Способ выделения платиноидов с поверхности подложки

 

Использование: выделение платины и иридия с поверхности огнеупорной керамики. Сущность изобретения заключается в том, что обработку поверхностного слоя керамики осуществляют путем серной кислотой концентрацией 50 - 98%, нагревание ведут до 100 - 400^oС. После охлаждения проводят выщелачивание поверхностного слоя керамики водой при 20 - 95^oС. Обработка керамики серной кислотой может осуществляться с добавкой в мольном отношении 1,0 : 0,1 - 1,0 сульфата аммония или сульфата натрия, или сульфата калия. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии платиновых металлов и может быть использовано для выделения платиноидов, преимущественно платины и иридия с поверхности огнеупорной керамики.

В процессе выращивания монокристаллов тугоплавких соединений, осуществляемом при повышенных температурах с использованием платиновых и иридиевых тиглей, благородные металлы испаряются и конденсируются на поверхности футеровки из огнеупорной керамики на основе диоксида циркония. При выделении платиноидов с поверхности огнеупорной керамики наряду с задачей сокращения потерь благородных металлов важное значение приобретает вопрос обеспечения сохранности материала футеровки.

Известен способ выделения иридия с поверхности керамической подложки на основе диоксида циркония [1] включающий обработку поверхностного слоя подложки едким натром при нагревании до 500-600^оС в течение 0,5-1,0 ч, охлаждение подложки, удаление избытка щелочи водой, выщелачивание образовавшегося гидроксида циркония концентрированной соляной кислотой в течение 1 ч, промывку подложки водой и отделение металлического иридия в виде компактной пленки.

Данный способ нежелательно использовать при выделении платины и иридия с поверхности огнеупорной керамики в силу взаимодействия платины с едким натром, что значительно снижает степень извлечения платиноида, а также по причине повышенного растворения поверхностного слоя подложки в процессе кислотно-щелочного воздействия на нее при высокой температуре. К недостаткам способа следует отнести его относительную сложность и энергоемкость, а также повышенный расход реагентов.

Известен способ выделения платиноидов, в том числе платины, из подложки катализатора на основе оксидов кремния и алюминия [2] согласно которому подложку обрабатывают товарной серной кислотой при 60-100^оС до полного разрушения подложки, полученную пульпу охлаждают, разбавляют водой и фильтруют, а осадок обрабатывают царской водкой состава HNO₃:HCl:H₂O=1:3:4 при 100^оС для растворения платиноидов. Затем к раствору добавляют NaOH до обеспечения рН ≈ 12, осаждают платиноиды боргидратом натрия и отделяют их от раствора. Степень извлечения платины составляет 84,2% Известный способ характеризуется недостаточно высокой степенью извлечения платиноидов и не может быть использован при выделении платины и иридия с поверхности огнеупорной керамики по причине полного разрушения подложки. Он является сложным в технологическом отношении, требует привлечения значительного числа реагентов, в том числе дорогостоящих.

Цель изобретения выделение платины и иридия с поверхности огнеупорной керамики при обеспечении высокой степени извлечения платиноидов и повышении сохранности подложки, упрощение способа и снижение расхода реагентов.

Цель достигается тем, что в способе выделения платиноидов с поверхности подложки, включающем обработку поверхностного слоя подложки серной кислотой при нагревании, охлаждение подложки и отделение платиноидов, в качестве подложки используют огнеупорную керамику, обработку поверхностного слоя осуществляют серной кислотой концентрацией 50-98% нагревание ведут до 100-400^оС, а после охлаждения осуществляют выщелачивание поверхностного слоя керамики водой при 20-95^оС.

Решение поставленной задачи обеспечивается и тем, что обработку серной кислотой ведут с добавкой в мольном соотношении 1:0,1-1 сульфата аммония или сульфата натрия, или сульфата калия.

Сущность изобретения заключается в том, что поверхность огнеупоpной керамики с осажденными на ней металлическими включениями платины или иридия обрабатывают при нагревании до 100-400^оС серной кислотой или серной кислотой в сочетании с сульфатами аммония или натрия или калия, имеющей концентрацию, которая обеспечивает эффективное взаимодействие реагента с поверхностным слоем керамики. При этом реагент не вступает в химическое взаимодействие с платиноидом. Прореагировавший тонкий слой огнеупорной керамики после ее охлаждения подвергается выщелачиванию водой. В итоге включения платиноида отслаиваются и легко отделяются механически от поверхности подложки.

Концентрация серной кислоты и температурный режим имеют важное значение для эффективного взаимодействия кислоты с поверхностным слоем подложки.

Обработка огнеупорной керамики при концентрации кислоты ниже 50% снижает эффективность кислотной обработки, при концентрации выше 98% увеличивается выделение оксидов серы, что нежелательно.

Осуществление обработки огнеупорной керамики при температуре ниже 100^оС нежелательно, так как снижается интенсивность обработки, при нагреве выше 400^оС увеличивается выделение оксидов серы.

Выщелачивание прореагировавшего слоя огнеупоpной керамики при температуре ниже 20 и выше 95^оС нежелательно, так как в первом случае снижается скорость растворения прореагировавшего слоя, а во втором наблюдается активное выделение паров.

Использование серной кислоты с сульфатной добавкой способствует уменьшению газовыделения при повышенных температурах. При соотношении серной кислоты и сульфатной добавки ниже 1:0,1, уменьшается доля пиросульфатов и увеличивается доля свободной кислоты, при соотношении выше 1:1 появляются осадки сульфатов.

П р и м е р 1. Производят выделение платины с поверхности огнеупорной керамики на основе диоксида циркония. Вес исходного материала составляет 24 г. Керамику помещают в чугунный тигель, который заполняют 90%-ной серной кислотой таким образом, чтобы поверхностный слой керамики, покрытый платиной, был погружен в кислоту. Температура кислоты в тигле равна 20^оС. Тигель нагревают до 350^оС и выдерживают при этой температуре в течение 1,5 ч. После охлаждения тигля до комнатной температуры кислоту сливают и используют повторно. В тигель наливают воду, нагревают ее до 90^оС и выдерживают керамику при данной температуре при перемешивании 0,5 ч. Затем керамику извлекают и промывают водой. Платину, осевшую на дне тигля в виде кусочков компактной пленки и порошка, отфильтровывают, отмывают водой, просушивают и взвешивают. Вес выделенной платины составил 13,4 мг, извлечение 99,2% Изучение поверхности керамики под микроскопом при 50-кратном увеличении показало отсутствие микротрещин и следов платины. Убыль массы керамики составила 2% П р и м е р ы 2-5. Выделение платины и иридия с поверхности огнеупорной керамики осуществляют аналогично примеру 1. Данные по примерам сведены в таблицу.

П р и м е р 6. Осуществляют выделение иридия с поверхности огнеупорной керамики на основе диоксида циркония. Вес исходного материала составляет 11 г. В чугунный тигель загружают 92%-ную серную кислоту и сульфат аммония, взятые в соотношении 1,0:0,5. В реагентную массу, имеющую температуру 21^оС, помещают керамику так, чтобы поверхность ее, покрытая иридием, находилась под слоем сульфата аммония. Тигель нагревают до 400^оС и выдерживают в течение 1,3 ч. Затем плав декантируют и используют повторно. В тигель наливают воду и, доведя температуру до 60^оС, выдерживают керамику в течение 0,6 ч при перемешивании. После этого керамику извлекают и промывают водой. Иридий, осевший на дне тигля, отфильтровывают, промывают водой, высушивают и взвешивают. Вес выделенного иридия составляет 11,4 мг, извлечение 99,1% Исследование поверхности керамики под микроскопом показало отсутствие микротрещин и следов иридия. Убыль массы керамики составила 2,3% П р и м е р ы 7, 8. Выделение платины и иридия с поверхности огнеупорной керамики ведут по аналогии с примером 6. Данные сведены в таблицу.

Как видно из приведенных примеров, использование предлагаемого способа позволяет эффективно выделять платину и иридий с поверхности огнеупорной керамики. При этом степень извлечения платиноидов составляет 98,7-99,5% а степень растворения поверхностного слоя подложки не превышает 2,3% Способ содержит минимум операций и характеризуется невысоким расходом реагентов.

Формула изобретения

1. Способ выделения платиноидов с поверхности подложки, включающий обработку поверхностного слоя подложки серной кислотой при нагревании, охлаждение подложки и отделение платиноидов, отличающийся тем, что в качестве подложки используют огнеупорную керамику, обработку поверхностного слоя подложки осуществляют серной кислотой концентрацией 50 98% нагревание ведут до 100 400^oС, а перед отделением платиноидов проводят выщелачивание поверхностного слоя керамики водой при 20 95^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку серной кислотой ведут с добавкой сульфата аммония, или сульфата натрия, или сульфата калия в мольном соотношении 1,0 0,1 1,0 соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2