СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХ РУТЕНИЙ И ИРИДИЙ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХ РУТЕНИЙ И ИРИДИЙ


RU (11) 2104320 (13) C1

(51) 6 C22B11/00, C22B11/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96107798/02 
(22) Дата подачи заявки: 1996.04.22 
(45) Опубликовано: 1998.02.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Масленицкий И.К., Чугуев Л.В., Борбат В.Ф. и др. Металлургия благородных металлов. Изд.2. / Под. ред. Л.В.Чугаева. - М.: Металлургия, 1987, с. 411 - 412. 
(71) Заявитель(и): Сидоренко Юрий Александрович; Ефимов Валерий Николаевич; Ильяшевич Виктор Дмитриевич; Ельцин Сергей Иванович 
(72) Автор(ы): Сидоренко Юрий Александрович; Ефимов Валерий Николаевич; Ильяшевич Виктор Дмитриевич; Ельцин Сергей Иванович 
(73) Патентообладатель(и): Сидоренко Юрий Александрович; Ефимов Валерий Николаевич; Ильяшевич Виктор Дмитриевич; Ельцин Сергей Иванович 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХ РУТЕНИЙ И ИРИДИЙ 

Использование: в технологии аффинажа металлов платиновой группы (МПГ). Сущность: способ предусматривает плавку продуктов, содержащих рутений и иридий, с добавкой в шихту в качестве коллектора сплава никеля с кремнием, отделение получающегося сплава МПГ от шлака, измельчение и выщелачивание измельченного сплава МПГ в соляной кислоте в присутствии окислителя. Расход коллектора составляет 50-100 % от массы исходного продукта. В процессе разделительной плавки материалов, содержащих МПГ, с добавкой в шихту никель-кремниевого коллектора, происходит образование хрупкого, химически активного многокомпонентного сплава на основе твердого раствора силицидов никеля и платиновых металлов. После отделения от шлака и измельчения, сплав хлорируют в растворе соляной кислоты. В образующиеся при этом хлоридные растворы более чем на 90 % переходят все содержащиеся в сплаве МПГ, в том числе рутений и иридий. Изобретение позволяет повысить извлечение МПГ в хлоридный раствор из наиболее упорных видов сырья и промпродуктов с повышенным содержанием рутения и иридия, и снизить за счет этого общие затраты на их переработку. 2 з.п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано в технологии аффинажа металлов платиновой группы (МПГ).

Аффинаж платиновых металлов из различных видов сырья включает операции по переводу в раствор МПГ. Используемые методы растворения зависят от характера исходного сырья, в частности от содержания в нем наиболее упорных иридия и рутения.

Известен способ переработки сырья МПГ с повышенным содержанием родия, иридия и рутения, включающий спекание с перекисью бария, измельчение и обработку спека соляной кислотой, осаждение бария в виде сульфата, фильтрацию, упаривание фильтрата с добавками азотной кислоты, нитрование упаренного раствора с отделением и отмывкой осадка гидроксидов неблагородных элементов, осаждение из раствора малорастворимых солей родия, иридия и рутения [1].

К недостаткам данного способа переработки следует отнести большой расход дорогостоящей перекиси бария, значительные затраты на получение и упарку растворов, а также потери МПГ вследствие их соосаждения с сульфатом бария.

Известен способ переработки сырья МПГ, в котором продукты, содержащие иридий, плавят в присутствии кремния, выполняющего роль коллектора. Сплав МПГ с кремнием отделяют от шлака, измельчают и подвергают выщелачиванию соляной кислотой в присутствии окислителя (реферат заявки N 93057292, 1996). Данный способ наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.

Недостатком способа-прототипа является низкое извлечение МПГ в раствор в тех случаях, когда в исходном сырье содержание иридия и (или) рутения равно или превышает суммарное содержание остальных МПГ. Извлечение в хлоридные растворы из таких продуктов составляет 10-20 % для рутения и 20-40 % для иридия. Платина, палладий и родий переходят при этом в раствор не более чем на 80 %.

