, а маточный раствор возвращают на обработку кремнийсодержащих материалов.

Пример 1. Берут 1 кг отработанной кремнеземной сетки с содержанием платиноидов 1,93%, помещают в сосуд объемом 20 л и заливают 15 л 21%-ного раствора гидрофторида аммония. В реакционную смесь подают воздух. За счет тепла реакции смесь разогревается до 62^oС. Процесс ведут до растворения кремнеземной сетки. После этого раствор фильтруют, отфильтрованные шламы промывают водой на фильтре, сушат, взвешивают. Получают 33,18 г шламов с содержанием платиноидов 58,1%. Извлечение платиноидов составляет 99,9%. Раствор охлаждают до 18^oС, нейтрализуют аммиаком до избыточного содержания аммиака 6,6 г/л, выдерживают при перемешивании в течение 40 мин и фильтрованием отделяют диоксид кремния. Раствор используют для обработки кремнеземной сетки. Диоксид кремния промывают водой, сушат, получают 960,4 г белой сажи.

Пример 2. Берут 1 кг отработанной кремнеземной сетки с содержанием платиноидов 1,75%, помещают в сосуд объемом 20 л и заливают 15 л раствора, полученного после выделения диоксида кремния (пример 1). Смесь нагревают и обрабатывают воздухом. Процесс ведут до растворения кремнеземной сетки. Из раствора фильтрованием выделяют шламы, промывают водой на фильтре, сушат. Раствор регенерируют по методике примера 1. Полученные результаты приведены в таблице.

Пример 3. Берут 1 кг отработанной кремнеземной сетки с содержанием платиноидов 2,20%, помещают в сосуд объемом 20 л и заливают 15 л 27%-ного раствора фторида аммония. Смесь нагревают до 80^oС, в сосуд подают воздух. Процесс ведут до растворения кремнеземной сетки. Раствор фильтруют, выделенные шламы промывают водой на фильтре, сушат. Получают 36,94 г шламов с содержанием платиноидов 59,5%. Извлечение платиноидов составляет 99,9%. Раствор регенерируют с получением белой сажи по методике примера 1.

Пример 4. Берут 1 кг отработанной кремнеземной сетки с содержанием платиноидов 2,25%, помещают в сосуд объемом 20 л и заливают 15 л раствора, содержащего 15% гидрофторида аммония и 15% фторида аммония, в сосуд подают воздух, поддерживают температуру реакционной смеси - 70^oС. Процесс ведут до растворения кремнеземной сетки. Раствор фильтруют, выделенные шламы промывают водой на фильтре, сушат. Получают 37,4 г шламов с содержанием платиноидов 60,1%. Извлечение платиноидов составляет 99,9%. Раствор регенерируют с получением белой сажи по методике примера 1.

Предлагаемый способ по сравнению со способом-прототипом позволяет практически полностью извлекать платиноиды из кремнийсодержищих материалов и получать шламы с содержанием платиноидов до 60% и дополнительный продукт - диоксид кремния по замкнутой безотходной технологической схеме.

Процесс растворений кремнийсодержащих материалов раствором фторидов аммония протекает через промежуточное образование гидрофторида аммония, который затем взаимодействует с кремнием. Снижение температуры процесса ниже 50^oС замедляет реакцию образования гидрофторида аммония, что приводит к резкому увеличению продолжительности процесса и неполному растворению кремнийсодержащих материалов. Увеличение температуры процесса более 90^oС нецелесообразно, так как не ведет к повышению содержания платиноидов в шламах.

Продувка реакционной смеси воздухом осуществляется для интенсификации удаления аммиака из раствора и образования гидрофторида аммония.

Способ относится к технологии извлечения шламов, содержащих металлы платиновой группы, с поверхностей деталей аппаратов в производствах, использующих катализаторы на основе платиноидов, и может быть применен для извлечения платиноидов из кремнийсодержащих материалов, например кремнеземных сеток. Способ включает обработку кремнийсодержащих материалов растворами фторида- и (или) гидрофторида аммония при 50-90^oС с продувкой реакционной смеси воздухом до растворения кремнийсодержащих материалов, отделение шламов, содержащих платиноиды. Раствор после отделения шламов нейтрализуют аммиаком, образующийся осадок диоксида кремния отделяют фильтрованием, а маточный раствор возвращают на обработку кремнеземной сетки. Способ позволяет практически полностью извлекать платиноиды из пористых кремнийсодержащих материалов в виде шламов, содержащих до 60% платиноидов по замкнутой технологической схеме с получением в качестве дополнительного продукта белой сажи. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ извлечения шлама, содержащего металлы платиновой группы, из кремнийсодержащих материалов, включающий их обработку растворами фторида и/или гидрофторида аммония, отделение шлама, отличающийся тем, что обработку ведут при 50-90^oC с продувкой реакционной смеси воздухом. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раствор после отделения шлама обрабатывают аммиаком, отделяют осадок диоксида кремния, а маточный раствор возвращают на обработку кремнийсодержащих материалов.