Способ получения концентратов рения и платины из содержащих их кислых растворов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких и благородных металлов, в частности к способам получения концентратов этих металлов из содержащих их кислых растворов. Способ включает обработку раствора комплексообразователем, отделение полученного комплекса платины и соединений рения и платины от жидкой фазы. Затем проводят термическую обработку комплекса и соединений с получением концентрата, содержащего рений и преимущественно платину. В оставшуюся жидкую фазу вводят серосодержащий реагент и отделяют полученный сульфид рения. Его подвергают восстановлению в газообразной среде с получением концентрата рения. При этом обработку исходного раствора комплексообразователем осуществляют при отношении масс комплексообразователя и растворенной платины от 1 до 8 для сорбции платины. Введение серосодержащего реагента в оставшуюся жидкую фазу проводят при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения от 21 до 72. В результате увеличивается степень извлечения рения и платины в концентраты. 5 з.п. ф-лы.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гидрометаллургии редких и благородных металлов, в частности к способам получения концентратов этих металлов из содержащих их растворов.

Уровень техники

Известен способ извлечения платиновых металлов и рения из отработанных катализаторов путем их выщелачивания солянокислым раствором, содержащим активный хлор, извлечения металлов сорбцией на твердом ионообменнике с десорбцией раствором аммиака, последующим отделением рения от платины сорбцией на сильноосновном анионите с десорбцией и осаждением из десорбата в виде перрената аммония, выделением оставшейся в растворе платины в виде малорастворимого продукта (RU 2003103936, C22B 11/00, 2004). Недостатки известного способа заключаются в многостадийности, длительности операций и пониженной степени извлечения металлов.

Известен способ получения концентратов рения и платины из их солянокислых растворов, получающихся в процессе переработки отработанных Pt-Re-катализаторов, включающий селективную цементацию платины металлическим алюминием, осаждение рения и остатка платины в виде сульфидов при помощи сульфида натрия или тиосульфата натрия или сероводорода, окислительный обжиг сульфидного продукта, поглощение из газовой фазы рениевого ангидрида раствором гидроксида калия или аммиака, осаждение перрената калия или перрената аммония (Букин В.И., Игумнов М.С., Сафонов В.В. и др. Переработка производственных отходов и вторичных сырьевых ресурсов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы. М: Изд. дом «Деловая столица», 2002. С.161-163). Недостатками известного способа являются невысокая степень извлечения платины, нежелательная цементация рения при увеличении расхода алюминия для более полного осаждения платины, отсутствие четкого разделения платины и рения на стадии цементации алюминием.

Известен способ получения концентратов рения и платины из отработанного катализатора путем выжигания из него углерода в токе воздуха или кислорода, выщелачивания огарка раствором соляной или азотной кислоты или царской водкой с последующим отделением рения и платины от раствора в колонне с ионитами, разделением рения и платины в той же колонне (Mastny L., Bumbova М., Kalalova Е. etc. Ziskavani platiny a rhenia z použitich reformovacich katalyzatorů // Chemicky průmysl, 1986. V.36. №5. P.243-245). Недостатки данного способа состоят в отсутствии четкого разделения платины и рения, а также в наличии большого количества стоков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ получения концентратов рения и платины из их кислого раствора, включающий обработку раствора комплексообразователем, отделение полученного комплекса платины и соединений рения и платины от жидкой фазы, термическую обработку комплекса и соединений с получением концентрата, содержащего рений и преимущественно платину, введение в оставшуюся жидкую фазу серосодержащего реагента, отделение полученного сульфида рения, восстановление сульфида рения в газообразной среде с получением концентрата рения. Степени извлечения платины и рения составляют не менее 98 и 95% соответственно (Статья В.И.Чернышева, И.Г.Тертышного, С.В.Шустова. Применение СВЧ-энергии для выделения благородных и редких металлов из отработанных катализаторов и техногенных отходов, в журнале Катализ в промышленности. 2006, №1, с.52, 2-ой столбец, строки 8-41 и с.53, 1-ый столбец, строки 20-22, 2-ой столбец, строки 1-2).

