Патент на изобретение №2165992

(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ПЛАТИНЫ И РОДИЯ В СОЛЯНОКИСЛЫХ РАСТВОРАХ

(57) Реферат:

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для разделения металлов платиновой группы (МПГ), в частности платины и родия, в солянокислых растворах сорбционным методом с использованием сильноосновных анионитов. Изобретение позволяет обеспечить возможность получения в процессе разделения высокочистых соединений родия и металлической платины, снижение потерь платины, сокращение расхода сорбента, снижение трудоемкости способа и его упрощение. Для этого перед сорбцией из солянокислого раствора частично осаждают соединения платины раствором хлористого аммония, процесс сорбции ведут путем фильтрации через слой сорбента до насыщения анионита ионами платины. Для промывки сорбента используют 5 – 7 М раствор соляной кислоты. Промытый трехкратно насыщенный ионами платины сорбент подвергают воздействию восстановителя – раствора гидразин-гидрата, после чего сорбент выдерживают при 350 – 400°С в течение 2 – 2,5 ч в восстановительной среде, а затем сжигают при 950 – 1000°С. Раствор хлористого аммония используют в количестве, достаточном для поддержания соотношения платина : родий в растворе 1 : 2. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для разделения металлов платиновой группы (МПГ), в частности платины и родия, в солянокислых растворах сорбционным методом с получением металлической платины и чистых соединений родия.

Известен способ сорбционного разделения благородных металлов (The separation of noble metals by ion exchangers containing S-honded dithizone and dehydrodithizone as functional groups. Grote M., Kettrup A. “Ion Exch. Technol. ” Chichester, 1984, 618-625). В качестве сорбента с анионообменными свойствами использован специально синтезированный ионит P-TD, содержащий 1,1 моль тетразолиниевых групп в 1 г сухой смолы.

Известный способ основан на использовании специально синтезированного сорбента, что значительно увеличивает стоимость реализации способа.

Общим признаком известного и заявленного способов разделения МПГ является сорбция на сорбенте с анионообменными свойствами.

Известны гидрометаллургические процессы для разделения МПГ в хлоридной среде (Hydrometallurgical processes for the separation of platinum group metals (PGM) in chloride media. Warshawsky A., “Ion Exch. Technol”. Chichester, 1984, 604-610).

Для отделения МПГ от других металлов используют сорбцию на слабоосновных анионитах в кислой среде по ионообменному механизму с последующей десорбцией. Для последующего разделения МПГ в процессе жидкостной экстракции проводят быстрый гидролиз раствора, в результате чего Pt, Pd и Au образуют в растворе анионные комплексы, a Rh, Ru и Ir – неэкстрагируемые катионные или нейтральные комплексы. В качестве экстрагента используют третичные амины. Pt и Pd переходят в органическую фазу, а Rh и Ir остаются в водной фазе, причем Pt и Pd разделяют на стадии реэкстракции с применением NH₂-CS-NH₂ и SCN^– ионов.

Известный способ отличает малая емкость слабоосновных анионитов по ионам МПГ, отсутствие селективности, применение дорогостоящих реактивов для десорбции, а также сложность и трудоемкость при его реализации.

Общим для известного и заявленного способов является осуществление сорбционного разделения на анионите и концентрирование родия в водной фазе.

Наиболее близким, по технической сущности к заявляемому является способ разделения родия и платины в солянокислых растворах на сильноосновных анионитах (Separation of Rhodium (III) – Platinum (IV) and Iridium (III) – Platinum (IV) on VARION AT 400 and VARION AT 660 exchangers. K.Brajter, K. Stonawska, Z.Vorbrodt. “Chemia Analityczna”, 24, 1979, 766-768).

Согласно известному способу разделение платины и родия проводилось в 3-молярном (3 М) растворе соляной кислоты. Раствор, содержащий платину и родий, кипятили в несколько приемов с царской водкой для окисления платины до платины (IV), после чего раствор охлаждали и пропускали через колонку, содержащую сильноосновный сорбент марки VARION AT 660 (Cl^–). На анионите одновременно сорбировались ионы платины и родия. Затем соединения родия вымывались из фазы сорбента 3 М раствором соляной кислоты. При этом промывной раствор оказался загрязненным ионами платины вследствие совместного вымывания исходного раствора и десорбции родия. Сорбент, содержащий платину, удаляли из колонки, высушивали и сжигали при температуре 700^oC с получением металлической платины.

Известный способ не позволяет получить высокочистые соединения родия, избежать возможных значительных потерь платины при сжигании сорбента и снижения концентрации родия в элюате вследствие разбавления промывным раствором. Кроме того, известный способ отличает большой расход используемого в процессе сорбента при высоких содержаниях платины в растворе, сложность и трудоемкость подготовки раствора, подаваемого в сорбционную колонку.

К общим признакам известного и заявляемого способов следует отнести сорбцию на сильноосновном анионите с получением солянокислого родиевого раствора, промывку сорбента соляной кислотой и сжигание сорбента с получением металлической платины.

