Способ извлечения и разделения благородных металлов из хлоридных растворов Российский патент 2022 года по МПК C22B11/00 

Способ извлечения и разделения благородных металлов из хлоридных растворов относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использован в процессах переработки различных типов растворов, содержащих благородные металлы.

На аффинажных предприятиях, в процессе извлечения благородных металлов, образуются растворы, которые характеризуются высокой концентрацией неблагородных элементов и солевой насыщенностью. Суммарная концентрация благородных металлов в них достигает 1-3 г/л, причем благородные металлы находятся в растворах в виде различных по составу прочных химических соединений. Извлечение из таких растворов благородных металлов и их разделение представляют большую сложность.

Известен способ разделения и извлечения благородных металлов из кислых растворов с использованием целлюлозных сорбентов (Патент РФ 2386709 «Способ разделения и извлечения благородных металлов»).

Недостатком способа является сложность процесса разделения металлов и низкая степень их извлечения из растворов.

Известен способ переработки растворов после извлечения основной части платиновых металлов, заключающийся в двух стадийной их обработке цинковой пылью и железным порошком для осаждения платиновых металлов и последующем их обезвреживании (Металлургия благородных металлов. М.: Металлургия, 1987. С. 411). Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят в качестве прототипа.

К основным недостаткам способа-прототипа следует отнести необходимость проведения операции очистки растворов от цинка и невозможность отделения основной части хорошо растворимых традиционными методами (растворение в «царской водке» или жидкофазное хлорирование в соляной кислоте) платины, палладия и золота от трудно вскрываемых редких платиновых металлов –родия, иридия и рутения. Еще одним недостатком являются высокие затраты, связанные с использованием дорогостоящего цинка.

Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ, заключается в использовании совокупности таких гидрометаллургических приемов переработки, которые позволяют извлечь и разделить благородные металлы из хлоридных растворов и, вместе с тем, не имеют вышеперечисленных недостатков, присущих способу-прототипу.

Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения благородных металлов из хлоридных растворов, включающем двухстадийную обработку растворов восстановителем – сначала растворы при нагревании обрабатывают сульфитом или гидросульфитом щелочного металла, отделяют от раствора осадок, раствор повторно обрабатывают восстановителем, в качестве которого используют железо (порошок, стружка, лом и др.), и отделяют от раствора цементат. В частности, обработку растворов сульфитом или гидросульфитом щелочного металла проводят до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала (относительно хлорсеребряного электрода сравнения) равного 280-380 мВ, обработку железом ведут до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала (относительно хлорсеребряного электрода сравнения) ≤ - 100 мВ и отделяют от раствора цементат.

Сущность способа заключается в следующем. На первой стадии обработки в качестве восстановителя выбраны сульфит или гидросульфит щелочного металла. Это мягкие восстановители, которые достаточно полно при нагревании восстанавливают до металла платину, палладий и золото:

H₂[PtCl₆] + 2МеHSO₃ + 2H₂O = Pt + 2H₂SO₄ + 5HCl + МеCl (1) H₂[PdCl₄] + МеHSO₃ + H₂O = Pd + H₂SO₄ + МеCl + 3HCl (2) H₂[PtCl₆] + 2Ме₂SO₃ + 2H₂O = Pt + 2H₂SO₄ + 2HCl + 4МеCl (3) H₂[PdCl₄] + Ме₂SO₃ + H₂O = Pd + H₂SO₄ + 2МеCl+ 2HCl (4) 2H[AuCl₄] + 6МеHSO₃ + 3H₂O = 2Au + 3Ме₂SO₄ + 8HCl + 3H₂SO₃ (5) 2H[AuCl₄] + 3Ме₂SO₃ + 3H₂O = 2Au + 3Ме₂SO₄ + 8HCl, (6)

где Ме – K или Na

При этом редкие платиновые металлы, такие как родий, иридий и рутений не восстанавливаются до металла, а переходят в низшие степени окисления. После обработки сульфитом или гидросульфитом щелочного металла осадок отделяют от раствора, и проводят вторую стадию обработки раствора. На второй стадии обработки в качестве восстановителя используют железо (порошок, стружка, лом и др.). Опытным путем установлено, что после обработки раствора сульфитом или гидросульфитом щелочного металла редкие платиновые металлы значительно быстрее восстанавливаются до металлов железом, по сравнению с растворами без обработки восстановителем. Возможно, в результате взаимодействия с сульфитом или гидросульфитом щелочного металла образуются менее устойчивые для восстановления до металлического состояния соединения этих элементов.

