СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РУТЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК C01G55/00 C22B3/26 

Изобретение относится к химико-металлургическому производству металлов платиновой группы, а именно к экстракционному извлечению рутения.

Технологический процесс экстракционного извлечения рутения из водных растворов включает операции: экстракцию рутения раствором три-н-бутилфосфата (ТБФ) в керосине, промывку экстракта, реэкстракцию рутения и регенерацию (промывку) экстрагента.

Из общедоступной литературы известно, что при разделении продуктов деления урана производят экстракцию нитрозо-тринитратного комплекса рутения раствором ТБФ в керосине, а реэкстракцию осуществляют 15N азотной кислотой. [Звягинцев О.Е., Колбин Н.И., Рябов А.Н., Автократова Т.Д., Горюнов А.А. Химия рутения. - М.: Наука, 1965. - С.275.].

Недостатком применения этого способа-аналога в производстве металлов платиновой группы является сложность переработки азотнокислого реэкстракта при дальнейшем аффинаже рутения.

Известен способ реэкстракции рутения из ТБФ, включающий экстракцию и реэкстракцию, в котором экстракт, содержащий рутений, медь и никель, предварительно промывают раствором соляной кислоты для удаления из него меди и никеля, а рутений реэкстрагируют раствором каустической соды [Патент РФ №2195431. Способ реэкстракции рутения из ТБФ. Смирнов П.П., Ходюков Б.П., Бацанов С.А., опубл. 27.12.2002.]. Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят в качестве прототипа.

Основным недостатком способа-прототипа является использование для промывки экстракта раствора соляной кислоты, что приводит к образованию солянокислого промывного раствора, в который переходит 4% уже извлеченного из исходного раствора рутения. Это приводит к снижению прямого извлечения рутения в реэкстракт. Для сокращения потерь рутения промывной раствор направляют на головные операции подготовки растворов к экстракции совместно с исходными растворами, что приводит к увеличению объема перерабатываемых растворов, загрузки оборудования и расхода реагентов. Другим негативным последствием использования для промывки раствора соляной кислоты является ее экстракция органическим раствором и перенос на стадию реэкстракции. Это приводит к необходимости использовать при реэкстракции избытка щелочи.

Как следует из описания способа-прототипа, при реэкстракции применяется раствор каустической соды, содержащий 100 г/л NaOH. При такой концентрации щелочи в растворе происходит образование устойчивой водно-органической эмульсии обратного типа. В составе эмульсии свыше 50% реэкстрагента уносится на стадию регенерации (промывки) экстрагента, что приводит к непроизводительному увеличению расхода щелочи. Разрушению эмульсии способствует увеличение полярности органического раствора за счет применения полярного растворителя или увеличения концентрации ТБФ в органическом растворе до 70%. Однако в этом случае увеличивается совместная с рутением экстракция платины, что приводит к усложнению аффинажа рутения и снижению извлечения платины в рафинат.

Для разрушения эмульсии на стадии регенерации экстрагента (промывка после реэкстракции) приходится использовать раствор соляной кислоты с концентрацией до 200 г/л, что оказывает негативное влияние на последующую экстракцию рутения. При избытке кислоты в органическом растворе извлечение рутения из исходных нитритных растворов в экстракт снижается с 85-95% до уровня менее 80%, что приводит к прямым потерям рутения на участке. При невысокой концентрации рутения (менее 1 г/л) в исходном нитритном растворе извлечение из него рутения в экстракт снижается еще в большей степени и составляет 50-60%.

Предлагаемый способ направлен на получение технического результата, заключающегося в повышении прямого извлечения рутения в реэкстракт и сокращении затрат на переработку растворов.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что экстракт промывают водой, промывной раствор присоединяют к раствору, поступающему на экстракцию, а рутений реэкстрагируют раствором карбоната натрия.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что никель и медь экстрагируются из исходного нитритного раствора раствором ТБФ в виде нейтральных комплексов по сольватному механизму, вследствие чего их эффективная отмывка из органического раствора может осуществляться водой. Применение на стадии реэкстракции раствора карбоната натрия вместо раствора каустической соды в значительной степени снижает устойчивость водно-органической эмульсии, что способствует ускорению разделения фаз и уменьшению переноса реэкстракта на стадию регенерации (промывки) экстрагента.