Основными недостатками способа-прототипа являются:

- недостаточно высокие степени извлечения рения и платины;

- отсутствие каких-либо рекомендаций по отношению масс комплексообразователя и растворенной платины при сорбции платины комплексообразователем;

- отсутствие рекомендаций по отношению масс серосодержащего реагента и растворенного рения при введении в оставшуюся жидкую фазу серосодержащего реагента.

Сущность изобретения

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в повышении степени извлечения рения и платины из их кислого раствора в концентраты при высокой степени разделения этих металлов за счет найденного интервала отношений масс комплексообразователя и растворенной платины, а также предложенного диапазона отношений масс серосодержащего реагента и растворенного рения.

Данная техническая задача решается в способе получения концентратов рения и платины из их кислого раствора, включающем обработку раствора комплексообразователем, отделение полученного комплекса платины и соединений рения и платины от жидкой фазы, термическую обработку комплекса и соединений с получением концентрата, содержащего рений и преимущественно платину, введение в оставшуюся жидкую фазу серосодержащего реагента, отделение полученного сульфида рения, восстановление сульфида рения в газообразной среде с получением концентрата рения. При этом обработку комплексообразователем осуществляют при отношении масс комплексообразователя и растворенной платины от 1 до 8 для сорбции платины, а введение серосодержащего реагента в оставшуюся жидкую фазу проводят при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения от 21 до 72. Кроме того, в качестве кислого раствора используют водные растворы H₂SO₄, HCl, смеси H₂SO₄ и HCl, смеси H₂SO₄ и HBr, в качестве комплексообразователя применяют 1,2-бис-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 1-окси-2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)уксусную кислоту, (пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)метан, полидитиопропан. Серосодержащим реагентом может являться тиосульфат натрия, тиосульфат калия, сульфиды щелочных металлов, 2-меркапто-N-2-нафтилацетамид (здесь и ниже названия комплексообразователей и серосодержащих реагентов даны по Женевской номенклатуре). В качестве газообразной среды используют водород, оксид углерода, смеси водорода и оксида углерода. Отделение комплекса платины и соединений рения и платины от жидкой фазы и отделение сульфида рения от жидкой фазы осуществляют фильтрованием или центрифугированием или отстаиванием.

Основные отличительные признаки способа по настоящему изобретению состоят в том, что обработку комплексообразователем осуществляют при отношении масс комплексообразователя и растворенной платины от 1 до 8 для сорбции платины, а введение серосодержащего реагента в оставшуюся жидкую фазу проводят при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения от 21 до 72.

Дополнительные отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что в качестве кислого раствора используют водные растворы H₂SO₄, HCl, смеси H₂SO₄ и HCl, смеси H₂SO₄ и HBr, в качестве комплексообразователя применяют 1,2-бис-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 1-окси-2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)уксусную кислоту, (пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)метан, полидитиопропан. Серосодержащим реагентом может являться тиосульфат натрия, тиосульфат калия, сульфиды щелочных металлов, 2-меркапто-N-2-нафтилацетамид. В качестве газообразной среды используют водород, оксид углерода, смеси водорода и оксида углерода. Отделение комплекса платины и соединений рения и платины от жидкой фазы и отделение сульфида рения от жидкой фазы осуществляют фильтрованием или центрифугированием или отстаиванием.

Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна», поскольку из уровня техники не удалось найти технического решения, существенные признаки которого полностью совпадали бы со всеми признаками, имеющимися в независимом пункте формулы настоящего изобретения. Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - «изобретательский уровень», поскольку из уровня техники не удалось найти технического решения, существенные признаки которого обеспечивали бы выполнение такой же технической задачи, на выполнение которой направлено настоящее изобретение.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Пример 1. Для получения концентратов рения и платины используют водный раствор H₂SO₄ (10 мас.%) объемом 0,5 л. Концентрации рения и платины в растворе составляют соответственно 0,18 и 0,2 г/л. Раствор помещают в стеклянный реактор объемом 1 л с мешалкой, соединенный с обратным конденсатором, нагревают до температуры 85-100°С. Обработку раствора комплексообразователем для сорбции платины, в качестве которого используют 1,2-бис-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, осуществляют в течение 30-45 мин при отношении масс комплексообразователя и растворенной платины, равном 1. Отделяют комплекс платины и соединения рения и платины от раствора фильтрованием, осуществляют термическую обработку комплекса и соединений при 600-650°С с получением концентрата, содержащего рений и преимущественно платину. Вводят в оставшуюся жидкую фазу серосодержащий реагент, в качестве которого используют тиосульфат натрия, при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения, равном 21. Суспензию обрабатывают при 90-100°С в течение 15 мин. Отделяют полученный сульфид рения от жидкой фазы фильтрованием, восстанавливают сульфид рения в газообразной среде, в качестве которой используют водород, с получением концентрата рения. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 97,2 и 98,1%.

