Способ выделения благородных металлов из раствора

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для электрохимического извлечения благородных металлов. Водный раствор после экстракционной переработки благородных металлов, например рафинат после экстракции платины и палладия, нейтрализуют до остаточной кислотности 20-30 г/л НС1. Раствор обрабатывают в электролизере на плоском титановом катоде при плотности тока 1500-2000 А/м² и напряжении 8-12 В. В происходящем при этом процессе электрофлотокоагуляции образуются гидроксиды неблагородных металлов, на которых адсорбируются органические вещества, находящиеся в растворе. К ним относятся экстрагенты и растворители, например ТБФ, керосин, октанол и др. Очищенный раствор содержит следы неорганических примесей и органики. Из него осаждают благородные металлы на трехмерном проточном катоде из графитового материала. Результат способа: возможность переработки растворов, полученных в результате экстракционной переработки благородных металлов, повышение извлечения и чистоты конечного продукта. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для электрохимического извлечения благородных металлов: золота, платины, палладия, родия, иридия из разбавленных солянокислых растворов, образующихся при экстракционной переработке первичного и вторичного сырья и содержащих органические вещества: экстрагенты и разбавители.

Переработка растворов, полученных в результате экстракционной технологии извлечения благородных металлов, весьма актуальна и сложна.

Во-первых, эти растворы (рафинаты, промывные растворы и т.д.) имеют низкую концентрацию благородных металлов.

Во-вторых, они содержат примеси неблагородных металлов и органические вещества - остатки экстрагентов и разбавителей, которые образуют прочные комплексы с платиновыми металлами.

Известен способ выделения благородных металлов из растворов, содержащих органические комплексы (патент США 4201636, С 25 С 1/20, 1980).

Способ предусматривает регулировку pH раствора до величины ±0,5 и удаление основного количества щелочных и амфотерных металлов путем фильтрации. Фильтрат нагревают до 70^oC и подвергают электролизу, поддерживая температуру на уровне 70^oC и напряжение 8 В. В процессе электролиза происходит разрушение комплексов, а платиновые металлы осаждаются в виде гидроксидов, которые отфильтровывают.

Способ имеет следующие недостатки: наличие двух фильтраций и осаждение неблагородных примесей ведет к потерям благородных металлов. Сами благородные металлы получаются в виде гидроксидов, а значит, они могут быть загрязнены органическими соединениями и их последующее выделение в виде металлов многостадийно.

Известен также способ выделения благородных металлов из солянокислого раствора электролизом (патент РФ 2131485, С 25 С 1/20, 10.06.1999).

Способ предусматривает двухстадийную электрохимическую обработку раствора.

На первой стадии проводят осаждение благородных металлов на титановом катоде при плотности тока 200-300 А/м². На второй стадии осаждение благородных металлов из растворов с низкой концентрацией ведут на трехмерных проточных графитовых катодах при плотности тока 20-60 А/м².

Недостаток способа, являющегося наиболее близким аналогом, заключается в том, что выход по току и извлечение платиновых металлов, в частности родия и иридия, очень низки при переработке растворов, образующихся в процессе экстракционного разделения платиновых металлов. Присутствие органических веществ: трибутилфосфата (ТБФ), керосина, октанола, нефтяных сульфониевых оснований (НСО) и др., образующих прочные комплексы с платиновыми металлами, существенно увеличивает катодную поляризацию платиновых металлов (на 0,8-0,9 В) и на катоде преимущественно выделяется водород. Кроме того, в этом случае не происходит очистка от растворенных органических веществ экстрагентов-ТБФ, НСО и др. и органических растворителей - керосина, октанола и др.

Задача изобретения - создание такого способа выделения благородных металлов из раствора, в результате которого расширятся функциональные возможности способа за счет переработки растворов, полученных при экстракционной технологии извлечения благородных металлов, повышается чистота благородных металлов.

Поставленная задача решается тем, что в способе выделения благородных металлов из солянокислого раствора, включающем элктрохимическую обработку раствора и осаждение благородных металлов на трехмерном проточном катоде из графитового материала, обработке подвергают водный раствор после экстракционной переработки благородных металлов и ведут ее при катодной плотности тока 1500-2000 А/м² и напряжении 8-12 В.

Способ также отличается тем, что обработку раствора ведут в течение 0,5-1,5 ч, а раствор перед обработкой нейтрализуют до остаточной плотности 20-30 г/л HCl.

При обработке исходного раствора с использованием титанового катода и графитового анода при плотности тока 1500- 2000 А/м² и напряжении 8-12 В одновременно протекает несколько процессов: - электрохимическое выделение платиновых металлов и восстановление их водородом, выделяющимся на катоде; - электрохимическое окисление органических веществ кислородом и хлором, выделяющимися на аноде; - устойчивое пенообразование и флотация, связанные с интенсивным выделением пузырьков газа (H₂, O₂, Cl₂) и наличием органических веществ в растворе; - изменение pH раствора от 0,1 до 7,0-8,5 за счет электролиза воды по реакции К: 2 H₂О + 2e = H₂ + 2 ОН^-.

