Способ выделения палладия из растворов, полученных растворением материалов, содержащих драгоценные металлы

Способ выделения палладия из растворов, полученных растворением материалов, содержащих драгоценные металлы

Реферат

Изобретение относится к способам выделения палладия из концентратов и/или отходов промышленного производства и может быть применено в технологических процессах аффинажного производства, а также при ведении аналитического контроля состава материалов, содержащих драгоценные металлы.

Известен способ выделения палладия, включающий растворение исходного материала, содержащего драгоценные металлы, в азотной кислоте и осаждение палладия цинком, водородом или щавелевой кислотой (Патент РФ №2085497, 6 С01G 55/00, С22В 3/00).

Недостатком известного способа является его многостадийность, поскольку вместе с палладием в раствор переходят все драгоценные металлы, которые приходится последовательно разделять.

К недостаткам известного способа следует также отнести применение цинка, водорода или щавелевой кислоты для осаждения палладия из раствора, что не обеспечивает его максимального извлечения в готовый продукт необходимой степени чистоты и, следовательно, обуславливает в дальнейшем ряд последовательных перечистных операций, которые сопровождаются распределением палладия в продукты перечистки.

Наиболее близким аналогом по совокупности признаков является способ выделения палладия по схеме полного анализа (Гинзбург С.И. и др. Аналитическая химия платиновых металлов. М., «Наука», 1972, с.524), включающий плавление материала с пероксидом натрия, выщелачивание плава водой, нейтрализацию раствора соляной кислотой и последующее осаждение палладия диметилглиоксимом в солянокислом растворе.

Недостатком способа является применение операции плавления, что увеличивает затраты на производство палладия и длительность технологического цикла.

Другим недостатком известного способа является ограничение его применения при содержании в материале более 15% серебра, так как драгоценные металлы, в особенности родий и палладий, в значительной мере соосаждается с осадком хлорида серебра. Это приводит к необходимости перечистки осадка в несколько стадий, что увеличивает продолжительность технологического цикла.

В то же время, переосаждение хлорида серебра после его растворения в аммиаке не всегда приводит к полному извлечению драгоценных металлов (Гинзбург С.И. и др. Аналитическая химия платиновых металлов. М., «Наука»,1972, с.499), что является причиной занижения результатов анализа или ухудшения показателя извлечения палладия.

Задача изобретения заключается в снижении продолжительности технологического цикла и затрат на выделение палладия за счет повышения его извлечения в готовый продукт при эффективном разделении драгоценных металлов.

Предложенное техническое решение опробовано на образцах концентратов платиновых металлов марок КП-1, КП-2 и ОК, в которых в различных содержаниях присутствуют платина, палладий, родий, рутений, иридий, осмий, золото и серебро.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении извлечения палладия в готовый продукт с минимальным содержанием примесей.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе выделения палладия из растворов, содержащих драгоценные металлы, включающем растворение материалов, содержащих драгоценные металлы, в «царской водке» и осаждение палладия диметилглиоксимом, согласно изобретению растворение проводят при фиксированном соотношении объема разбавленного 1:1 раствора «царской водки» и массы материала, равном от 20 до 22, выпаривании избытка соляной кислоты, а последующее осаждение палладия диметилглиоксимом осуществляют в разбавленном 1:20 растворе «царской водки».

Известно, что материалы, содержащие драгоценные металлы, быстро и полностью растворяются в неразбавленном растворе «царской водки», при этом содержащееся в них серебро осаждается в виде хлорида (В.Ф.Борбат. Металлургия платиновых металлов. Москва, «Металлургия», 1977, с.140).

Экспериментально установлено, что при растворении в неразбавленном растворе «царской водки» исходного материала, содержащего более 15% серебра, быстро образующийся объемный осадок хлорида серебра захватывает частички материала, препятствуя дальнейшему растворению. При использовании разбавленного 1:1 раствора «царской водки» происходит замедление скорости реакции образования хлорида серебра и вследствие этого более полное растворение материала, что повышает извлечение палладия в конечный продукт, а также сокращает продолжительность технологического цикла.

Опытным путем установлено, что для полного растворения от 0,3 до 0,4 г материала, содержащего драгоценные металлы, необходимо 8 см³ разбавленного 1:1 раствора «царской водки», что соответствует соотношению объема разбавленного 1:1 раствора «царской водки» и массы материала, равному от 20 до 22.

Если использовать разбавленный 1:2 раствор «царской водки», то захвата осадком хлорида серебра частиц исходного материала не происходит, но растворение протекает в течение более длительного времени, что ухудшает технический результат от использования изобретения.

Если использовать разбавленный 2:1 раствор «царской водки», то растворение исходного материала, содержащего более 15% серебра, протекает не полностью из-за высокой скорости реакции образования осадка хлорида серебра и сорбции на нем нерастворенных частиц исходного материала, что снижает извлечение палладия в конечный продукт и ухудшает технический результат от использования изобретения.