Пример 2. Обработку проводят по примеру 1, с тем отличием, что обработку раствора комплексообразователем для сорбции платины осуществляют при отношении масс комплексообразователя и растворенной платины, равном 8, а введение серосодержащего реагента в оставшуюся жидкую фазу проводят при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения, равном 72. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 98,1 и 98,7%.

Пример 3. Обработку проводят по примеру 1, с тем отличием, что обработку раствора комплексообразователем для сорбции платины осуществляют при отношении масс комплексообразователя и растворенной платины, равном 4, а введение серосодержащего реагента в оставшуюся жидкую фазу проводят при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения, равном 44. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 98,5 и 99,0%.

Пример 4. Обработку проводят по примеру 1, с тем отличием, что обработку раствора комплексообразователем для сорбции платины осуществляют при отношении масс комплексообразователя и растворенной платины, равном 0,95, т.е. ниже нижнего предела в формуле изобретения, а введение серосодержащего реагента в оставшуюся жидкую фазу проводят при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения, равном 20, т.е. меньше нижнего предела в формуле изобретения. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 95,8 и 96,5%.

Пример 5. Обработку проводят по примеру 1, с тем отличием, что обработку раствора комплексообразователем для сорбции платины осуществляют при отношении масс комплексообразователя и растворенной платины, равном 9, т.е. выше верхнего предела в формуле изобретения, а введение серосодержащего реагента в оставшуюся жидкую фазу проводят при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения, равном 75, т.е. больше верхнего предела в формуле изобретения. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 96,0 и 97,1%.

Пример 6. Обработку проводят по примеру 3, с тем отличием, что в качестве кислого раствора используют водный раствор HCl (15 мас.%) объемом 0,5 л. Концентрации рения и платины в растворе составляют соответственно 0,144 и 0,16 г/л. В качестве комплексообразователя используют 1-окси-2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, а в качестве серосодержащего реагента - тиосульфат калия. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 98,4 и 98,8%.

Пример 7. Обработку проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве кислого раствора используют смесь 70 об.% H₂SO₄ и 30 об.% HCl объемом 0,5 л. Концентрации рения и платины в растворе составляют соответственно 0,155 и 0,172 г/л. В качестве комплексообразователя используют 2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)уксусную кислоту, а в качестве серосодержащего реагента - сульфид натрия. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 98,2 и 98,5%.

Пример 8. Обработку проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве кислого раствора используют смесь 85 об.% H₂SO₄ и 15 об.% HBr объемом 0,5 л. Концентрации рения и платины в растворе составляют соответственно 0,161 и 0,178 г/л. В качестве комплексообразователя используют (пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)метан, а в качестве серосодержащего реагента 2-меркапто-N-2-нафтилацетамид. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 98,3 и 98,7%.

Пример 9. Обработку проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве кислого раствора используют смесь 70 об.% H₂SO₄ и 30 об.% HBr объемом 0,5 л. Концентрации рения и платины в растворе составляют соответственно 0,152 и 0,169 г/л. В качестве комплексообразователя используют полидитиопропан, а в качестве серосодержащего реагента - сульфид калия. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 98,0 и 98,4%.

Пример 10. Обработку проводят по примеру 9, с тем отличием, что в качестве газообразной среды используют оксид углерода. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 98,1 и 98,6%.

