Способ разделения металлов платиновой группы

 

Использование: касается аффинажного производства для разделения иридия, рутения и родия. Сущность: из исходного раствора, содержащего иридий, рутений, родий, проводят экстракцию иридия и рутения 0,1 - 0,2 моль/л раствором соли четвертично-аммониевого основания в органическом разбавителе с добавлением 1 - 2,5 об.% жирной кислоты. Последовательно реэкстрагируют из органической фазы иридий 0,5 - 1 моль/л раствором азотнокислого натрия, рутений - 400 моль/л раствором азотной кислоты или другими известными способами. 2 табл.

Изобретение относится к области гидрометаллургии платиновых металлов и может быть использовано в аффинажном производстве для разделения иридия, рутения и родия.

В технологических процессах переработки растворов, содержащих платиновые металлы, наибольшую трудность представляет разделение иридия и рутения. В зарубежной практике для отделения рутения от других платиновых металлов чаще всего используют дистилляцию рутения в виде тетраоксида. Преимущества этого способа заключаются в чистоте и высоком выходе продукта. Недостатком является взрывоопасность и сложность технического решения (как на стадии предварительной подготовки растворов, так и соответственно осуществления процесса дистилляции).

Другая возможность это извлечение рутения в виде [RuNOCl₅]^2- анионообменными экстрагентами. В частности, разработана аналитическая методика разделения металлов платиновой группы, в которой рутений отделяют от иридия и родия экстракцией его нитрозохлоридного комплекса раствором 0,1 моль/л бромида тетраоктиламмония в толуоле. Аналогично проводили очистку рутения от примесей платиновых металлов, используя в качестве экстрагента третичный амин. Указывается, что коэффициент разделения рутения и иридия (β_Ru/Ir= D_Ru/D_Ir) около 600. При этом концентрация рутения была на два порядка выше, чем иридия.

Недостатком этого способа разделения рутения и иридия является необходимость перевода рутения в нитрозохлоридный комплекс. Это сопряжено с дополнительными затратами и процедурами, связанными с использованием азотной кислоты, и последующим удалением ее избытка, что приводит к отравлению окружающей среды окислами азота.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, заключающийся в следующем.

в окислительных условиях (окислительно-восстановительный потенциал водного раствора составляет 900-1000 мВ) из водного солянокислого раствора, содержащего рутений, иридий и родий, экстрагируют рутений и иридий раствором четвертичного аммониевого соединения (например, марки "Аliquat-336"), имеющего концентрацию 1% (10%), с добавлением в органическую фазу 1-5% высшего спирта изодеканола, родий остается в рафинате; из органической фазы рутений и иридий совместно реэкстрагируют подкисленным раствором восстановителя (гидразина) или путем последовательной обработки экстракта щелочным раствором (раствором NaOH, карбонатом или бикарбонатом щелочного металла) и подкисленным раствором восстановителя с окислительно-восстановительным потенциалом < 600 мВ раствором N₂H₄, NH₄OH, SO₂ или H₂C₂O₄.

Способ позволяет извлекать в органическую фазу 97% иридия, 99% рутения и 17% родия. Путем последовательной обработки экстракта раствором NaOH и затем гидразина в 2 моль/л НCl было реэкстрагировано 88% иридия и 86% рутения.

Недостатком изложенного способа являются: частичное извлечение в органическую фазу родия совместно с иридием и рутением; совместная и неполная реэкстракция иридия и рутения.

В настоящее время отсутствуют способы раздельной реэкстракции рутения и иридия из экстрактов на основе анионообменных экстрагентов.

Целью изобретения является раздельная реэкстракция иридия и рутения, повышение степени их извлечения из экстрактов на основе солей четвертичных аммониевых оснований, улучшение показателей разделения иридия, рутения и родия.

Поставленная цель достигается тем, что в окислительно-восстановительных условиях (окислительно-восстановительный потенциал более 900 мВ) из водного солянокислого раствора, содержащего иридий, рутений и родий, экстрагируют иридий и рутений раствором 0,1-0,2 моль/л соли четвертичного аммониевого основания, например, триалкилбензиламмонийнитрата (ТАБАН), где алкил С₇-С₉, в органическом растворителе в присутствии 1-2,5 об. жирной кислоты (НR), а реэкстракцию из органической фазы, содержащей иридий и рутений (родий остается в водной фазе), проводят последовательно: сначала извлекают иридий раствором 0,5-1,0 моль/л NaNO₂, затем рутений раствором 4,0 моль/л HNO₃.

Процентное содержание жирной кислоты 1-2,5 об. выбрано на основании изучения зависимости экстракции и реэкстракции иридия и рутения от концентрации HR в органической фазе. При меньшем или большем содержании ухудшаются параметры разделения иридия, рутения и родия.

Концентрация нитрита натрия 0,5-1,0 моль/л является наиболее оптимальной, так как при меньшей концентрации потребуется большее число ступеней реэкстракции, а при большей нецелесообразный расход нитрита натрия, поскольку коэффициент разделения иридия и рутения остается высок и существенно не возрастает.