При соотношении объема разбавленного 1:1 раствора «царской водки» и массы материала более 22 палладий частично соосаждается с осадком хлорида серебра из-за увеличения времени выпаривания избытка соляной кислоты, что снижает извлечение палладия в конечный продукт.

При соотношении объема разбавленного 1:1 раствора «царской водки» и массы материала менее 20 снижается извлечения палладия из-за неполного растворения исходного материала.

Экспериментально установлено, что хлорид серебра, образовавшийся при растворении материала в разбавленном 1:1 растворе «царской водки», частично растворяется в присутствии избытка хлорионов вследствие образования растворимых комплексных хлоридов, загрязняя осадок диметилглиоксимата палладия при последующем его осаждении. Для вывода из раствора комплексного хлорида серебра необходимо удалять избыток соляной кислоты, что осуществляют выпариванием. При этом происходит визуально наблюдаемое соосаждение палладия с осадком хлорида серебра, которое тем интенсивнее, чем длительнее процесс выпаривания. С уменьшением объема разбавленного 1:1 раствора «царской водки», используемого для растворения, процесс выпаривания избыточной соляной кислоты ускоряется. Осадок хлорида серебра, образующийся в этих условиях, незначительно сорбирует исходный материал.

Известно, что диметилглиоксимат палладия осаждают в растворах, содержащих соляную, азотную, хлорную или серную кислоты, причем кислотность раствора имеет большое значение для полноты извлечения палладия и селективности реакции. Большие количества платины и золота, присутствующие в растворе, мешают применению диметилглиоксима для гравиметрического определения палладия. При осаждении палладия из раствора, содержащего 8 см соляной кислоты в 100 см³ раствора, соосаждение платины существенно уменьшается. Условия, препятствующие соосаждению золота, не указаны. (Гинзбург С.И. и др. Аналитическая химия платиновых металлов. М., «Наука», 1972, с.185).

Опытным путем установлено, что осаждение и переосаждение диметилглиоксимата палладия необходимо проводить в 200 см³ раствора, содержащего 10 см³ неразбавленного раствора «царской водки». Полученный в этих условиях осадок незначительно загрязнен платиной и золотом. Для удаления маточного раствора осадок промывают разбавленным 1:99 раствором «царской водки».

Соответствие изобретения критерию «изобретательский уровень» доказывается следующим образом.

Известен способ растворения материалов, содержащих драгоценные металлы, в неразбавленном растворе «царской водки», т.е. имеющий признак, сходный с заявляемым (В.Ф.Борбат. Металлургия платиновых металлов. Москва, «Металлургия», 1977, с.140). Однако полное растворение исходного материала при содержании серебра более 15% по известному способу невозможно из-за образования осадка хлорида серебра и сорбции им исходного материала.

Использование разбавленного 1:1 раствора «царской водки» позволяет полностью растворять материалы, содержащие одновременно палладий и до 60% серебра.

При соотношении объема разбавленного 1:1 раствора «царской водки», используемого для растворения материалов, содержащих драгоценные металлы и серебро, и массы материала, равном от 20 до 22, ускоряется процесс удаления избытка хлориона выпариванием и повышается извлечение палладия из-за уменьшения его соосаждения с осадком хлорида серебра.

Известен способ выделения палладия из растворов путем осаждения диметилглиоксимом, т.е. имеющий признак, сходный с заявляемым (Гинзбург С.И. и др. Аналитическая химия платиновых металлов. М., «Наука», 1972, с.524). Однако в известном способе осаждение палладия проводят в солянокислом растворе, что не позволяет сразу полностью отделять серебро. В предлагаемом способе этот признак применяется по новому назначению, а именно - осаждение диметилглиоксимата палладия проводят в разбавленном 1:20 растворе «царской водки», поэтому достигается новый эффект - получение осадка хлорида серебра с меньшим содержанием палладия, а также получение осадка диметилглиоксимата палладия, незначительно загрязненного примесями. Это повышает извлечение палладия в готовую продукцию более высокого качества.

В предлагаемом способе известные признаки имеют другое назначение, поэтому достигается новый эффект, который не мог быть достигнут в известных способах, что свидетельствует о соответствии заявляемого объекта критерию «изобретательский уровень».