Пример 11. Обработку проводят по примеру 9, с тем отличием, что в качестве газообразной среды используют смесь 80 об.% водорода и 20 об.% оксида углерода. Степени извлечения рения и платины в концентраты составляют соответственно 98,2 и 98,7%.

Пример 12. Обработку проводят по примеру 11, с тем отличием, что отделение комплекса платины и соединений рения и платины от жидкой фазы и отделение сульфида рения от жидкой фазы осуществляют центрифугированием.

Пример 13. Обработку проводят по примеру 11, с тем отличием, что отделение комплекса платины и соединений рения и платины от жидкой фазы и отделение сульфида рения от жидкой фазы осуществляют отстаиванием.

Из сравнения результатов степени извлечения рения и платины из примеров 1÷3 с подобными результатами из примеров 4÷5 видно следующее. При отношении масс комплексообразователя и растворенной платины ниже нижнего предела в формуле изобретения, а также при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения меньше нижнего предела в формуле изобретения (пример 4) степени извлечения рения и платины уменьшаются с 97,2÷98,5% и 98,1÷99,0% соответственно (в примерах 1÷3) до 95,8% и 96,5% соответственно (по примеру 4). При отношении масс комплексообразователя и растворенной платины выше верхнего предела в формуле изобретения, а также при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения больше верхнего предела в формуле изобретения (пример 5) степени извлечения рения и платины уменьшаются с 97,2÷98,5% и 98,1÷99,0% соответственно (в примерах 1÷3) до 96,0% и 97,1% соответственно (по примеру 5).

При недостатке серосодержащего реагента и комплексообразователя не происходит полного извлечения рения и платины из их кислого раствора. При избытке серосодержащего реагента в растворе в качестве побочного продукта образуется сера в коллоидном состоянии, что затрудняет проведение дальнейших технологических операций и приводит к снижению степени извлечения рения в концентрат. При избытке комплексообразователя наряду с сорбцией платины происходит частичная сорбция рения, что требует проведения дополнительных операций для разделения этих металлов.

Из сравнения результатов примеров 1÷3 и 6÷11 настоящего изобретения и способа-прототипа видно, что степени извлечения рения и платины по настоящему изобретению (97,2÷98,5% и 98,1÷99,0% соответственно) превышают степени извлечения рения и платины в способе-прототипе (95% и 98% соответственно) на 2,2÷3,5% и 0,1÷1,0 соответственно.

Таким образом, настоящее изобретение может быть реализовано и наиболее эффективно применено при извлечении рения и платины из их кислых растворов.

1. Способ получения концентратов рения и платины из их кислого раствора, включающий обработку раствора комплексообразователем, отделение полученного комплекса платины и соединений рения и платины от жидкой фазы, термическую обработку комплекса и соединений с получением концентрата, содержащего рений и преимущественно платину, введение в оставшуюся жидкую фазу серосодержащего реагента, отделение полученного сульфида рения, восстановление сульфида рения в газообразной среде с получением концентрата рения, отличающийся тем, что обработку комплексообразователем осуществляют при отношении масс комплексообразователя и растворенной платины от 1 до 8 для сорбции платины, а введение серосодержащего реагента в оставшуюся жидкую фазу проводят при отношении масс серосодержащего реагента и растворенного рения от 21 до 72.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислого раствора используют водные растворы H₂SO₄, HCl, смеси H₂SO₄ и HCl, смеси H₂SO₄ и HBr.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве комплексообразователя применяют 1,2-бис-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 1-окси-2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)этан, 2-(пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)уксусную кислоту, (пергидро-1,3,5-дитиазин-5-ил)метан, полидитиопропан.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве серосодержащего реагента используют тиосульфат натрия, тиосульфат калия, сульфиды щелочных металлов, 2-меркапто-N-2-нафтилацетамид.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газообразной среды используют водород, оксид углерода, смеси водорода и оксида углерода.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение комплекса платины и соединений рения и платины от жидкой фазы и отделение сульфида рения от жидкой фазы осуществляют фильтрованием, или центрифугированием, или отстаиванием.