Таким образом, основная часть рутения и иридия из некоторых видов сырья в хлоридные растворы, а значит и на переделы аффинажа, не попадает и остается в твердых нерастворившихся остатках (НО). Это приводит к необходимости повторения операции плавки НО с кремнием, измельчения сплавов, их гидрохлорирования, фильтрации и т.д. Затраты на переработку таких материалов многократно возрастают.

Задача изобретения - повышение извлечения в хлоридный раствор МПГ из наиболее упорных видов сырья и промпродуктов с повышенным содержанием рутения и иридия, а также снижение за счет этого общих затрат на их переработку.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе переработки, включающем плавку с добавкой в шихту кремнийсодержащего коллектора, отделение получающегося сплава МПГ от шлака, измельчение и выщелачивание измельченного сплава МПГ в соляной кислоте в присутствии окислителя, отделение хлоридного раствора от нерастворившегося остатка, нитрование хлоридного раствора и отделение раствора нитрокомплексов МПГ от осадка гидроксидов неблагородных элементов, в качестве кремнийсодержащего коллектора используется сплав на основе никеля и кремния, а расход коллектора составляет 50-100 % от массы исходного продукта.

Сущность изобретения заключается в том, что в процессе разделительной плавки материалов, содержащих МПГ, с добавкой в шихту никель-кремниевого коллектора, происходит образование хрупкого, химически активного многокомпонентного сплава на основе твердого раствора силицидов никеля и платиновых металлов. После отделения от шлака и измельчения сплав хлорируют в растворе соляной кислоты. В образующиеся при этом хлоридные растворы более чем на 90 % переходят все содержащиеся в сплаве МПГ, в том числе рутений и иридий.

Нерастворившийся при хлорировании остаток материала отделяют фильтрацией. Он содержит главным образом кремнезем, серебро и незначительное количество платиновых металлов и может быть переработан по существующей технологии, как промпродукт без повышенного содержания иридия и (или) рутения.

Раствор нитрокомплексов после отделения от него гидроксидов неблагородных элементов перерабатывают, как и обычные растворы такого типа, не содержащие никеля.

Наличие в нитритном растворе никеля (в него переходит до 30 % всего запущенного в процесс никеля) не ухудшает показателей аффинажа. Использованный никеля может быть выведен из аффинажного цикла в кеки на финишной операции нейтрализации промстоков.

Осадок гидроксидов неблагородных элементов содержит в качестве основного компонента никель. Как показали специальные лабораторные исследования, он может быть использован в качестве исходного продукта для получения никель-кремниевого коллектора.

Экспериментально установлено, что использование при плавке коллектора, содержащего кремний с любыми, даже небольшими добавками никеля, приводит к повышению химической активности целевых сплавов МПГ, содержащих иридий и рутений. Таким образом, можно утверждать, что присутствие любого количества никеля в силицидном коллекторе повышает химическую активность МПГ в силицидных сплавах.

Наилучшие условия для коллектирования МПГ при плавке обеспечиваются при использовании в качестве коллектора сплавов никеля с кремнием, имеющих температуру плавления не выше 1300-1350oC. Указанный температурный интервал выбран из соображений относительной легкости его достижения и поддержания в течение плавки при использовании широко распространенных простых конструкций электрических и топливных печей. Как видно из диаграммы состояния Ni-Si, в данной бинарной системе этому условию легкоплавкости удовлетворяют сплавы, содержащие 5-70 % кремния (отношение содержания никеля к содержанию кремния 19-0,4) (Самсонов Г.В., Дворина Л.А., Рудь Б.М. Силициды. М.: Металлургия. 1979, с. 234).

Пример 1. Исходный продукт - нерастворившийся остаток (НО) тяжелого сплава металлов-спутников содержал, %: платину 2,6; палладий 5,3; родий 4,5; иридий 5,1; рутений 19,1; золото 4,2; серебро 7,7.

