Способ извлечения платиновых металлов из сульфатных растворов

 

Изобретение относится к металлургии платиновых металлов, в частности касается выделения металлов платиновой группы из растворов никель-кобальтового производства.

Раствор предварительно смешивают с роданистым аммонием в количестве 5-10 кг/м³. Осаджение проводят в автоклаве-змеевике при нагревании раствора до 210^oC cо скоростью 18-20^oC/мин при скорости движения раствора 1,1-1,3 м/мин. Внутри автоклава поддерживают температуру 210-220^oC и давление 23-25 ати.

Данный способ позволяет при сохранении высокой степени извлечения платиновых металлов удешевить процесс за счет использования более дешевого и доступного комплексообразователя роданистого аммония вместо тиомочевины, а также предотвратить забивание сечения автоклава-змеевика осадком. 1 ил.

Изобретение относится к металлургии платиновых металлов, в частности касается выделения металлов платиновой группы из растворов никель-кобальтового производства.

Известен способ извлечения платиновых металлов из сульфатных растворов с помощью тиомочевины (С.И. Гинзбург и др. Руководство по химическому анализу платиновых металлов и золота, М. 1965 г. стр. 122). Согласно этому способу в испытываемый кислый сульфатный раствор вводится тиомочевина, являющаяся комплексообразователем для платиновых металлов. Тиомочевинные комплексы платиновых металлов при нагреве до 210оС, разлагаются с выделением осадка сульфидов этих металлов. Для достижения нужной температуры раствор упаривают до такой степени, чтобы температура кипения его достигла 210^oC, чему соответствует концентрация серной кислоты 80-85 Особенностью этого способа является то, что образование тиомочевинных комплексов происходит в среде разбавленной серной кислоты (концентрация 100-120 г/л), а разложение их в среде крепкой серной кислоты концентрации 80-85 Способ включает также операцию упаривания. Указанные особенности способа делают его малопригодным для промышленного применения. Недостатком также является и то, что тиомочевина является дефицитным, дорогостоящим импортируемым веществом.

Известен способ извлечения благородных металлов путем обработки их солей органическими серосодержащими реагентами при повышенных температурах в автоклаве (а.с. СССР N 311553). Общим между данным и предлагаемым способом является то, что процесс осаждения ведут без упаривания раствора в автоклаве. Однако опытные испытания показали, что извлечение иридия составляет только 50-55 Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ извлечения платиновых металлов из сульфатных растворов, включающий осаждение сульфидов платиновых металлов серосодержащим комплексообразователем (в частности тиомочевинной) при повышенной температуре и давлении в автоклаве (книга "Металлургия благородных металлов" под общ. ред. Л. В. Чугаева, изд. 2-е, Москва, "Металлургия", 1987, стр. 404.).

Общим с заявляемым изобретением является осаждение платиновых металлов серосодержащим комплексообразователем при повышенной температуре и давлении в автоклаве.

Однако в описании прототипа нет сведений о возможности использования в качестве комплексообразователя роданистого аммония, являющегося более доступным и дешевым веществом. Отсутствуют также данные о динамике осаждения сульфидов платиновых металлов (скорость нагрева и скорость движения раствора), несоблюдение определенных значений которых на практике приводит к частым (в среднем раз в три дня) забиваниям сечения автоклава-змеевика осадком из-за чего последний останавливают на 7 часов для разборки, чистки и последующей сборки.

Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи: 1. Замена тиомочевины на более дешевый и доступный комплексообразователь (осадитель) при сохранении высокой степени извлечения платиновых металлов.

2. Предотвращение забивания сечения автоклава-змеевика осадком сульфидов платиновых и других металлов, снижение связанных с этим эксплуатационных затрат и уменьшение времени простоя автоклава-змеевика.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат: комплексообразование платиновых металлов на основе роданистого аммония, предотвращение забивания сечения автоклава-змеевика осадком сульфидов платиновых и других металлов.

В заявляемом изобретении сульфатный раствор платиновых металлов смешивают с роданистым аммонием в количестве 5-10 кг/м³ при атмосферном давлении. Температура исходного раствора 40^oC. После смешивания раствор подают под давлением 23-25 ати в автоклав-змеевик. Начальный участок автоклава обогревается только снаружи.

Раствор нагревают со скоростью 18-20^oC/мин. По мере нагревания при температуре 90-100^oC начинают разрушаться комплексы родия и рутения с образованием осадка.

Осаждение иридия активно начинается позднее при более высоких температурах порядка 200-210^oC.

Благодаря выбранной скорости нагрева 18-20^oC/мин и скорости движения раствора 1,1-1,3 м/мин, осаждения происходит равномерно по длине автоклава по мере продвижения раствора и не происходит полного заполнения сечения автоклава-змеевика осадком.

Для сохранения высокой степени извлечения, внутри автоклава-змеевика поддерживают температуру 210-220^oC и давление 23-25 ати.

