Способ извлечения и разделения металлов платиновой группы

 

Изобретение относится к технологии платиновых металлов и их соединений. Концентрат платиновых металлов очищают от примесей. Отделяют рутений и осмий. Растворяют. Из раствора экстрагируют золото. Оставшиеся в растворе платиновые металлы очищают экстракцией от железа, сурьмы и олова. Из рафината экстрагируют палладий. Оставшиеся в водной фазе платиновые металлы осаждают электролизом. Сплав растворяют. Из раствора экстрагируют платину. Из полученного рафината вновь осаживают сплав платиновых металлов электролизом. Из раствора, полученного после растворения сплава выделяют иридий и родий экстракцией. Палладий и платину из реэкстрактов осаждают непосредственно в виде металлов электролизом. Электролиты после выделения платины и палладия, а также реэкстракт олова и железа подвергают электрохимической доочистке от платиновых металлов. В результате получают сбросные растворы. Результат изобретения - исключение образования маточных растворов, требующих переработки, упрощение способа. 1 ил.

Изобретение относится к области переработки сырья, содержащего платиновые металлы, и предназначено для их извлечения.

Платиновые металлы обычно содержатся в комплексных рудах и концентратах, в анодных шламах, в виде смеси металлов. Они также могут содержать серебро, золото, селен, теллур, а также примеси неблагородных металлов: медь, никель, железо, мышьяк, сурьма, олово, свинец, висмут, кремний и др.

Извлечение платиновых металлов (МПГ) и их разделение представляет собой сложную задачу.

Для решения ее были разработаны способы экстракции.

Известен способ экстракции благородных металлов из водных хлоридных растворов.

Вначале окисляют рутений и осмий до тетроксидов и удаляют их из раствора. Затем дибутилкарбитолом экстрагируют золото. Платину и палладий из рафината удаляют экстракцией алкилсульфидом и трибутилфосфатом соответственно. Затем восстанавливают иридий, который предварительно окислили до четырехвалентного состояния, и экстрагируют его трибутилфосфатом. Наконец, извлекают родий.

Однако для любого из металлов предусмотрено выделение его из раствора после экстракции химическим осаждением соединения и затем восстановление до металла (см. патент US 4390366, C 01 G 7/00, 28.07.1983).

Это сильно усложняет процесс, приводит к образованию большого количества маточных растворов, требующих дальнейшей переработки, т.к. содержание в них платиновых металлов не позволяет сбрасывать эти растворы. Кроме того, в процессах экстракции и реэкстракции необходимо проводить дополнительную доочистку от примесей, которые извлекаются с благородными металлами.

Задачей изобретения является создание такого способа, который позволит осуществлять комплексную переработку сырья, исключить образование маточных растворов за счет исключения стадий химического осаждения соединений МПГ, упростить способ.

Для решения этой задачи в способе извлечения и разделения металлов платиновой группы, включающем очистку от примесей, отделение рутения и осмия, экстракцию золота с получением металлического золота и раствора рафината металлов платиновой группы (МПГ), селективную экстракцию палладия с получением реэкстракта, содержащего палладий, и рафината, содержащего остальные МПГ, выделение палладия из реэкстракта и селективную экстракцию платины из рафината с получением реэкстракта, содержащего платину, и раствора иридия и родия, выделение платины из реэкстракта и разделение иридия и родия, рафинат после экстракции золота доочищают от примесей железа, олова и сурьмы экстракцией с получением реэкстракта, из которого электрохимически доизвлекают МПГ, и рафината МПГ, направляемого на селективную экстракцию палладия, выделение палладия из реэкстракта осуществляют электролизом с получением порошка палладия и раствора, который доочищают от МПГ электролизом, экстракцию платины проводят из раствора, полученного после растворения МПГ, осажденных электрохимически из рафината процесса экстракции палладия, выделение платины из реэкстракта осуществляют электролизом с получением порошка платины и раствора, который доочищают от МПГ электролизом, а разделение иридия и родия проводят из раствора, полученного после растворения МПГ, осажденных электрохимически из рафината процесса экстракции платины, и ведут его экстракцией с последующей электрохимической доочисткой раствора иридия.

Процесс электрохимического извлечения платиновых металлов из растворов известен из уровня техники.

Для этого используют электролизер с катионообменной мембраной. Анолитом служит серная кислота или сульфат натрия, а католитом - раствор платинового металла в виде хлоридного комплекса с pH 0-2. При плотности тока 1-100 А/дм² происходит осаждение родия, рутения, осмия, иридия, платины или их сплава на катоде (см. заявку DE 4227179, C 25 C 1/20, 04.11.93).

Однако никогда ранее процесс электролиза с выделением на катоде благородных металлов не проводился из растворов, полученных в процессе экстракции и, возможно, загрязненных органикой.

Заявленный способ осуществляют следующим способом.

Концентрат платиновых металлов, например КП-1, очищают от примесей мышьяка, селена, теллура, олова, сурьмы известными способами. Затем отгоняют рутений и осмий. Полученный остаток растворяют гидрохлорированием.

Из полученного раствора экстрагируют золото дибутилкарбитолом или трибутилфосфатом. Золото осаждают восстановителем из органической фазы и направляют на переработку.

Водная фаза (рафинат) после извлечения золота содержит платиновые металлы (МПГ). Однако она загрязнена железом, свинцом, оловом.

Очистку от железа, свинца и олова проводят экстракцией их трибутилфосфатом. При этом основная масса МПГ остается в рафинате.

Реэкстракты железа и олова также содержат незначительное количество МПГ и, следовательно, не подлежат сбросу. МПГ из них выделяют электролизом. Сбросные растворы содержат не более 2 мг/л МПГ.

Рафинат после отделения железа, сурьмы и олова направляют на экстракцию палладия сульфоксидом.

Из реэкстракта палладий выделяют непосредственно в виде порошка металла, минуя стадию осаждения хлорпалладозамина.

Электролит после выделения палладия доочищают от МПГ электролизом на волокнистом катоде.

Сбросные растворы, содержащие не более 1 мг/л МПГ, направляют на нейтрализацию.

Из рафината процесса экстракции палладия электролизом осаждают платиновые металлы. Это позволяет сконцентрировать их для последующей переработки. Осадок растворяют гидрохлорированием и из раствора экстрагируют платину сульфоксидом.

Из реэкстракта платину осаждают в виде порошка электролизом.

Электролит после выделения платины доочищают от МПГ электролизом на волокнистом угольном катоде и сбросные растворы направляют на нейтрализацию.

Рафинат после выделения платины вновь концентрируют для последующего извлечения родия и иридия.

Это осуществляют путем электрохимического осаждения и растворения МПГ. В результате получается иридиево-родиевый концентрат.

Иридий и родий разделяют экстракцией. Иридий переходит в органическую фазу, а родий остается в рафинате. Реэкстракт иридия доочищают от примесей электролизом Все МПГ, осажденные из маточников и электролитов для их доочистки, направляют на передел переработки, как концентрат платиновых металлов.

Схема процесса приведена на чертеже.

Следующий пример позволяет проиллюстрировать способ и показать распределение МПГ по операциям.

Пример 1.

Раствор, полученный после очистки концентрата платиновых металлов от примесей мышьяка, селена, теллура, сурьмы и олова, отделение рутения и осмия и его растворения направляют на экстракцию золота. Золото восстанавливают из органической фазы.

Водная фаза (рафинат) содержит Pd - 100 г/л, Pt - 20 г/л, Ir - 300-500 мг/л, Rh - 400-600 мг/л.

Рафинат очищают от примесей железа, олова, сурьмы экстракцией.

Содержание суммы платины и палладия в реэкстракте олова и железа не превышает 500 мг/л.

Металлы из реэкстракта осаждают электролизом, получая концентрат чистых платиновых металлов и сбросный раствор (содержание МПГ < 2 мг/л).

В результате очистки от железа, олова и сурьмы получается чистый раствор (рафинат) МПГ, содержащий Pd 90-95 г/л, Pt 15-18 г/л, Ir 250-450 мг/л. Rh 350-550 мг/л, примеси < 30 мг/л.

Из этого раствора экстракцией выделяют палладий. Раствор после реэкстракции палладия содержит Pd - 40 г/л, Pt < 25 мг/л, Ir и Rh < 5 мг/л.

Из раствора осаждают порошок палладия высокой чистоты электролизом на катоде.

Электролит после осаждения палладия содержит Pt 2-10 мг/л, Pd 100-200 мг/л.

Эти металлы осаждают на трехмерном угольном катоде.

Получают чистый концентрат платиновых металлов и сбросный раствор (МПГ < 1 мг/л).

Рафинат процесса выделения палладия содержит Pd 500-800 мг/л, Pt 15-16 г/л, Ir~400 мг/л, Rh~500 мг/л.

Его направляют на экстракцию платины.

Для того, чтобы сконцентрировать платину, вначале из рафината электролизом осаждают платиновые металлы в виде сплава, а электролит, содержащий не более 1-2 мг/л МПГ направляют на нейтрализацию и сброс.

Сплав МПГ растворяют гидрохлорированием и получают концентрированный раствор, содержащий Pt~100 г/л, Pd~4 г/л, Ir~2,8 г/л, Ph~3,5 г/л.

Из этого раствора экстрагируют платину.

Реэкстракт платины содержит Pt - 60 г/л, Pd < 30 мг/л, Ir и Rh < 5 мг/л.

Платину из реэкстракта осаждают в виде порошка электролизом. Электролит после осаждения платины содержит Pt < 200 мг/л, Pd ~25 мг/л.

МПГ из электролита доосаждают электролизом на трехметном катоде, получая чистый концентрат платиновых металлов и сбросной раствор.

Рафинат процесса извлечения платины содержит Pt~200 мг/л, Pd~3,5 г/л, Ir~2,5 г/л, Rh~3,0-3,2 г/л.

Этот раствор вновь концентрируют, осаждая на катоде МПГ.

Электролит очищают электролизом с получением чистого концентрата МПГ и сбросного раствора.

Осадок МПГ растворяют и направляют на экстракционное разделение родия и иридия.

Иридий экстрагируют в органическую фазу и реэкстрагируют. Реэкстракт иридия, содержащий примеси платиновых металлов Ir 40-70 г/л, Rh 100-200 мг/л, Pt < 2 г/л, Pd 0,5-0,7 г/л, а также примеси органики (трибутилфосфат) 0,6 г/л очищают от примесей электролизом. Примеси в виде смеси осадка гидроксидов МПГ, неблагородных металлов и адсорбированной на них органики выпадают в осадок. В результате получают чистый раствор иридия.

Родий после экстракции остается в рафинате, который представляет собой 50% концентрат родия в палладии.

Их разделение осуществляют известными способами, например, экстракцией.

Представленный пример показывает, что только данная последовательность операций, совмещение экстракции и электролиза, позволяет осуществлять комплексную переработку сырья платиновых металлов с их разделением и очисткой с высоким извлечением без образования маточных растворов.

Все растворы, получаемые в процессе переработки представляют собой сбросные растворы, содержащие < 1-2 мг/л МПГ, МПГ получаются в виде металлов (Pt и Pd) или чистых растворов, пригодных для получения как металлов, так и соединений (Rh и Ir).

Формула изобретения

Способ извлечения и разделения металлов платиновой группы, включающий очистку от примесей, отделение рутения и осмия, экстракцию золота с получением металлического золота и раствора рафината металлов платиновой группы(МПГ), селективную экстракцию палладия с получением реэкстракта, содержащего палладий, и рафината, содержащего МПГ, выделение палладия из реэкстракта и селективную экстракцию платины из рафината с получением реэкстракта, содержащего платину, и раствора иридия и родия, выделение платины из реэкстракта и разделение иридия и родия, отличающийся тем, что рафинат после экстракции золота доочищают от примесей железа, олова и сурьмы экстракцией с получением реэкстракта, из которого электрохимически доизвлекают МПГ, и рафината МПГ, направляемого на селективную экстракцию палладия, выделение палладия из реэкстракта осуществляют электролизом с получением порошка палладия и раствора, который доочищают от МПГ электролизом, экстракцию платины проводят из раствора, полученного после растворения МПГ, осажденных электрохимически из рафината процесса экстракции палладия, выделение платины из реэкстракта осуществляют электролизом с получением порошка платины и раствора, который доочищают от МПГ электролизом, а разделение иридия и родия проводят из раствора, полученного после растворения МПГ, осажденных электрохимически из рафината процесса экстракции платины, и ведут его экстракцией с последующей электрохимической доочисткой раствора иридия.

РИСУНКИ

Рисунок 1