Изобретение направлено на обеспечение возможности получения в процессе разделения высокочистых соединений родия и металлической платины, снижение потерь платины, снижение трудоемкости способа и его упрощение, а также сокращение расхода сорбента.

Это достигается тем, что в способе разделения платины и родия в солянокислых растворах, включающем сорбцию на сильноосновном анионите с получением солянокислого родиевого раствора, промывку сорбента и его последующее сжигание с получением металлической платины, перед сорбцией из солянокислого раствора частично осаждают соединения платины раствором хлористого аммония. Процесс сорбции ведут путем фильтрации через слой сорбента до насыщения последнего ионами платины. Насыщенный платиной сорбент после промывки 5-7 М раствором соляной кислоты обрабатывают гидразин-гидратом. Перед сжиганием сорбента при температуре 950-1000^oC его подвергают термической деструкции при температуре 350-400^oC в течение 2-2,5 часов в восстановительной среде. Раствор хлористого аммония используют в количестве, необходимом для поддержания соотношения платина:родий в растворе 1:2.

Способ разделения платины и родия осуществляется следующим образом.

Исходный солянокислый раствор, полученный после электрохимического растворения сплава платины с родием, имеет концентрацию по соляной кислоте, равную 5,5-6,5 моль/дм³, концентрацию платины и родия соответственно 120 г/дм³ и 48 г/дм³. Раствор разбавляли обессоленной водой до концентрации 2,5 моль/дм³ по соляной кислоте и вводили 25%-ный раствор хлористого аммония для частичного осаждения платины в виде гексахлороплатината аммония. Раствор хлористого аммония вводили в количестве, необходимом для поддержания соотношения платина:родий в растворе 1:2. Наличие хлористого аммония в растворе приводит также к значительному снижению величины сорбируемости ионов родия на сильноосновных ионитах, что приводит к более полному разделению платины и родия.

После удаления фильтрацией образовавшегося осадка – гексахлороплатината аммония – маточный раствор с содержанием платины в количестве 9,2 г/дм³ и родия 18,5 г/дм³ направляли на сорбционное разделение, используя в качестве сорбента высокоосновной анионит одной из марок (см. таблицу).

Как видно из таблицы, емкости (C_E) высокоосновных анионитов для ионов платины существенно превышают соответствующие значения для ионов родия, поэтому в процессе сорбции в динамических условиях достигается количественное разделение указанных металлов.

Разделение платины и родия осуществляли на каскаде из четырех колонок – до насыщения первой колонки каскада ионами платины, после чего колонку выводили из процесса на стадию промывки; при этом вторая колонка становилась первой и т.д.

Содержание основного вещества – родия – в солянокислом растворе, полученном после сорбции по отношению к платине – не менее 99,9%, при концентрации родия, равной 18 г/дм³.

Насыщенный ионами платины сорбент подвергали трехкратной промывке 6 М раствором соляной кислоты, затем обессоленной водой до величины pH 4-5 для удаления маточного раствора из сорбента, а также десорбции частично сорбированных ионов родия.

Промывные растворы, содержащие платину и родий, объединяли с маточным раствором.

Промытый сорбент, насыщенный ионами платины и не содержащий ионы родия, подвергали воздействию 20%-ного раствора гидразин-гидрата, который восстанавливал платину в гранулах анионита до металла, что позволило значительно снизить потери платины при последующем сжигании сорбента. Перед сжиганием полученный сорбент подвергали термической деструкции при температуре 400^oC в течение двух часов без доступа воздуха, что обеспечивает довосстановление оставшихся в смоле соединений платины. Далее сжигали сорбент в атмосфере воздуха при температуре 950^oC с получением губчатой платины чистотой не менее 99,93%. При этом емкость участвующего в процессе абсолютно сухого сорбента марки АВ-17-10П по платине составила 650 мг/г, что значительно превышает емкостные характеристики других процессов.

Таким образом, совокупность заявленных признаков позволяет решить поставленные задачи, обеспечив качественное разделение платины и родия, возможность получения в результате разделения высокочистых соединений родия и металлической платины, сократив потери платины. Предложенный способ прост, не трудоемок и позволяет сократить расход сорбента.

Формула изобретения

1. Способ разделения платины и родия в солянокислых растворах, включающий сорбцию на сильноосновном анионите с получением солянокислого родиевого раствора, промывку сорбента и его сжигание с получением металлической платины, отличающийся тем, что перед сорбцией из солянокислого раствора частично осаждают соединения платины раствором хлористого аммония, процесс сорбции ведут путем фильтрации через слой сорбента до насыщения его ионами платины, для промывки сорбента используют 5 – 7 М раствор соляной кислоты, воздействуют на сорбент раствором гидразин-гидрата, а перед сжиганием сорбента при 950 – 1000^oC его подвергают термической деструкции при 350 – 400^oC в течение 2 – 2,5 ч в восстановительной среде.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор хлористого аммония берут в количестве, необходимом для поддержания соотношения платина:родий в растворе 1:2.

РИСУНКИ