Способ извлечения рутения
Владельцы патента RU 2540163:
Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова" (ОАО "Красцветмет") (RU)
Изобретение относится к химико-металлургическому производству металлов платиновой группы, а именно к экстракционному извлечению рутения. Способ извлечения рутения из нитритных водных растворов включает экстракцию рутения раствором три-н-бутилфосфата, промывку экстракта водой, присоединение промывного раствора к раствору, поступающему на экстракцию, и реэкстракцию рутения раствором карбоната натрия. Изобретение обеспечивает повышение эффективности прямого извлечения рутения и сокращение затрат. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к химико-металлургическому производству металлов платиновой группы, а именно к экстракционному извлечению рутения.
Технологический процесс экстракционного извлечения рутения из водных растворов включает операции: экстракцию рутения раствором три-н-бутилфосфата (ТБФ) в керосине, промывку экстракта, реэкстракцию рутения и регенерацию (промывку) экстрагента.
Из общедоступной литературы известно, что при разделении продуктов деления урана производят экстракцию нитрозо-тринитратного комплекса рутения раствором ТБФ в керосине, а реэкстракцию осуществляют 15N азотной кислотой. [Звягинцев О.Е., Колбин Н.И., Рябов А.Н., Автократова Т.Д., Горюнов А.А. Химия рутения. - М.: Наука, 1965. - С.275.].
Недостатком применения этого способа-аналога в производстве металлов платиновой группы является сложность переработки азотнокислого реэкстракта при дальнейшем аффинаже рутения.
Известен способ реэкстракции рутения из ТБФ, включающий экстракцию и реэкстракцию, в котором экстракт, содержащий рутений, медь и никель, предварительно промывают раствором соляной кислоты для удаления из него меди и никеля, а рутений реэкстрагируют раствором каустической соды [Патент РФ №2195431. Способ реэкстракции рутения из ТБФ. Смирнов П.П., Ходюков Б.П., Бацанов С.А., опубл. 27.12.2002.]. Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят в качестве прототипа.
Основным недостатком способа-прототипа является использование для промывки экстракта раствора соляной кислоты, что приводит к образованию солянокислого промывного раствора, в который переходит 4% уже извлеченного из исходного раствора рутения. Это приводит к снижению прямого извлечения рутения в реэкстракт. Для сокращения потерь рутения промывной раствор направляют на головные операции подготовки растворов к экстракции совместно с исходными растворами, что приводит к увеличению объема перерабатываемых растворов, загрузки оборудования и расхода реагентов. Другим негативным последствием использования для промывки раствора соляной кислоты является ее экстракция органическим раствором и перенос на стадию реэкстракции. Это приводит к необходимости использовать при реэкстракции избытка щелочи.
Как следует из описания способа-прототипа, при реэкстракции применяется раствор каустической соды, содержащий 100 г/л NaOH. При такой концентрации щелочи в растворе происходит образование устойчивой водно-органической эмульсии обратного типа. В составе эмульсии свыше 50% реэкстрагента уносится на стадию регенерации (промывки) экстрагента, что приводит к непроизводительному увеличению расхода щелочи. Разрушению эмульсии способствует увеличение полярности органического раствора за счет применения полярного растворителя или увеличения концентрации ТБФ в органическом растворе до 70%. Однако в этом случае увеличивается совместная с рутением экстракция платины, что приводит к усложнению аффинажа рутения и снижению извлечения платины в рафинат.
Для разрушения эмульсии на стадии регенерации экстрагента (промывка после реэкстракции) приходится использовать раствор соляной кислоты с концентрацией до 200 г/л, что оказывает негативное влияние на последующую экстракцию рутения. При избытке кислоты в органическом растворе извлечение рутения из исходных нитритных растворов в экстракт снижается с 85-95% до уровня менее 80%, что приводит к прямым потерям рутения на участке. При невысокой концентрации рутения (менее 1 г/л) в исходном нитритном растворе извлечение из него рутения в экстракт снижается еще в большей степени и составляет 50-60%.
