Электролитический способ растворения платины, примесей платиновых металлов и/или сплавов платиновых металлов, содержащих родий, палладий, иридий, золото и серебро

 

Изобретение касается электролитического способа растворения платины, примесей платиновых металлов и/или сплавов платиновых металлов, содержащих Rh, Pd, Ir, Au и Ag. Сущность изобретения: способ включает обработку водным раствором соляной кислоты в электролитической ячейке с использованием растворимого анода из исходного материала и нерастворимого катода. Процесс растворения проводят в электролитической ячейке, разделенной катионообменной мембраной на анодную и катодную камеры при концентрации раствора соляной кислоты 6-8Н при температуре 50-110^oC при поддержании постоянной концентрации раствора соляной кислоты в потенциостатических условиях или в условиях контролируемого напряжения в интервале 2,5 - 8 В и при плотности тока 0,3 - 7,0 А/дм². Способ, согласно изобретению, осуществляется при минимальных требованиях в отношении безопасной технологии и оборудования и вызывает минимальную нагрузку на окружающую среду. 8 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электролитическому способу растворения платины, примесей металлической платины и/или сплавов платиновых металлов, в частности, содержащих Rh, Pd, Ir, Au и Ag, в водном растворе соляной кислоты.

Платиновые металлы обычно находятся в твердом состоянии, например, в виде гранулированного металла, листового металла, стружек, проволоки и т.п.

Способ может быть использован для растворения порошков, шламов и благородных металлов, находящихся на керамических, кварцевых компонентах, оксиде алюминия или силикатах.

Общеизвестно применение газообразного хлора и соляной кислоты для растворения платины и/или сплавов платиновых металлов /Gmetir Платина, раздел С, с. 77/.

В Химической энциклопедии Улльяманна (т. 18, 1979, с. 708) хлор и соляную кислоту используют для порошков, стружек и рудных концентратов. Способ осуществляют с 6-8 Н соляной кислотой при температуре 80^oC. Между прочим, отмечается, что растворенные платиновые металлы не снижают скорость растворения.

Согласно ДД-63880 растворяют платиновые металлы в виде гранулированного металла, листового металла или проволоки при действии хлора и соляной кислоты. Образовавшиеся при этом соли платиновых металлов или кислоты платиновых металлов промывают водным раствором соляной кислоты. Соляную кислоту и газообразный хлор вводят попеременно. В способе имеют дело с постоянно уменьшающейся поверхностью платины. Целевое добавление соляной кислоты невозможно. Следовательно, также невозможно получить концентрированные растворы благородных металлов. В случае пониженного количества платинового металла необходимо осуществлять процесс с большим избытком хлора.

Благодаря реакционной последовательности достигаемая концентрация 500 г/л платинового металла и скорость растворения 1000 г/ч, описанные в ДД-63880, получают только в исключительных случаях. Кроме того, по меньшей мере, 4-6 кг платинового металла должно быть обеспечено для этого способа.

Все описанные известные способы имеют тот недостаток, что из-за использования газообразного хлора с проблемами его дозирования требуется сложное оборудование и безопасная технология. Они являются очень дорогостоящими и экологически плохо приемлемыми.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является электролитический способ растворения платины, примесей платиновых металлов и/или сплавов платиновых металлов, известный из книги "Металлургия благородных металлов". /Под ред. Л.В.Чугаева, М. Металлургия, 1987, с.393-397.

Известный способ включает обработку водным раствором соляной кислоты в электролитической ячейке с использованием растворимого анода из исходного материала и нерастворимого катода.

Недостаток известного способа состоит в том, что невозможно предотвратить диффузию образующихся на аноде продуктов в катод, где они снова восстанавливаются. Из-за этого снижается эффективность способа.

Изобретение исходит из проблем создания способа растворения платины, примесей платиновых металлов и/или сплавов платиновых металлов, который основан на использовании несложного оборудования и безопасной технологии и создает приемлемую экологическую обстановку. Неожиданно было найдено, что растворимость платины или сплавов платиновых металлов значительно возрастает в присутствии солей платиновых металлов и/или кислот платиновых металлов в соляной кислоте и что этот процесс растворения может быть осуществлен электролитически.