Способ осуществляют следующим образом: навеску материала массой от 0,3 до 0,4 г, содержащего драгоценные металлы (шлам электролитный, концентрат платиновый и т.п.), растворяют при нагревании в 8 см³ разбавленного 1:1 раствора «царской водки», раствор выпаривают до влажных солей. Добавляют 50 см³ воды, кипятят до коагуляции осадка хлорида серебра, охлаждают и фильтруют. Осадок хлорида серебра отделяют, к фильтрату объемом 200 см³ приливают 10 см³ неразбавленного раствора «царской водки» и горячий водный раствор диметилглиоксима. Через 30 мин осадок отделяют фильтрованием, промывают разбавленным 1:99 раствором «царской водки». Осадок растворяют в растворе неразбавленной «царской водки», выпаривают раствор до влажных солей, приливают 50 см³ воды, кипятят несколько минут. Раствор охлаждают и фильтруют, в фильтрате снова осаждают палладий, фильтруют и промывают осадок, как описано выше. Отфильтрованный и промытый осадок прокаливают, восстанавливают до металла, взвешивают, растворяют палладий, в полученном растворе определяют загрязняющие примеси.

Пример 1 (прототип). Навеску концентрата драгоценных металлов плавили в алундовом тигле с пероксидом натрия при температуре от 700 до 750°С в течение 2 час. Плав охладили, обработали водой, перенесли содержимое тигля в перегонную колбу. После отгонки рутения и осмия в растворе осадили хлорид серебра. В фильтрате после осаждения серебра разрушили аммонийные соли, присоединили к основному раствору. Объединенный раствор выпарили, в солянокислом растворе осадили золото. В фильтрате после осаждения золота осадили и переосадили диметилглиоксимат палладия, прокалили осадок, восстановили до металла и взвесили.

Пример 2 (способ по изобретению). Навеску материала, содержащего драгоценные металлы, массой от 0,3 до 0,4 г растворили при нагревании в 8 см³ разбавленного 1:1 раствора «царской водки», выпарили раствор до влажных солей. Прилили 50 см³ воды, кипятили несколько минут до коагуляции осадка хлорида серебра, охладили и отфильтровали. В фильтрат объемом 200 см³ прилили 10 см³ неразбавленного раствора «царской водки», от 80 до 100 см³ (в зависимости от состава материала) горячего водного раствора диметилглиоксима, через 30 мин отфильтровали. Осадок диметилглиоксимата палладия промыли разбавленным 1:99 раствором «царской водки», растворили в 10 см³ неразбавленной «царской водки», выпарили раствор до влажных солей, прилили 50 см³ воды, кипятили несколько минут. Раствор охладили и отфильтровали, в фильтрате снова осадили палладий, как описано выше. Отфильтрованный и промытый осадок диметилглиоксимата палладия прокалили, восстановили до металла, взвесили, растворили осадок палладия, в полученном растворе определили загрязняющие осадок примеси. Осадок хлорида серебра переплавили на «серебряный королек», растворили его, в полученном растворе определили палладий. Фильтрат после выделения палладия выпарили, определили в нем палладий. По результатам всех измерений рассчитали массовые доли палладия и примесей в палладии.

Пример 3, аналогичный примеру 2, но отличающийся тем, что навеску материала массой от 0,3 до 0,4 г растворили при нагревании в 15 см³ неразбавленного раствора «царской водки».

Пример 4, аналогичный примеру 2, но отличающийся тем, что навеску материала растворили в 8 см³ разбавленного 1:2 раствора «царской водки».

Пример 5, аналогичный примеру 2, но отличающийся тем, что навеску материала растворили в 15 см³ разбавленного 1:2 раствора «царской водки».

Пример 6, аналогичный примеру 2, но отличающийся тем, что растворение навески материала проводят в 8 см³ разбавленного 2:1 раствора «царской водки».

Пример 7, аналогичный примеру 2, но отличающийся тем, что осаждение и переосаждение осадка диметилглиоксимата палладия проводят в 200 см³ раствора, содержащего 12 см³ неразбавленного раствора «царской водки».

Пример 8, аналогичный примеру 2, но отличающийся тем, что осаждение и переосаждение осадка диметилглиоксимата палладия проводят в 200 см³ раствора, содержащего 8 см³ неразбавленного раствора «царской водки».

Результаты примеров приведены в таблице результатов опытов.

Как видно из таблицы результатов опытов:

- по способу-прототипу осадок палладия загрязнен примесями, выделение палладия неполное (пример 1);

- при соблюдении заявленных условий обеспечивается полное извлечение палладия при минимальном захвате примесей (пример 2);

- при растворении материала в неразбавленном растворе «царской водки» (пример 3) отмечено влияние состава исходного материала на показатели процесса - при содержании серебра менее 15% материал полностью растворяется, но осадок хлорида серебра загрязнен палладием. При содержании серебра от 15 до 50% материал растворяется не полностью; при содержании серебра более 60% в нерастворимом остатке осталось до 50% исходного материала;

- при растворении материала в разбавленном 1:2 растворе «царской водки» материал растворяется не полностью (примеры 4, 5), снижается извлечение палладия;

- при растворении материала в разбавленном 2:1 растворе «царской водки» материал растворяется в зависимости от содержания серебра, при этом осадок хлорида серебра загрязнен палладием (пример 6);

- при осаждении палладия в 200 см³ раствора, содержащем 12 см³ неразбавленной «царской водки» (пример 7), снижается извлечение палладия из раствора;

- при осаждении палладия в 200 см³ раствора, содержащем 8 см³ неразбавленной «царской водки» (пример 8), вместе с палладием соосаждается золото.