Использование воды вместо кислоты для промывки экстракта позволяет предотвратить экстракцию кислоты, а следовательно, сократить концентрацию и расход щелочи на стадии последующей реэкстракции рутения. Дополнительным преимуществом водной промывки экстракта является то, что промывной раствор, имеющий нейтральное значение pH, можно присоединять к исходному раствору без изменения его характеристик. При этом отмытый рутений возвращается на стадию экстракции, а другие примеси переходят в рафинат и направляются на финишные операции аффинажа.

Пример осуществления способа

На лабораторной противоточной экстракционной установке, состоящей из 6 камер экстракции, 4 камер промывки, 5 камер реэкстракции и 2 камер отмывки экстрагента, провели экстракцию рутения из нитритного раствора, содержащего 10,325 г/л платины; 10,56 г/л палладия; 235 мг/л рутения; 282 мг/л никеля и 8 мг/л меди. Установлены следующие расходы реагентов:

исходный раствор 0,5 л/ч органический раствор 0,5 л/ч 1 промывной раствор (вода) 0,02 л/ч реэкстрагент (50 г/л Na₂CO₃) 0,05 л/ч 2 промывной раствор (80 г/л HCl) 0,015 л/ч

Для установления стационарного режима экстракции через установку пропущено 50 л исходного раствора, после чего взяты пробы рафината, реэкстракта и 2 промывного раствора. Исходный раствор и продукты опыта анализировали методом ИСП.

Результаты проведенного эксперимента приведены в таблице.

Таблица Распределение элементов по продуктам переработки Наименование раствора Расход, л/ч Содержание, г/л Pt Pd Cu Ni Ru Исходный раствор 0,5 10,325 10,56 0,008 0,282 0,235 Рафинат 0,52 9,84 10,04 0,004 0,270 0,0085 Реэкстракт 0,05 0,906 1,186 0,011 0,006 2,257 2 промывной раствор 0,015 0,03 0,01 0,08 0,01 0,01     Распределение, % Рафинат   99,1 98,9 54,3 99,6 3,8 Реэкстракт   0,9 1,1 14,4 0,2 96,1 2 промывной раствор   - - 31,3 0,2 0,1

Как видно из приведенных данных, при установленном режиме работы экстракционной установки прямое извлечение рутения в реэкстракт составляет 96,1%. Рассчитанное извлечение рутения из экстракта в реэкстракт превышает 99,9%. Платина, палладий и никель преимущественно переходят в рафинат, медь распределяется между рафинатом, реэкстрактом и вторым промывным раствором.

При длительной эксплуатации экстракционной установки выпадения твердых осадков, препятствующих разделению фаз, не наблюдалось. Переработка полученных растворов известными способами происходила без осложнений.

Изобретение относится к химико-металлургическому производству металлов платиновой группы, а именно к экстракционному извлечению рутения. Способ извлечения рутения из нитритных водных растворов включает экстракцию рутения раствором три-н-бутилфосфата, промывку экстракта водой, присоединение промывного раствора к раствору, поступающему на экстракцию, и реэкстракцию рутения раствором карбоната натрия. Изобретение обеспечивает повышение эффективности прямого извлечения рутения и сокращение затрат. 1 табл., 1 пр.

Способ извлечения рутения из нитритных водных растворов, включающий экстракцию рутения раствором три-н-бутилфосфата, промывку экстракта и реэкстракцию, отличающийся тем, что экстракт промывают водой, промывной раствор присоединяют к раствору, поступающему на экстракцию, а рутений реэкстрагируют раствором карбоната натрия.