Подщелачивание раствора приводит к снижению устойчивости комплексов платиновых металлов, образованию и коагуляции гидроксидов, присутствующих в растворах неблагородных металлов: никеля, железа, свинца и др., на которых адсорбируются окисленные на аноде органические и неорганические компоненты перерабатываемых растворов. Таким образом, при электрохимической обработке раствора одновременно протекают электроэкстракция платиновых металлов и электрофлотокоагуляция, за счет которых и производится извлечение органических и неорганических составляющих растворов. После электрохимической обработки (1 стадия) раствор фильтруют и направляют на вторую стадию: выделение благородных металлов до сбросных концентраций в электролизере с трехмерными катодами из углеродного материала с катионообменными мембранами. Перерабатываемый солянокислый раствор, содержащий микроколичества благородных металлов, циркулирует через последовательно соединенные катодные камеры. Анодные камеры заполняют раствором серной кислоты с концентрацией 5-10%. Электрохимическое осаждение проводят при габаритной плотности тока 20 - 60 А/м², скорость циркуляции электролита от 2,0 - 3,5 м³(м²·ч).

При уменьшении концентрации соляной кислоты ниже 20 г/л в процессе предварительной нейтрализации перерабатываемых растворов, выпадает мелкодисперсный, плохо фильтруемый осадок (смесь гидроксидов и органических веществ), что затрудняет дальнейшую электрохимическую обработку из-за пассивации электродов. Повышение концентрации кислоты более 30 г/л приводит к росту времени электрохимической обработки, снижает выход по току и извлечение платиновых металлов.

Снижение плотности тока на первой стадии электрохимической обработки ниже 1500 А/м² и напряжения менее 8 В приводит к уменьшению степени извлечения платиновых металлов и окисления органических компонентов, при этом образуются плохо фильтруемые осадки.

При увеличении плотности тока выше 2000 А/м² и напряжения выше 12 В возрастает расход электроэнергии, электролит интенсивно разогревается и закипает. При уменьшении на второй электрохимической стадии плотности тока ниже 20 А/м² уменьшается извлечение благородных металлов и их остаточная концентрация превышает допустимое содержание в сбросных растворах. Увеличение плотности тока более 60 А/м² на второй стадии практически не влияет на показатели электролиза, но увеличивает затраты электроэнергии.

Высокое извлечение платиновых металлов достигается за счет разрушения комплексов платиновых металлов с органическими компонентами ТБФ, НСО при нейтрализации и электрохимической обработке (электрофлотокаогуляция, электроэкстракция), а также применения на второй стадии трехмерных проточных катодов из углеродного материала с высокоразвитой поверхностью.

Примеры осуществления способа приведены ниже.

Пример 1. Промышленный раствор-рафинат (10 литров), образующийся после экстракционной очистки от неблагородных примесей и экстракционного выделения палладия и платины, содержащий, мг/л: золото - <10, серебро - 90,5, платину - 471, палладий - 2200, родий - 275, иридий - 540, никель - 104, свинец - 24,6, железо - 41,0; экстрагенты: ТБФ-200, НСО-1430; растворители: керосин -185, октанол - 28 и соляную кислоту - 68 г/л нейтрализовали до кислотности 25 г/л HCl, подвергали электрохимической обработке при плотности тока 1750 А/м², напряжении 10 В в течение 1 ч и фильтровали образовавшийся осадок. После первой электрохимической обработки и фильтрации раствор содержал, мг/л: золото - 2,0, серебро - 7,1, платину - 19,7, палладий - 2,5, родий - 2,6, иридий - 9,2, никель, железо и свинец - менее 2,5, ТБФ, октанол - <10,0, керосин - 22, НСО - 45. Затем раствор пропускали через две последовательно соединенные камеры фильтрпрессного электролизера с трехмерным графитовым катодом, где осуществляли электроэкстракцию благородных металлов при габаритной плотности тока 60 А/м² и скорости циркуляции электролита 2,0 м³/(м²·ч).

После двухстадийной электрохимической обработки с промежуточной фильтрацией, раствор содержал: золото, серебро, родий - <1 мг/л, палладий - 1,3 мг/л, платину - 2,9 мг/л и иридий - 3,8 мг/л, ТБФ и октанол в растворе не обнаружены, керосин - 12 мг/л, НСО - 36 мг/л.

Остальные примеры приведены в таблице.

Приведенные примеры показывают, что созданный способ характеризуется высокой степенью извлечения благородных металлов из растворов, образующихся при экстракционном разделении платиновых металлов, содержащих органические вещества и очистки растворов от неблагородных примесей. Кроме того, при электрохимической обработке существенно снижается концентрация токсичных органических веществ ТБФ и НСО в сбросных растворах.

Формула изобретения

1. Способ выделения благородных металлов из солянокислого раствора, включающий электрохимическую обработку раствора и осаждение благородных металлов на трехмерном проточном катоде из графитового материала, отличающийся тем, что обработке подвергают водный раствор после экстракционной переработки благородных металлов и ведут ее при катодной плотности тока 1500 - 2000 А/м² и напряжении 8 - 12 В.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку раствора ведут в течение 0,5 - 1,5 ч.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед обработкой раствор нейтрализуют до остаточной кислотности 20 - 30 г/л HCL.

РИСУНКИ

Рисунок 1