Взяли 137,0 г исходного продукта, добавили 58,0 г соды кальцинированной, 18,0 г оксида кальция, 10 г коксика и 99,5 г измельченного никель-кремниевого сплава. Никеля-кремниевый сплав содержал 67,6 % никеля, остальное - кремний. Шихту перемешали, загрузили в тигель и поместили в электропечь на плавку. После 60-минутной выдержки при температуре 1350-1400oC тигель извлекли из печи. После охлаждения из тигля было извлечено 71,7 г шлака и 200,0 г сплава платиновых металлов. Сплав содержал, %: платину 1,78; палладий 3,61; родий 3,06; иридий 3,45; рутений 13,01; золото 2,85; серебро 5,21.

После измельчения до крупности - 0,1 мм сплав подвергли выщелачиванию в концентрированной соляной кислоте с продувкой газообразным хлором. Условия выщелачивания: Т:Ж = 1:4, температура 80oC, продолжительность 5 ч; окислительный потенциал по отношению к хлорсеребряному электроду за первые 3 ч достиг 960 мВ и далее не изменялся.

Полученную пульпу профильтровали, нерастворимый остаток промыли на фильтре раствором соляной кислоты, продукты проанализировали на содержание платиновых металлов.

Было получено 800 мл раствора, содержащего (по анализу ICP), г/л: 4,06 платины; 8,83 палладия; 7,43 родия; 7,96 иридия; 31,27 рутения; 7,01 золота; 4,5 меди; 68,2 никеля; 4,6 железа; 5,2 селена; 21 сурьмы; 2,3 олова; 1,1 свинца; 1,0 висмута.

Нерастворимый остаток (84 г по сухой массе) по данным спектрального анализа содержал, %: Pt 0,37; Pd 0,2; Rh 0,2; Ir 0,64; Ru 0 1,2; Au 0,1; Ag 10,0.

Таким образом, в раствор извлечено, %: 91,3 платины; 97,65 палладия; 97,22 родия; 92,2 иридия; 96,12 рутения; 98,4 золота. Раствор был направлен на осаждение гидроксидов неблагородных элементов и селективное извлечение золота и платиновых металлов с использованием известных способов. В частности, было получено 120 г гидроксидов неблагородных элементов (по сухой массе). Доля Ni(OH)2 составила 71 %.

Полученные гидроксиды были использованы для получения никель-кремниевого сплава (см. пример 2).

Пример 2. Взяли 115 г гидроксидов неблагородных элементов из полученных 120 г (см. пример 1) и добавили 50 г кремния. Смесь загрузили в графитовый тигель и подвергли плавке в индукционной печи при температуре 1400-1500oC. Расплав вылили из тигля в графитовую изложницу. Полученный продукт после охлаждения взвесили, измельчили и проанализировали на содержание никеля и кремния. Установлено, что при плавке получено 115,5 г хрупкого, легкоизмельчающегося многокомпонентного сплава, в котором содержание никеля составило 44 %, а содержание кремния 43,5 %. Полученный сплав использовали в качестве никель-кремниевого коллектора при проведении следующей плавки.

Пример 3. Исходным продуктом в данном примере был измельченный тяжелый сплав следующего состава, %: платина 3,2; палладий 3,6; родий 4,9; иридий 4,3; рутений 14,2; золото 1,9; серебро 4,9. Данный тяжелый сплав был получен в процессе плавки богатых по рутению и иридию промпродуктов с добавкой кремния в качестве коллектора, как это описано в способе-прототипе.

Взяли 15,0 г исходного продукта, добавили 15,0 г измельченного никель-кремниевого сплава, полученного по примеру 2, добавили 5,5 г сульфита натрия и 1,0 г коксика. Шихту перемешали, загрузили в алундовый тигель и поместили в электропечь на плавку. После 45-минутной выдержки при температуре 1300oC тигель извлекли из печи. После охлаждения из тигля было извлечено 12,1 г шлака и 23,3 г сплава платиновых металлов. Сплав содержал, %: платину 2,08; палладий 2,30; родий 3,15; иридий 2,75; рутений 9,66; золото 1,23; серебро 3,16.

После измельчения до крупности - 0,1 мм сплав подвергли выщелачиванию в концентрированной соляной кислоте с продувкой газообразным хлором. Условия выщелачивания не отличались от приведенных в примере 1.

