СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОСМИЯ И РУТЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК C01G55/00 C22B3/10 C22B3/20 C22B11/00 

Способ селективного извлечения осмия и рутения относится к области цветной металлургии, в частности аффинату благородных металлов.

Известен способ выделения осмия и рутения из смеси соединений [1], включающий распульповку смеси добавлением воды, обработку пульпы при нагревании азотной кислотой с отгонкой осмия путем просасывания через систему воздуха и поглощением тетраоксидов осмия раствором 6 М соляной кислоты, насыщенной диоксидом серы, многократную упарку оставшегося раствора с добавлением соляной кислоты и отгонку рутения из полученного раствора путем кипячения с добавлением бромнованой кислоты. Данный способ принят за прототип. Недостатками способа являются: большой расход азотной кислоты на стадии отгонки осмия и соляной кислоты при многократном упаривании оставшейся после отгонки осмия жидкости с ее добавкой. Многократная упарка жидкости до сухих солей с последующим их растворением занимает много времени, и при работе с большими объемами эта операция становится лимитирующей в технологической цепи. Кроме того, по такой схеме сложно достигнуть высокого извлечения рутения.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предполагаемое изобретение, является устранение указанных недостатков.

Заданный технический результат достигается тем, что в заявленном способе селективного извлечения осмия и рутения, включающем распульповку смеси их соединений добавлением воды, обработку пульпы при нагревании кислотой с отгонкой осмия путем просасывания через систему воздуха, обработку маточного раствора соляной кислотой и извлечение из него рутения, на распульповку направляют осадок, состоящий из смеси гидратированных оксидов осмия и рутения, обработку пульпы проводят соляной кислотой до растворения осадка и окислителем, не содержащим азотную кислоту или оксиды азота, а после завершения отгонки осмия раствор фильтруют, осаждают из раствора хлорорутенат аммония и отмывают полученную соль от маточного раствора.

Сущность способа заключается в следующем. В процессе распульповки осадка, состоящего из смеси гидратированных оксидов осмия и рутения, растворения осадка не происходит. Наблюдается лишь окисление незначительной части осмия и переход его в газовую фазу в виде OsO₄. При введении в пульпу соляной кислоты и окислителя до определенного значения окислительно-восстановительного потенциала интенсивность отгонки осмия резко возрастает. Окислитель вводят для окисления осмия до высшей степени окисления с образованием газообразного OsO₄. Соляную кислоту приливают до растворения осадка, продолжая при этом вести отгонку осмия. При достижении полноты отгонки осмия (по данным анализа пробы раствора в лаборатории) раствор фильтруют. При отгонке осмия необходимо вводить окислитель, не содержащий азотную кислоту или оксиды азота, например хлорат натрия или раствор пероксида водорода, так как с кислородными соединениями азота рутений образует очень прочные нитрозильные комплексы. Чтобы на последующей стадии получить высокое извлечение рутения необходимо предварительно разрушить нитрозильные комплексы, так как в процессе отгонки окислить их до RuO₄ очень трудно. В случае наличия в растворе нитрозильных комплексов не удается достигнуть высокого извлечения рутения и при осаждении хлорорутената аммония. Даже многократное упаривание таких растворов с соляной кислотой до сухих солей не гарантирует полного разрушения нитрозильных комплексов. Фильтрацию проводят с целью отделения нерастворившегося осадка. Из отфильтрованного раствора известными способами осаждают хлорорутенат аммония и отмывают соль от маточного раствора. Отмывку соли проводят с целью удаления маточного раствора, который может содержать примеси неблагородных элементов. Выделение рутения из раствора в виде хлорорутената аммония целесообразнее проведения операции отгонки тетраоксидов рутения при переработке материалов такого типа. Процесс осаждения хлорорутената аммония более безопасный и занимает значительно меньше времени. Кроме того, если целью разделения осмия и рутения является получение аффинированных металлов, то из раствора, полученного с использованием операции отгонки, затем также потребуется осадить рутений в виде соли, либо упарить раствор до сухих солей.