Осуществление изобретения позволяет сократить время анализа партии проб (18-20 навесок) со 120 до 40 часов и улучшить метрологические характеристики методики гравиметрического определения палладия.

Таблица результатов опытов
Но мер при мер а	Массовая доля металла, %	Способ растворения материала	Соотн. объема раствора «царской водки» и массы материала	Условия осаждения диметилглиокимата палладия	Извлечение палладия в основной продукт	Массовая доля примесей в осадке палладия, %
Pt	Pd	Rh	Ru	Au	Ag	Pt	Au	Ag
1	12,32	46,86	0,50	0,21	3,05	13,43	Плавление с Na2O2;	Не регламентировано	От 5 до 10 см3 соляной кислоты в 100 см3 раствора	99,65	0,121	0,137	0,093
1,74	9,32	3,02	0,63	0,30	59,06	99,01	0,059	0,105	0,144
7,81	29,01	1,09	0,356	1,69	24,79	99,28	0,082	0,123	0,108
2	12,32	46,86	0,50	0,21	3,05	13,43	Разбавленный 1:1 раствор «царской водки»	От 20 до 22	10 см3 неразбавленного раствора «царской водки» в 200 см3 раствора	99,85	0,000	0,022	0,009
1,74	9,32	3,02	0,63	0,30	59,06	99,88	0,002	0,011	0,008
7,81	29,01	1,09	0,356	1,69	24,79	99,82	0,000	0,017	0,000
3	12,32	46,6	0,50	0,21	3,05	13,43	Неразбавленный раствор «царской водки»	От 38 до 50	99,48	0,001	0,020	0,012
1,74	9,32	3,02	0,63	0,30	59,06	98,50	0,005	0,012	0,008
7,81	29,01	1,09	0,356	1,69	24,79	99,19	0,000	0,019	0,009
4	12,32	46,86	0,50	0,21	3,05	13,43	Разбавленный 1:2 раствор «царской водки»	От 20 до 26	98,56	0,000	0,021	0,009
1,74	9,32	3,02	0,63	0,30	59,06	97,98	0,005	0,013	0,022
7,81	29,01	1,09	0,356	1,69	24,79	98,35	0,009	0,027	0,003
5	12,32	46,86	0,50	0,21	3,05	13,43	От 38 до 50	99,32	0,008	0,029	0,011
1,74	9,32	3,02	0,63	0,30	59,06	99,12	0,005	0,031	0,016
7,81	29,01	1,09	0,356	1,69	24,79	99,28	0,002	0,022	0,013
6	12,32	46,86	0,50	0,21	3,05	13,43	Разбавленный 2:1 раствор «царской водки	От 20 до 26	99,59	0,008	0,032	0,042
1,74	9,32	3,02	0,63	0,30	59,06	91,58	0,005	0,049	0,023
7,81	29,01	1,09	0,356	1,69	24,79	96,30	0,008	0,038	0,019
7	12,32	46,86	0,50	0,21	3,05	13,43	Разбавленный 1:1 раствор «царской водки»	От 20 до 22	12 см3 неразбавленного раствора «царской водки» в 200 см3 раствора	99,12	0,009	0,021	0,010
1,74	9,32	3,02	0,63	0,30	59,06	98,32	0,001	0,038	0,013
7,81	29,01	1,09	0,356	1,69	24,79	99,30	0,005	0,032	0,009
8	12,32	46,86	0,50	0,21	3,05	13,43	8 см3 неразбавленного раствора «царской водки» в 200 см3 раствора	99,86	0,000	0,123	0,015
1,74	9,32	3,02	0,63	0,30	59,06	99,80	0,004	0,092	0,028
7,81	29,01	1,09	0,356	1,69	24,79	99,73	0,008	0,110	0,011

Способ выделения палладия из растворов, содержащих драгоценные металлы, включающий растворение материалов, содержащих драгоценные металлы, в «царской водке» и осаждение палладия диметилглиоксимом, отличающийся тем, что растворение проводят при фиксированном соотношении объема «царской водки», разбавленной водой, 1:1, и массы материала, равном от 20 до 22, из полученного раствора выпаривают избыток соляной кислоты, полученный осадок отделяют, а фильтрат направляют на операцию осаждения палладия диметилглиоксимом в присутствии «царской водки» при объемном соотношении фильтрата и «царской водки» 20:1.