Электролитический способ очистки концентрированных солянокислых растворов сплавов платины с родием, иридием и/или палладием

 

Использование: касается электролитического способа извлечения платины высокой чистоты из концентрированных солянокислых растворов сплавов платины с Rh, Ir и/или Pd при одновременном истощении примесей других благородных и щелочных металлов. Сущность: процесс очистки осуществляют в электролитической ячейке, разделенной катионообменной мембраной, при потенциостатических условиях или контролируемом напряжении в интервале от 8 В до 16 В и плотности тока от 12,5 до 37,5 А/дм² и извлекают истощенные металлы платинового сплава. Концентрированные солянокислые растворы сплавов платины имеют содержание платинового сплава от 50 до 700 г/л и суммарное содержание примесей ≅5000 ппм. Способ осуществляется при минимальных требованиях в отношении безопасной технологии и оборудования, создает минимальную нагрузку на окружающую среду и является намного более эффективным по временным затратам и стоимости.

Настоящее изобретение относится к электролитическому способу очистки концентрированных солянокислых растворов сплавов платины с родием, иридием и/или палладием.

Платиновые сплавы находят разнообразные применения в промышленности в качестве инструментальной платины, для элементов термопар, в качестве катализаторов окисления аммиака, в органической химии, для катализаторов выхлопа автомобилей, в стоматологической технологии и во многих других областях. В зависимости от химических и других способов получения эти сплавы поступают на установки по переработке благородных металлов после некоторого периода времени в виде лома платиновых сплавов и химически разделяются и очищаются на этих установках.

Классическое отделение платины от Rh, Ir, и/или Pd проводится с помощью осаждения в виде (NH₄)₂(PtCl₆). Однако из-за очень близкого подобия химических свойств платиновых металлов этот способ является очень трудо- и времяемким.

Отделение платины от иридия является особенно сложным, поскольку оба металла находятся в одном и том же стабильном валентном состоянии (IV) и, благодаря осаждению с NH₄Cl образуют соли с почти идентичными свойствами.

Грубое разделение возможно только, если IV-валентный иридий превращают в III-валентное окисленное состояние. Во время последующего осаждения платины с NH₄Cl соосаждения с иридием не происходит. Подобные условия наблюдаются во время отделения платины от родия и палладия. Осажденный (NH₄)₂(PtCl₆) содержит большие количества Rh и Pd. Следовательно, требуются стадии переосаждения или перекристаллизации для дальнейшей очистки.

Известен электролитический способ очистки концентрированных солянокислых растворов сплавов платины с родием, иридием и/или палладием, включающий введение исходного раствора в электролитическую ячейку, разделенную на катодную и анодную камеры катионной мембраной с использованием нерастворимых анода и катода с осаждением примесей на катоде и с последующим выделением платины из полученного раствора [1] Этот способ является очень трудоемким и не может быть воспроизведен в технически приемлемой форме во всех аспектах.

Задачей изобретения является создание такого способа очистки концентрированных солянокислых растворов платины с родием, иридием и/или палладием, из которых может быть извлечена платина высокой чистоты при простом оборудовании в течение короткого периода времени с минимальными потерями, низких трудозатратах и без дополнительного потребления дорогостоящих химических веществ.

Решение этой задачи осуществляется за счет того, что очистку проводят с введением исходного раствора в анодную камеру, использованием в качестве анолита солянокислого раствора сплава платины, и в качестве католита 6-8 Н раствора соляной кислоты в потенциостатических условиях или при контролируемом напряжении в интервале 8-16 В и плотности тока 12,5 37,5 А/дм² с осаждением компонентов сплава родия, иридия и/или палладия на аноде.

При этом исходные растворы могут иметь содержание платинового сплава 50-700 г/л и суммарное содержание примесей 5000 pp они могут иметь содержание платинового сплава 500-700 г/л, а также следующие примеси Au и/или Ag, Cu, Fe, Co, Ni, Sb, As, Pb, Cd, Al, Mn, Mo, Si, Zn, Sn, Zr, W, Ti, Cr.

Кроме того, в качестве анолита можно использовать раствор, содержащий гексахлорплатиновую кислоту, а в качестве католита 6 H раствор соляной кислоты.

Кроме того, очистка может проводиться в потенциостатических условиях или при контролируемом напряжении 11,5 12 В и плотности тока 22,5-35 А/дм².

При этом в качестве анода используют металлическую платину, в качестве катода металлическую платину, титан или графит, а в качестве катионообменной мембраны используют тефлоновую мембрану. Осадок примесей компонентов Ir, Rh и/или Pd и основного или благородного металла можно удалять механически и отдельно выгружать.

Кроме того, осадок компонентов сплава и примеси основного и благородного металла на аноде можно удалять механически с последующим переведением в раствор и извлечением из него электролизом.

При этом извлечение платины из полученных растворов осуществляют электрохимическим или химическим путем.

Способ согласно изобретению обладает следующими преимуществами: он требует минимальных затрат на оборудование и отличается безопасной технологией; он оказывает минимальное воздействие на окружающую среду; он является намного более эффективным по затратам времени и капиталозатратам по сравнению с традиционными способами.