Реэкстракция рутения раствором 4,0 моль/л HNO₃ позволяет регенерировать экстрагент, который без какой-либо дополнительной обработки возвращается на экстракцию иридия и рутения. Использование более разбавленной азотной кислоты приводит к неполное реэкстракции: за один контакт раствором 2,0 моль/л HNO₃ реэкстрагировано 21% рутения (при этом D_Ru=3,8 в отличие от 0,06 для 4,0 моль/л HNO₃). Реэкстракцию рутения возможно проводить другими известными способами.

В приведенных примерах показана возможность разделения иридия, рутения и родия в хлоридных средах с использованием солей четвертичных аммониевых оснований, в частности триалкилбензиламмония. Время контакта фаз составляет 30 мин, соотношение объемов водной и органической фаз 1:1, температура 25^оС.

П р и м е р 1. Исходный водный раствор, содержащий 1,335 г/л иридия, 2,581 г/л родия и 0,209 г/л рутения в 4,0 моль/л HCl, контактируют с раствором 0,1 моль/л ТАБАН в заксилольной фракции (ЗКФ). Получают органическую фазу, содержащую 1,33 г/л иридия, 0,006 г/л родия и 0,208 г/л рутения (коэффициенты распределения: D_Ir= /C_Ir= 266, D_Rh= /C_Rh=0,0023, D_Ru= /C_Ru= 208), т.е. извлечено 99,6% иридия, 0,23% родия и 99,5% рутения. Из полученной органической фазы последовательно реэкстрагируют сначала иридий раствором 1,0 моль/л NaNO₂. После одного контакта получают органическую фазу, содержащую 0,085 г/л иридия, 0,208 г/л рутения и 0,005 г/л родия, и водную фазу, содержащую 1,245 г/л иридия (D_Ir=0,07), т.е. реэкстрагировано 93,6% иридия, рутений практически полностью остался в органической фазе. Органическую фазу отделяют и контактируют с 4,0 моль/л HNO₃. Получают водную фазу, содержащую 0,207 г/л рутения, 0,0045 г/л родия и 0,07 г/л иридия, т.е. реэкстрагировано 99,5% рутения (D_Ru=0,05).

П р и м е р 2. Влияние содержания каприловой кислоты в органической фазе на разделение иридия и рутения при реэкстракции раствором 1,0 моль/л NaNO₂ представлено в табл. 1. Как видно, с ростом концентрации НR в органической фазе коэффициенты распределения металлов резко уменьшаются (особенно для рутения), что приводит к ухудшению их разделения.

П р и м е р 3. Влияние концентрации нитрита натрия на разделение иридия и рутения представлено в табл.2. Как видно, коэффициент разделения остается высок ((5-10)^.10³) и существенно не изменяется при СNaNO₂ ≥1 моль/л. Поэтому нецелесообразно использовать для реэкстракции растворы с большим содержанием нитрита натрия.

П р и м е р 4. Экстракт на основе 0,1 моль/л ТАБАН в ЗКФ+1,5 об. каприловой кислоты, содержащий 3,79 г/л рутения и 0,57 г/л иридия, контактируют с раствором 0,5 моль/л NaNO₂. В результате за один контакт получают водную фазу, содержащую 0,565 г/л иридия и 0,063 г/л рутения, и органическую фазу, содержащую 0,005 г/л иридия и 3,727 г/л рутения, т.е. реэкстрагировано 99,1% иридия и 1,7% рутения. При этом D_Ir=0,009, D_Ru=59,2 и коэффициент разделения рутения и иридия β_Ru/Ir=6578.

П р и м е р 5. Раствором 0,2 моль/л ТАБАН в ЗКФ+1,5 об. НR экстрагируют рутений и иридий из производственного раствора после отделения платины и палладия, содержащего иридий, рутений, родий и неблагородные металлы (окислительно-восстановительный потенциал водного раствора 915 мВ, концентрация НCl 4,0 моль/л). В результате получают органическую фазу, содержащую 0,22 г/л иридия и 0,57 г/л рутения, которую последовательно контактируют дважды с раствором 1,0 моль/л NaNO₂, реэкстрагируя при этом 98,7% иридия и 3,1% рутения, затем с раствором 4,0 моль/л HNO₃, реэкстрагируя 96,1% рутения и ≈0,5% иридия.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет улучшить отделение иридия и рутения от родия на стадии экстракции, так как переход родия в органическую фазу составляет менее 1% (в отличие от 17% в прототипе), и провести разделение иридия и рутения на стадии реэкстракции.

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ, включающий экстракцию рутения и иридия солями четвертичных аммониевых оснований из солянокислых растворов, содержащих иридий, рутений и родий, и последующую реэкстракцию иридия и рутения из органической фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения и разделения иридия, рутения и радия, экстракцию проводят 0,1-0,2 моль/л раствором соли четвертично-аммониевого основания в органическом разбавителе в присутствии 1-2,5 об. жирной кислоты и последовательно реэкстрагируют из органической фазы иридий 0,5-1,0 моль/л раствором азотистокислого натрия, рутений 4,0 моль/л раствором азотной кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1