Предлагаемый способ обеспечивает отделение основной части платины, палладия и золота от редких платиновых металлов и практически количественное извлечение всех благородных металлов из растворов.

ПРИМЕР

В качестве исходного продукта взяли раствор с концентрацией, мг/л: платина 370; палладий 395; родий 380; иридий 34; рутений 265; золото 15.

Серию опытов с изменением заданных параметров провели по следующей методике.

Пробу раствора объемом 200 мл залили в стеклянный реактор, включили нагрев и перемешивающее устройство, нагрели раствор до температуры 80 °С и ввели раствор сульфита или гидросульфита щелочного металла до установления определенного значения окислительно-восстановительного потенциала, реакционную смесь прогрели, отфильтровали полученный осадок, отобрали пробу раствора и методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой определили остаточную концентрацию благородных металлов.

Отфильтрованный раствор нагрели до температуры 85 °С и обработали железом (порошок, стружка, лом и др.) до заданного значения окислительно-восстановительного потенциала, реакционную смесь прогрели, отфильтровали полученный осадок, отобрали пробу раствора и методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой определили остаточную концентрацию благородных металлов.

Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Зависимость остаточной концентрации благородных металлов в растворе от окислительно-восстановительного потенциала при обработке восстановителями

№ опыта Наименование
раствора ОВП, мВ Концентрация в растворе, мг/л Pt Pd Rh Ir Ru Au Исходный раствор 540 370 395 380 34 265 15 1 После обработки КHSO₃ 310 11.2 0.1 320 30 248 0.3 После обработки Fe -150 0.1 0.1 0.3 0.2 0.1 0.1 2 После обработки К₂SO₃ 380 19.1 0.2 345 32 258 0.2 После обработки Fe -175 0.2 0.1 0.3 0.3 0.1 0.1 3 После обработки NaHSO₃ 450 215 47 367 34 265 0.3 После обработки Fe -160 0.2 0.1 0.5 0.8 0.4 0.1 4 После обработки Na₂SO₃ 330 15.5 0.1 326 31 250 0.2 После обработки Fe 0 4.8 0.6 53 23 65 0.1

Предлагаемый способ позволяет достигнуть практически металлов из количественного извлечения благородных растворов, при этом удается отделить основную часть платины, палладия и золота от редких платиновых металлов – родия, иридия и рутения.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано при переработке хлоридных растворов для извлечения и разделения благородных металлов. Способ извлечения и разделения благородных металлов из хлоридных растворов включает обработку растворов при нагревании сульфитом или гидросульфитом щелочного металла, отделение от раствора осадка, повторную обработку раствора восстановителем, в качестве которого используют железо, и отделение от раствора цементата. Техническим результатом является практически количественное извлечение благородных металлов из растворов и отделение основной части платины, палладия и золота от редких платиновых металлов – родия, иридия, рутения. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Способ извлечения и разделения благородных металлов из хлоридных растворов, включающий двухстадийную обработку растворов восстановителем, отличающийся тем, что сначала при нагревании растворы обрабатывают сульфитом или гидросульфитом щелочного металла, отделяют от раствора образовавшийся осадок, раствор повторно обрабатывают восстановителем, в качестве которого используют железо, и отделяют от раствора цементат.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку сульфитом или гидросульфитом щелочного металла проводят до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала относительно хлорсеребряного электрода сравнения, равного 280-380 мВ.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку раствора железом проводят до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала относительно хлорсеребряного электрода сравнения ≤ -100 мВ.