Пример (предлагаемый способ)

Для распульповки и последующего селективного извлечения осмия и рутения взяли осадок смеси гидратированных оксидов осмия и рутения, содержащий, %: Ru - 36,2; Os - 0,51.

50 г влажного осадка (влажность 35%) распульповали в 50 мл воды, пульпу поместили в перегонную колбу, соединенную системой газоходов с тремя приемниками. В каждый приемник залили по 50 мл свежеприготовленного раствора 6 М соляной кислоты, насыщенной диоксидом серы. Для просасывания воздуха систему подключили к вакуумной линии. Пульпу нагрели до 80°С и медленно приливали 12 М соляную кислоту до растворения осадка. Расход соляной кислоты составил 60 мл. В процессе растворения небольшими порциями (0,5-1,0) мл в перегонную колбу вводили 30%-ный раствор пероксида водорода. После растворения осадка в течение 4 часов проводили отгонку тетраоксидов осмия при температуре (90-95)°С, поддерживая значение окислительного потенциала в реакционной смеси на уровне (800-900) мВ. После достижения полноты отгонки осмия отключили нагрев и вакуум, растворы из приемников объединили, упарили до объема 50 мл и в лаборатории определили концентрацию осмия и содержание примесей. Раствор из перегонной колбы отфильтровали, добавили к нему 60 мл концентрированной соляной кислоты, прогрели в течение 2 ч при температуре (80-90)°С и обработкой хлоридом аммония осадили хлорорутенат аммония. Полученную соль отфильтровали, хорошо промыли 10%-ным раствором хлорида аммония и проанализировали. Результаты представлены в таблице.

Целевой промпродукт Извлечение, % Массовая доля примесей в целевом продукте по отношению к основному компоненту, % Аu Ва Si Al Ti Os Fe Рb Раствор Os 98.4 0.001 0.001 0.002 0.001 0.001   0.002 0.001 Соль Ru 99.8 0.001 0.001 0.003 0.002 0.002 0.002 0.003 0.001

Как видно из приведенной таблицы, предлагаемый способ позволяет достигнуть селективного разделения осмия и рутения с высоким их извлечением в целевые продукты. По содержанию примесей полученные продукты соответствуют требованиям ГОСТ 12339-79 и ГОСТ 12343-79.

ЛИТЕРАТУРНЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Ф.Бимиш. Аналитическая химия благородных металлов, ч.1, с.66-67.

Изобретение может быть использовано в аффинажном производстве металлов платиновой группы. Осадок, состоящий из смеси гидратированных оксидов осмия и рутения, распульповывают водой. Полученную пульпу обрабатывают при нагревании соляной кислотой и окислителем до растворения осадка. В качестве окислителя используют перекись водорода или хлорат натрия. Оксид осмия отгоняют путем просасывания через систему воздуха. Оставшийся после отгонки осмия раствор фильтруют, обрабатывают концентрированной соляной кислотой, нагревают в течение 2 ч. Добавляют хлорид аммония и осаждают хлорорутенат аммония. Полученную соль отмывают от маточного раствора. Изобретение позволяет достичь селективного извлечения осмия и рутения, снизить продолжительность процесса и уменьшить расход реагентов. 1 табл.

Способ селективного извлечения осмия и рутения, включающий распульповку смеси их соединений добавлением воды, обработку пульпы при нагревании кислотой с отгонкой осмия путем просасывания через систему воздуха, обработку полученного раствора соляной кислотой и извлечение из него рутения, отличающийся тем, что на распульповку направляют осадок, состоящий из смеси гидратированных оксидов осмия и рутения, обработку пульпы проводят соляной кислотой и окислителем, в качестве которого используют H₂O₂ или NaClO₃, до растворения осадка, а после завершения отгонки осмия раствор фильтруют, осаждают из раствора хлорорутенат аммония и отмывают полученную соль от маточного раствора.