Полученную пульпу профильтровали, нерастворимый остаток промыли на фильтре раствором соляной кислоты, продукты проанализировали на содержание платиновых металлов.

Было получено 100 мл раствора, содержащего (по анализу ICP), г/л: 4,60 платины; 5,23 палладия; 7,10 родия; 6,10 иридия; 20,8 рутения; 2,82 золота.

Нерастворимый остаток (13,75 г по сухой массе) по данным спектрального анализа содержал, %: Pt 0,17; Pd 0,09; Rh 0,17; Ir 0,25; Ru 1,24; Au 0,03; Ag 5,08.

Таким образом, из измельченного сплава в хлоридный раствор извлечено, %: 95,2 платины; 97,6 палладия; 96,7 родия; 94,5 иридия; 92,4 рутения; 98,9 золота. Раствор был направлен на осаждение гидроксидов неблагородных элементов и далее может быть переработан с использованием известных способов.

Пример 4. Исходный продукт - нерастворившийся остаток (НО) тяжелого сплава металлов-спутников содержал, %: платину 2,6; палладий 5,3; родий 4,5; иридий 5,1; рутений 19,1; золото 4,2; серебро 7,7.

Взяли 200 г исходного продукта, добавили 100 г измельченного никель-кремниевого сплава, 85 г соды кальцинированной, 25 г оксида кальция и 15 г коксика. Никель-кремниевый сплав содержал 51 % никеля, остальное - кремний.

Шихту перемешали, загрузили в тигель и поместили в электропечь на плавку. После 60-минутной выдержки при температуре 1350-1400oC тигель извлекли из печи. После охлаждения из тигля было извлечено 98,5 г шлака и 212,0 г сплава платиновых металлов. Сплав содержал, %: платину 2,44; палладий 4,95; родий 4,20; иридий 4,76; рутений 17,64; золото 3,94; серебро 7,16.

После измельчения до крупности - 0,1 мм сплав подвергли выщелачиванию в концентрированной соляной кислоте с продувкой газообразным хлором. Условия выщелачивания и последующей фильтрации пульпы не отличались от приведенных в примерах 1 и 3.

Было получено 850 мл раствора, содержащего (по анализу ICP), г/л: 5,67 платины; 12,02 палладия; 10,12 родия; 10,99 иридия; 42,3 рутения; 0,79 золота; 2,32 серебра.

Получен нерастворимый остаток (104,5 г по сухой массе), который по данным спектрального анализа имел следующие содержания благородных металлов, %: Pt 0,33; Pd 0,26; Rh 0,30; Ir 0,73; Ru 1,36; Au 0,04; Ag 12,6.

Таким образом, извлечение МПГ в раствор составило, %: платина 93,3; палладий 97,4; родий 96,5; иридий 92,5; рутений 96,2; золото 99,5.

Использование способа-прототипа для переработки данных промпродуктов позволило в лабораторных условиях извлечь в хлоридные растворы не более 16 % рутения и 26 % иридия. Остальные МПГ извлекались при этом на 50-83 %. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ переработки продуктов, содержащих иридий и рутений, включающий плавку с добавкой в шихту кремнийсодержащего коллектора, получение сплава металлов платиновой группы и шлака, отделение сплава от шлака, измельчение и выщелачивание измельченного сплава в соляной кислоте в присутствии окислителя, отделение хлоридного раствора от нерастворившегося остатка, нитрование хлоридного раствора и отделение раствора нитрокомплексов МПГ от осадка гидроксидов неблагородных элементов, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего коллектора при плавке используют сплав на основе никеля и кремния, расход коллектора составляет 50 100% от массы исходного продукта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что никель-кремниевый коллектор получают путем восстановительной плавки с кремнием гидроксидов, образующихся в процессе нитрования (гидролитической обработки) никельсодержащих хлоридных растворов.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что никель-кремниевый коллектор содержит компоненты при следующем соотношении, мас.

Никель 40 70

Кремний 30 60и


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru