Способ извлечения платиновых металлов из растворов аффинажного производства

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов, в частности к способам извлечения металлов сорбцией, и может быть использовано для извлечения платиновых металлов из отработанных растворов от аффинажа платины, а также при переработке сточных вод металлургических и химических производств. Способ включает сорбцию хлоридных растворов, содержащих металлы платиновой группы в динамическом режиме с использованием в качестве сорбента слабоосновного поликонденсационного анионита с матрицей на основе эпоксиполиамина, обработку насыщенного анионита концентрированной азотной кислотой с получением азотно-кислого раствора, содержащего платиновые металлы, который направляют на аффинаж платиновых металлов. При этом процесс сорбции осуществляют из хлоридных растворов, содержащих 0,5-3,0 моль/дм³ HCl, при пропускании раствора со скоростью не более 70 мл/ч/см² через слой сорбента в колонне с отношением диаметра слоя к его высоте, равным или большим 1:8. Способ обеспечивает практически полное извлечение платиновых металлов из растворов, сокращение операций и продолжительности проведения всего технологического цикла. Способ прост в осуществлении, экологически безопасен и может быть реализован в стандартных аппаратах. 3 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов, а именно к способам извлечения металлов сорбцией, и может быть использовано для извлечения платиновых металлов из отработанных растворов от аффинажа платины, а также при переработке сточных вод металлургических и химических производств.

Аффинаж платиновых металлов гидрометаллургическими методами предусматривает получение на различных стадиях технологического процесса больших количеств отработанных и промывных растворов с содержанием металлов платиновой группы (МПГ) от 20 до 2000 мг/л. В силу сложности извлечения незначительных количеств МПГ из данных растворов по причине высокого солевого фона (в первую очередь хлористого аммония) часто используют метод упаривания до "солей" и дальнейшей переработки традиционными методами.

Однако для этой технологии характерны значительные объемы токсичных испаряемых газов, низкий выход концентрата за счет перевода металлов в некондиционный продукт (низкоконцентрированные по MПГ соли) и высокие потери драгметаллов.

Применение сорбционной технологии устраняет вышеуказанные недостатки, обеспечивает эффективную и экологически безопасную переработку растворов с полным извлечением благородных металлов Известен способ отделения благородных металлов с помощью ионообмена (патент США 256187, С 22 В 3/24, НКИ 75-717, заявл. 12.11.1992 г., oп. 26.10.1993 г. , ИСМ 48-05-95). Способ включает сорбцию благородных металлов из хлоридных растворов с последующей их десорбцией раствором тиомочевины.

Недостатком известного способа является применение для десорбции тиомочевины, т. к. образующиеся тиомочевинные комплексы затрудняют последующую переработку растворов и выделение благородных металлов из элюата.

Известен способ получения концентрата благородных металлов (патент РФ 2042722, С 22 В 11/00, заявл. 15.02.1993 г., oп. 27.08.1995 г., БИ 24). Способ включает извлечение благородных металлов из промышленных растворов полимерным органическим сорбентом и последующую обработку насыщенного сорбента озолением вначале в токе водорода при температуре 300-400^oC, а затем в токе кислорода воздуха при температуре 800-900^oС. После разложения полимерной органической матрицы сорбента получают концентрат, содержащий благородные металлы, которые направляют на аффинажное производство.

Недостатком данного способа является выделение при термодеструкции сорбента токсичных органических соединений, что загрязняет окружающую среду и требует специальных способов их улавливания.

Известен способ извлечения платины и палладия из промышленных продуктов, содержащих платиновые металлы (патент РФ 2103394, С 22 В 11/00, заявл. 04.06.96 г., oп. 27.01.98 г., БИ 3).

Способ включает сорбцию МПГ из солянокислых растворов с содержанием соляной кислоты 0,5-0,4 моль/л с использованием в качестве сорбента силикагеля, модифицированного аллилтиомочевиной или фенилтиомочевиной в течение 10-20 мин с получением сорбента, содержащего платину и палладий. Способ осуществляется в статических условиях и обеспечивает селективность извлечения платиновых металлов.

Однако известный способ имеет следующие недостатки: - применяемый в способе сорбент не является универсальным и обеспечивает только извлечения платины и палладия, а родий при этом остается в растворе, и необходимы дополнительные операции для его извлечения; - использование тиомочевины в качестве модификатора приводит к увеличению сопротивления сорбента за счет выделения элементарной серы и снижение его сорбционной емкости по платиновым металлам; - способ предусматривает сорбцию из солянокислых растворов с низкой молярной концентрацией, поэтому в данном случае требуется дополнительная операция - разбавление, что приводит к большому объему вторичных растворов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ выделения платиновых металлов (патент РФ 2111272, С 22 В 11/00, заявл. 14.05.1997 г. , oп. 20.05.1998 г., БИ 14). Способ включает сорбционное извлечение платиновых металлов из растворов аффинажного производства и их десорбцию аммиакосодержащим раствором с последующим выделением из элюата концентрата платиновых металлов. В качестве сорбента используют сополимеры винилпиридина и дивинилбензола.

Однако данным способом сорбция платиновых металлов может быть осуществлена только из азотнокислых растворов и не применима для хлоридных растворов из-за низкой избирательной способности используемого сорбента.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка эффективной сорбционной технологии переработки отработанных растворов от аффинажа платины. Техническим результатом при осуществлении предлагаемой технологии является повышение степени извлечения платиновых металлов.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения платиновых металлов из растворов аффинажного производства сорбцией согласно изобретению сорбцию ведут из хлоридных растворов в динамическом режиме с использованием в качестве сорбента слабоосновного поликонденсационного анионита с матрицей на основе эпоксиполиамина с последующей деструкцией насыщенного анионита путем обработки концентрированной азотной кислотой, полученный азотнокислый раствор, содержащий платиновые металлы, направляют на аффинаж.

При этом процесс сорбции осуществляют при загрузке сорбента в колонну слоем с отношением диаметра слоя к его высоте, равным или большем 1:8.

Кроме того, сорбцию осуществляют при пропускании исходного раствора через слой сорбента со скоростью не более 70 мл/час/см².

При этом сорбцию проводят из хлоридного раствора, содержащего 0,5-3,0 моль/дм³ соляной кислоты.

Одним из отличий заявляемого способа от прототипа является проведение процесса в динамическом режиме, что значительно повышает сорбционную емкость по МПГ и, кроме того, обеспечивает наглядность процесса сорбции металлов на анионите, так как при этом ясно виден фронт сорбции (сорбент становится темным по сравнению с прозрачно светлым исходным состоянием). Эта особенность процесса значительно снижает временные затраты на обслуживание установки и материальные затраты на проведение аналитического контроля.

Проведенные исследования и анализ показали, что для данного вида растворов универсальным сорбентом, обеспечивающим максимальное извлечение МПГ, является слабоосновной поликонденсационный анионит с матрицей на основе эпоксиполиамина.

Этот сорбент в отличие от используемых в аналогах содержит эпоксиполиамины, которые увеличивают гидрофильность сорбента и тем самым существенно улучшают кинетику сорбционного процесса в отношении благородных металлов.

Серия экспериментов по выявлению зависимости удельной нагрузки раствора (объем раствора, протекающий в единицу времени через единичную площадь слоя) на динамическую объемную емкость - практически допустимый проскок, показала, что оптимальной скоростью пропускания исходного раствора через слой сорбента является не более 70 мл/ч/см² при отношении диаметра столба слоя сорбента к его высоте, равного 1:8. При увеличении удельной нагрузки раствора возрастает линейная скорость движения раствора относительно неподвижного зерна смолы, и ионы платины, палладия и родия не успевают продиффундировать в фазу смолы, что приводит к снижению емкостных характеристик ионита.

Заявляемый интервал концентрации исходного хлоридного раствора по НСl обоснован полнотой образования в сорбенте комплексных соединений, обеспечивающих максимальное извлечение МПГ из раствора.

Еще одним существенным отличием заявляемого технического решения от аналогичных является операция деструкции - обработка насыщенного платиновыми металлами анионита концентрированной азотной кислотой.

Обработка насыщенного анионита концентрированной азотной кислотой обеспечивает полное извлечение платиновых металлов в раствор за счет разложения полимерной матрицы сорбента. При этом металлы концентрируются в азотнокислом растворе, не содержащем усложняющего аффинаж МПГ солевого фона.

Полученный концентрированный по платине, палладию и родию азотнокислый раствор не требует специальной обработки и сразу направляется на аффинажное производство с целью получения МПГ.

Веским аргументом в пользу операции деструкции сорбента выступает невысокая стоимость используемой в заявляемом способе марки сорбента по отношению к стоимости МПГ. Экономически выгоднее для новых объемов растворов использовать свежую партию смолы, чем, например, проводить несколько дополнительных и трудоемких операций по десорбции и дальнейшему выделению МПГ из раствора и его обезвреживанию.

Приводим сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Объектом для испытаний служил отработанный раствор от осаждения гексахлороплатината аммония. Эксперименты проводились в динамических условиях в трех проточных, последовательно соединенных ионообменных колоннах с рабочим объемом 3,5 дм³.

В колонны загружали слабоосновной поликонденсационный анионит с матрицей на основе эпоксиполиамина и пропускали через него исходный раствор, содержащий 1,0 моль/дм³ соляной кислоты.

Отношение диаметра слоя анионита к высоте слоя составляло 1:8, скорость прохождения раствора через слой - 70 мл/ч/см². Сорбцию проводили до насыщения смолы платиноидами в первой колонке. Полнота насыщения сорбента определялась визуально. После этого первая колонка выводилась из процесса, при этом вторая колонка становилась первой и т.д.

Насыщенный металлами платиновой группы (платиной, палладием и родием) анионит разгружали и обрабатывали концентрированной азотной кислотой при комнатной температуре. Раствор от разложения смолы анализировали и передавали на стадию аффинажа для получения чистых платиновых металлов. Результаты испытаний представлены в таблицах 1 и 2.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает извлечение платиновых металлов из хлоридных растворов аффинажного производства и выгодно отличается от известных способов значительным сокращением количества операций и продолжительности проведения всего технологического цикла благодаря деструкции анионита. Предлагаемый способ прост в осуществлении, экологически безопасен и может быть реализован в стандартных аппаратах.

Формула изобретения

1. Способ извлечения платиновых металлов из растворов аффинажного производства, включающий сорбцию из хлоридных растворов, отличающийся тем, что сорбцию ведут из хлоридных растворов в динамическом режиме с использованием в качестве сорбента слабоосновного поликонденсационного анионита с матрицей на основе эпоксиполиамина, затем проводят деструкцией насыщенного анионита путем обработки концентрированной азотной кислотой и полученный азотно-кислый раствор, содержащий платиновые металлы, направляют на аффинаж.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют при загрузке сорбента в колонку слоем с отношением диаметра слоя к его высоте, равным или большим 1:8.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют при пропускании исходного раствора через слой сорбента со скоростью не более 70 мл/ч/см².

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбцию проводят из хлоридного раствора, содержащего 0,5-3,0 моль/дм³ соляной кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1