Целью изобретения является электролитический способ растворения платины, примесей платиновых металлов и/или сплавов платиновых металлов, содержащих Rh, Pd, Ir, Au и Ag, включающий обработку водным раствором соляной кислоты в электролитической ячейке с использованием растворимого анода из исходного материала и нерастворимого катода, в котором согласно изобретению процесс растворения проводят в электролитической ячейке, разделенной катионообменной мембраной, на анодную и катодную камеры при концентрации раствора соляной кислоты 6-8 Н при температуре 50 110^oC при поддержании постоянной концентрации раствора соляной кислоты в потенциостатических условиях или в условиях контролируемого напряжения в интервале 2,5 8 В и плотности тока 0,3 7,0 А/дм² с генерацией газообразного хлора в анодной камере.

В электролитической ячейке в качестве нерастворимого катода используют платину, титан или графит.

В способе согласно изобретению растворение предпочтительно проводят в потенциостатических условиях или в условиях контролируемого напряжения в интервале 5 7,5 В плотности тока 4,4 6,6 А/дм² и при температуре в интервале 60 100^oC, в частности при 80^oC. Раствор в анодном и катодном отсеках нагревают только в начале электролиза. Температура растворения устанавливается сама, поскольку способ согласно изобретению осуществляется экзотермически.

Раствор платинового металла имеет концентрацию по металлу 1 700 г/л. Самые хорошие результаты растворения были получены с концентрированными растворами платиновых металлов, предпочтительно между 10 и 150 г/л. В случае, когда концентрация платинового металла превышает 700 г/л, процесс растворения может быть периодическим, поскольку кристаллизуются соли или кислоты платиновых металлов.

В качестве предпочтительной катионообменной мембраны используют обычно тефлоновую мембрану Nafion® Мембрана, эта катионообменная мембрана имеет сульфоновые кислотные группы.

Хотя соляную кислоту в анодном отсеке поддерживают генерацией газообменного хлора, концентрация соляной кислоты остается постоянной, так как молекулы воды транспортируются в катодное пространство с ионами водорода.

Только должна компенсироваться потеря объема соляной кислоты в анодном отсеке.

Поэтому в способе согласно изобретению поддержание постоянной концентрации соляной кислоты ведут путем генерации газообразного хлора и подачи воды в катодную камеру с компенсацией потерь соляной кислоты в анодной камере.

Разбавленную соляную кислоту в катодном отсеке периодически извлекают и потерю концентрации возмещают добавлением концентрированной соляной кислотой. Разбавленную кислоту таким образом используют для разбавления концентрированной соляной кислоты в анодном отсеке.

Способ, согласно изобретению, обладает следующими преимуществами работе в области наиболее высокой проводимости соляной кислоты; требуется минимально безопасное оборудование и технология; он создает минимальную нагрузку на окружающую среду; он является более выгодным по временным и капитальным затратам, чем традиционные способы.

Наряду с Rh, Pd, In, Au и Ag, в качестве компонентов примесей платиновых металлов также могут присутствовать Cu, Fe, Co, Ni, Sb, Pb, Cd, Al, Mn, Mo, Si, Zn, W, Ti, Cr, Sn, Zn, As.

Пример 1. Растворение платины. Растворяют 500 г гранулированной платины в электролитической ячейке, разделенной катионообменной мембраной. Анодный отсек заполнен 1 л 8 Н HCl. Катодный отсек содержит 8 Н HCl. Растворяемую платину используют в качестве анода, тогда как в качестве катода используют платину, титан или углерод. Электролитическую ванну нагревают до температуры 80^oC. На ячейку накладывают напряжение 5 В и способ осуществляют при плотности тока 6,6 А/дм².

Во время электролиза концентрация соляной кислоты в катодном и анодном отсеках контролируется и повторно регулируется.

После 20 ч электролиза его прерывают. Раствор платины в соляной кислоте в анодном отсеке имеет концентрацию 650 г платины/л. Гранулированная платина растворяется до остатка с 3% платины.