Предлагаемый способ направлен на получение технического результата, заключающегося в повышении прямого извлечения рутения в реэкстракт и сокращении затрат на переработку растворов.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что экстракт промывают водой, промывной раствор присоединяют к раствору, поступающему на экстракцию, а рутений реэкстрагируют раствором карбоната натрия.
Сущность предлагаемого способа состоит в том, что никель и медь экстрагируются из исходного нитритного раствора раствором ТБФ в виде нейтральных комплексов по сольватному механизму, вследствие чего их эффективная отмывка из органического раствора может осуществляться водой. Применение на стадии реэкстракции раствора карбоната натрия вместо раствора каустической соды в значительной степени снижает устойчивость водно-органической эмульсии, что способствует ускорению разделения фаз и уменьшению переноса реэкстракта на стадию регенерации (промывки) экстрагента.
Использование воды вместо кислоты для промывки экстракта позволяет предотвратить экстракцию кислоты, а следовательно, сократить концентрацию и расход щелочи на стадии последующей реэкстракции рутения. Дополнительным преимуществом водной промывки экстракта является то, что промывной раствор, имеющий нейтральное значение pH, можно присоединять к исходному раствору без изменения его характеристик. При этом отмытый рутений возвращается на стадию экстракции, а другие примеси переходят в рафинат и направляются на финишные операции аффинажа.
Пример осуществления способа
На лабораторной противоточной экстракционной установке, состоящей из 6 камер экстракции, 4 камер промывки, 5 камер реэкстракции и 2 камер отмывки экстрагента, провели экстракцию рутения из нитритного раствора, содержащего 10,325 г/л платины; 10,56 г/л палладия; 235 мг/л рутения; 282 мг/л никеля и 8 мг/л меди. Установлены следующие расходы реагентов:
| исходный раствор | 0,5 л/ч |
| органический раствор | 0,5 л/ч |
| 1 промывной раствор (вода) | 0,02 л/ч |
| реэкстрагент (50 г/л Na2CO3) | 0,05 л/ч |
| 2 промывной раствор (80 г/л HCl) | 0,015 л/ч |
Для установления стационарного режима экстракции через установку пропущено 50 л исходного раствора, после чего взяты пробы рафината, реэкстракта и 2 промывного раствора. Исходный раствор и продукты опыта анализировали методом ИСП.
Результаты проведенного эксперимента приведены в таблице.
| Таблица | ||||||
| Распределение элементов по продуктам переработки | ||||||
| Наименование раствора | Расход, л/ч | Содержание, г/л | ||||
| Pt | Pd | Cu | Ni | Ru | ||
| Исходный раствор | 0,5 | 10,325 | 10,56 | 0,008 | 0,282 | 0,235 |
| Рафинат | 0,52 | 9,84 | 10,04 | 0,004 | 0,270 | 0,0085 |
| Реэкстракт | 0,05 | 0,906 | 1,186 | 0,011 | 0,006 | 2,257 |
| 2 промывной раствор | 0,015 | 0,03 | 0,01 | 0,08 | 0,01 | 0,01 |
| Распределение, % | ||||||
| Рафинат | 99,1 | 98,9 | 54,3 | 99,6 | 3,8 | |
| Реэкстракт | 0,9 | 1,1 | 14,4 | 0,2 | 96,1 | |
| 2 промывной раствор | - | - | 31,3 | 0,2 | 0,1 |
Как видно из приведенных данных, при установленном режиме работы экстракционной установки прямое извлечение рутения в реэкстракт составляет 96,1%. Рассчитанное извлечение рутения из экстракта в реэкстракт превышает 99,9%. Платина, палладий и никель преимущественно переходят в рафинат, медь распределяется между рафинатом, реэкстрактом и вторым промывным раствором.
При длительной эксплуатации экстракционной установки выпадения твердых осадков, препятствующих разделению фаз, не наблюдалось. Переработка полученных растворов известными способами происходила без осложнений.
Способ извлечения рутения из нитритных водных растворов, включающий экстракцию рутения раствором три-н-бутилфосфата, промывку экстракта и реэкстракцию, отличающийся тем, что экстракт промывают водой, промывной раствор присоединяют к раствору, поступающему на экстракцию, а рутений реэкстрагируют раствором карбоната натрия.