Отличительными существенными признаками заявляемого изобретения по сравнению с прототипом являются: использование в качестве комплексообразователя роданистого аммония, расход которого поддерживают в количестве 5-10 кг/м³, раствор после подачи в автоклав-змеевик нагревают со скоростью 18-20^oC/мин при скорости движения раствора 1,1-1,3 м/мин, раствор нагревают до 210^oC и дальнейшее осаждение ведут при температуре 210-220^oC и давлении 23-25 ати.

На фиг.1 представлена установка для осуществления способа.

В таблице 1 приведены опытные данные режимных параметров процесса извлечения платиновых металлов из сульфатного раствора.

Установка содержит емкость 1 с исходным раствором, соединенную трубопроводом 2 с входом поршневого насоса 3, выход которого связан с входом секции 4. Автоклав-змеевик состоит из десяти последовательно соединенных посредством трубопроводов секций 4-13, выполненных в виде труб из титана, причем секции 4 и 5 выполнены в виде кессонированных труб с внешним обогревом.

На трубопроводе 2 между секциями 5 и 6 установлен патрубок 14 для подачи острого пара вовнутрь автоклава-змеевика. Кессоны секций 4 и 5 и патрубок 14 соединены между собой посредством трубопровода 15. Выход секции 13 соединен с вентилем 16.

При запуске установки сначала в течение 1 часа разогревают автоклав-змеевик через внешний и внутренний обогрев до 210^oC путем подачи острого пара под давлением 27-30 ати. После этого включают насос и начинают подавать раствор в автоклав-змеевик. Одновременно устанавливают вентиль 16 в такое положение, чтобы внутри автоклава-змеевика поддерживалось давление 23-25 ати.

Используют исходный раствор никелевого производства, содержащий, г/л: Ni 5-20; Сu 5-20; H₂SO₄ 150-350; мг/л: Rh 400-900; Ru 130-270; Ir 30-80; Pt 0-10.

После предварительного смешения в емкости 1 исходного раствора с роданистым аммонием (расход 7,5 кг/м³) раствор подают при помощи поршневого насоса 3 по трубопроводу 2 диаметром 50 мм в секцию 4 автоклава-змеевика. Расход раствора составляет 0,7 м³/ч. Внутренний диаметр секций 4-13 равен 110 мм, длина каждой из секций 4-13 5000 мм. Для подогрева раствора вовнуть кессонов секций 5 и 4 подают пар с температурой 220-235^oС. Снаружи каждая из секций 4-13 обернута теплоизоляционным материалом. Раствор проходит последовательно через секции 4-13. По мере нагревания раствора начинается процесс разрушения комплексов платиновых металлов с образованием осадка их сульфидов.

При скорости движения раствора в автоклаве-змеевике 1,1-1,3 м/мин, раствор нагревается со скоростью 18-20^oC/мин, что обеспечивает равномерное осаждение и предотвращает забивание сечения автоклава-змеевика осадком. В течение трех недель не было случаев образования пробок из осадка.

Для поддержания давления 23-25 ати внутри автоклава-змеевика, пар из кессона секции 5 подают через патрубок 14 вовнутрь трубопровода 2. Раствор с осажденными сульфидами платиновых металлов непрерывно выгружается через вентиль 16.

В таблице 1 приведены результаты экспериментов для различных режимных параметров.

Как показывают опыты, применение роданистого аммония в качестве комплексообразователя в количестве 5-10 кг/м³ позволяет cохранить высокую степень извлечения платиновых металлов из сульфатного раствора.

Установлено, что скорость движения раствора внутри автоклава-змеевика в пределах 1,1-1,3 м/мин не сказывается существенным образом на извлечение родия и рутения (опыты 1 и 5). В то же время извлечение иридия при меньшей скорости движения раствора (около 1,1 м/мин) оказывается немного выше. Изменение температуры в пределах от 210^oC до 219^oC также мало влияет на извлечение родия, рутения и иридия (опыты 2 и 5).

Установление давления в автоклаве-змеевике в пределах 23-25 ати во всех опытах, также позволяет сохранить высокое извлечение платиновых металлов.

Таким образом, применение роданистого аммония в качестве комплексообразователя и реализация способа позволяет сохранить высокое извлечение платиновых металлов при использовании более дешевого и доступного комплексообразователя каким является роданистый аммоний.

Заявляемый способ позволяет предотвратить забивание сечения автоклава-змеевика осадком, что позволяет уменьшить простои и повысить годовую производительность автоклава-змеевика, а также снизить эксплуатационные затраты.

Формула изобретения

Способ извлечения платиновых металлов из сульфатных растворов, включающий осаждение сульфидов платиновых металлов серосодержащим комплексообразователем при повышенной температуре и давлении в автоклаве, отличающийся тем, что в качестве серосодержащего комплексообразователя используют роданистый аммоний в количестве 5-10 кг/м^З, а осаждение проводят в автоклаве-змеевике при нагревании раствора до 210^oС со скоростью 18-20^oС/мин, скорости движения раствора 1,1-1,3 м/мин и последующем поддержании температуры 210-220^oС и давления 23-25 атм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2