Пример 2. Растворение платины иридия-1. Анодный отсек электролитической ячейки, разделенной катионообменной мембраной, заполняют 250 г гранулята платина-иридий-1 и 500 мл 8 Н соляной кислоты, тогда как катодный отсек заполняют 250 мл 8 Н соляной кислоты. Титановый лист служит в качестве катода, растворяемые платина-иридий-1 грануляты служат в качестве анода. Соляную кислоту в анодном и катодном отсеках нагревают до 80^oC. На электролитическую ячейку накладывают напряжение 6 В и проводят процесс при плотности тока 5,25 А/дм². После 12 ч электролиз прерывают. Солянокислый раствор платины-иридия-1 имеет содержание платинового металла 550 г/л. Платиново-иридиевые грануляты растворяются на 95% Пример 3. Растворение платины-родия-10. Анодный отсек электролитической ячейки, разделенной катионообменной мембраной, заполняют 250 г остатками платиново-родиевой-10 проволоки. Титановый лист служит в качестве катода, а платина-родий-10, который должен быть растворен, служит в качестве анода. Электролитическую ячейку заполняют 8 Н соляной кислотой. Температуру ванны устанавливают равной 80-100^oC. Накладывают напряжение на ячейку 7,5 В и ведут процесс при плотности тока 6,6 А/дм². Концентрацию соляной кислоты контролируют во время электролиза и поддерживают заранее определенную концентрацию добавлением соляной кислоты.

После 15 ч растворения электролиз прерывают. Концентрация платинового металла в растворе составляет 330 г/л. Платиново-родиевая-10 проволока растворена на 90% Пример 4. Растворение бисквитной металлической платины.

Электролитическую ячейку, разделенную катионообменной мембраной, заполняют 300 г платинового бисквита состава 59% платины, 1% родия и 40% палладия. Титановый лист служит в качестве катода, а платиновый бисквит служит в качестве анода. Анодный отсек заполняют 1 л 6 Н соляной кислотой, а катодный отсек заполняют 500 мл такой же кислоты. Соляную кислоту нагревают до 60^oC. На электролитическую ячейку накладывают напряжение 5 В и проводят процесс при плотности тока 4,4 А/дм². Во время электролиза поддерживают постоянной концентрацию соляной кислоты. Через 10 ч электролиз прерывают. Концентрация платинового металла в растворе составляет 635 г/л. Бисквит платинового металла растворяется на 98%

Формула изобретения

1. Электролитический способ растворения платины, примесей платиновых металлов и/или сплавов платиновых металлов, содержащих родий, палладий, иридий, золото и серебро, включающий обработку водным раствором соляной кислоты в электролитической ячейке с использованием растворимого анода из исходного материала и нерастворимого катода, отличающийся тем, что растворение проводят в электролитической ячейке, разделенной катионообменной мембраной на анодную и катодную камеры, при концентрации раствора соляной кислоты 6 8 н. при 50 110^oС при поддержании постоянной концентрации раствора соляной кислоты в потенциостатических условиях или в условиях контролируемого напряжения в интервале 2,5 8,0 В и плотности тока 0,3 7,0 А/дм² с генерацией газообразного хлора в анодной камере.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нерастворимого катода используют платину, титан или графит.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве катионообменной мембраны используют тефлоновую мембрану.

4. Способ по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что растворение проводят в потенциостатических условиях или в условиях контролируемого напряжения в интервале 5,0 7,5 В и плотности тока 4,4 6,6 А/дм².

5. Способ по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что поддержание постоянной концентрации соляной кислоты ведут путем генерации газообразного хлора и подачи воды в катодную камеру с компенсацией потерь соляной кислоты в анодной камере.

6. Способ по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что для поддержания постоянной концентрации соляной кислоты в катодной камере полученную в процессе растворения разбавленную соляную кислоту периодически извлекают из катодной камеры и вводят концентрированный раствор соляной кислоты.

7. Способ по любому из пп.1 6, отличающийся тем, что процесс растворения проводят при 60 100^oС.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что процесс растворения проводят при 80^oС.

9. Способ по любому из пп.1 8, отличающийся тем, что полученный раствор имеет концентрацию по платиновому металлу 1 700 г/л.