Примеры Ниже изобретение описывается со ссылкой на несколько примеров.

Пример 1. Электролитическое осаждение платина-иридий-1 Солянокислый раствор платины-иридия-1 с концентрацией 300 г/л и примесями (в отношении на содержание платинового металла) Au 20 ппм Fe 136 ппм Ni 534 ппм
Cu 960 ппм
Pb 24 ппм
Cd 12 ппм
Zn 16 ппм
подвергают электролизу в электролитической ячейке, в которой катод и анод разделены катионообменной мембраной при напряжении 12 В и плотности тока 27,5 А/дм². После 20 ч электролиза щелочные металлы и золото истощаются до конечной концентрации ≅20 ппм, родий истощается до концентрации 150 ппм и иридий до концентрации 0,5% Осаждение палладия происходит в сильнокислой среде в очень малых концентрациях.

После дополнительного электролиза в течение 20 ч содержание иридия составляет ≅200 ппм, содержание родия ≅20 ппм и содержание палладия ≅100 ппм.

Пример 2. Электролитическое осаждение платина-родий-5.

Электролизу подвергают солянокислый раствор платины-родия-5 с содержанием металлической платины 250 г/л и примесей (в отношении к содержанию металлической платины)
Ir 250 ппм
Pd 500 ппм
Au 150 ппм
Fe 210 ппм
Ni 453 ппм
Cu 760 ппм
Pb 55 ппм
Cd 22 ппм
Zn 40 ппм
в электролитической ячейке, в которой катод и анод разделены катионообменной мембраной, при напряжении 15 В и плотности тока 32,5 А/дм². После 20 ч электролиза примеси щелочных металлов и золота истощаются до концентрации ≅20 ппм, палладий до концентрации 400 ппм и родий до концентрации 1,2% После дополнительного электролиза в течение 25 ч истощение родия достигает концентрации ≅200 ппм и палладия ≅100 ппм.

Пример 3. Электролитическое осаждение платина-палладий-5
Подвергают электролизу солянокислый раствор платины-палладия-5 с содержанием металла 100 г/л и примесей (в отношении к содержанию металлической платины)
Ir 400 ппм
Rh 450 ппм
Au 80 ппм
Fe 160 ппм
Ni 500 ппм
Cu 810 ппм
Pb 76 ппм
Cd 15 ппм
Zn 43 ппм
в электролитической ячейке, в которой катод и анод разделены катионообменной мембраной, при напряжении 11,5 В и плотности тока 22,5 А/дм². Щелочные металлы и золото истощаются в течение 10 ч до содержания ≅20 ппм, иридий и родий истощаются до концентраций ≅100 ппм, а палладий до 2,3% После дополнительного электролиза в течение 15 ч достигается истощение палладия до величин ≅500 ппм.

Формула изобретения

1. Электролитический способ очистки концентрированных солянокислых растворов сплавов платины с родием, иридием и/или палладием, включающий введение исходного раствора в электролитическую ячейку, разделенную на катодную и анодную камеры катионообменной мембраной с использованием нерастворимых анода и катода с осаждением примесей на катоде и с последующим выделением платины из полученного раствора, отличающийся тем, что очистку проводят с введением исходного раствора в анодную камеру, использованием в качестве анолита солянокислого раствора сплава платины, в качестве католита - 6 8 Н раствора соляной кислоты в потенциостатических условиях или при контролируемом напряжении в интервале 8 16 В и плотности тока 12,5 37,5 А/дм² с осаждением компонентов сплава родия, иридия и/или палладия на аноде.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходные растворы имеют содержание платинового сплава 50 700 г/л и суммарное содержание примесей 5000 ppm.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что исходные растворы имеют содержание платинового сплава 500 700 ppm.

4. Способ по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что исходные растворы содержат следующие примеси: Au и/или Ag, Cu, Fe, Co, Ni, Sb, As, Pb, Cd, Al, Mn, Mo, Si, Zn, Sn, Zr, W, Ti, Cr.

5. Способ по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что в качестве анолита используют раствор, содержащий гексахлорплатиновую кислоту.

6. Способ по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что в качестве католита используют 6 Н раствор соляной кислоты.

7. Способ по любому из пп.1 6, отличающийся тем, что очистку проводят в потенциостатических условиях или при контролируемом напряжении 11,5 12,0 В и плотности тока 22,5 35,0 А/дм².

8. Способ по любому из пп.1 7, отличающийся тем, что в качестве анода используют металлическую платину, а в качестве катода металлическую платину, титан или графит.

9. Способ по любому из пп.1 8, отличающийся тем, что в качестве катионообменной мембраны используют тефлоновую мембрану.

10. Способ по любому из пп.1 9, отличающийся тем, что осадок примесей компонентов Ir, Rh и/или Pb и щелочного или благородного металла с катода удаляют механически и отдельно выгружают.

11. Способ по любому из пп.1 9, отличающийся тем, что осадок компонентов сплава и примеси щелочного и благородного металла на аноде удаляют механически с последующим переведением в раствор и извлечением из него электролизом.

12. Способ по любому из пп.1 9, отличающийся тем, что извлечение платины из полученных растворов осуществляют электрохимическим или химическим путем.