Способ получения платинохлористоводородной кислоты

 

Изобретение относится к области химии благородных металлов и может быть использовано для получения соединений платины, в частности платинохлористоводородной кислоты. Способ включает растворение металлической платины в царской водке при нагревании с получением раствора платинохлористоводородной кислоты. Металлическую платину используют в виде порошка с размером частиц 30-150 мкм. Растворение ведут при перемешивании. Вначале перемешивание ведут со скоростью 60-80 об/мин, и нагревание осуществляют до 60-65°С. Затем скорость перемешивания увеличивают до 300-400 об/мин, а температуру нагревания - до 80-90°С. После этого перемешивание ведут со скоростью 50-60 об/мин и нагревание осуществляют до 55-65°С. Затем проводят выпаривание раствора в вакуумной выпарной установке при 45-55°С и остаточном давлении 0,1-0,2 атм. Прямое извлечение платины из порошка составляет 99,2-99,3%, растворение проходит всего за 3,5-4,0 ч. Количество выбросов оксидов азота уменьшается. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области химии благородных металлов и может быть использовано для получения соединений платины, в частности платинохлористоводородной кислоты.

Платинохлористоводородная кислота (ПХВК) или гексахлорплатиновая кислота является одним из основных соединений платины, используемых для синтеза других соединений платины и получения практически важных технологических растворов.

Кислота не устойчива, на воздухе расплывается. При ее выпаривании и прокаливании образуется губчатая платина.

Известен способ получения платинохлористоводородной кислоты, основанный на восстановлении суспензии гексахлорплатината аммония раствором гидрата гидразина при 50-100°С в течение 1-10 ч (см. патент RO 116389, C 01 G 55/00, 30.01.2001).

Недостатком способа является необходимость использования уже готового соединения платины - гесахлорплатината аммония, а также применение весьма токсичного соединения - гидрата гидразина.

Основным способом получения платинохлористоводородной кислоты является растворение металлической платины в смеси соляной и азотной кислот - царской водке по реакции

Наиболее близким к предложенному является способ получения платинохлористоводородной кислоты, согласно которому металлическую платину растворяют при кипячении в царской водке (100 г Pt, 300 мл НСl, 100 мл НNО₃). Азотную кислоту добавляют постепенно, небольшими порциями. После растворения металла из раствора удаляют НNO₃, добавляя избыток концентрированной НСl при неоднократном выпаривании раствора на водяной бане. Затем сухой остаток H ₂[PtCl₆]·6Н₂О несколько раз обрабатывают кипящей водой и вновь выпаривают на водяной бане. Для получения кристаллов H₂[PtCl₆]·6H ₂O концентрированный раствор кислоты помещают в вакуумный эксикатор над Н₂SO₄ или СаО (см.: Синтез комплексных соединений металлов платиновой группы: Справ. /Под ред. И.И.Черняева. М.: Наука, 1964, с.94-95).

Недостатком этого способа является большой расход соляной и азотной кислот, значительные выбросы вредных оксидов азота, т.к. процесс проводят при кипячении и с отгонкой азотной кислоты. С выделяющимися оксидами азота и каплями кислоты в газовую фазу переходит часть платины, которая теряется, т.е. прямое извлечение платины в кислоту относительно низкое.

Задачей изобретения является создание такого способа получения платинохлористо-водородной кислоты, результатом которого является повышение прямого извлечения платины, увеличение скорости процесса и снижение количества вредных выбросов.

Для решения этой задачи в способе получения платинохлористоводородной кислоты, включающем растворение металлической платины в царской водке при нагревании с получением раствора платинохлористоводородной кислоты с последующим выпариванием раствора, металлическую платину используют в виде порошка с размером частиц 30-150 мкм, растворение ведут при перемешивании, причем вначале перемешивание ведут со скоростью 60-80 об/мин и нагревание осуществляют до 60-65°С, затем скорость перемешивания увеличивают до 300-400 об/мин, а температуру нагревания до 80-90°С, а после этого перемешивание ведут со скоростью 50-60 об/мин, и нагревание осуществляют до 55-65°С.

Кроме того, способ отличается тем, что выпаривание раствора ведут в вакуумной выпарной установке при 45-55°С и остаточном давлении 0,1-0,2 атм.

Сущность способа заключается в том, что при растворении платины в виде порошка процесс проходит значительно быстрее, чем при растворении кусковой платины. Причем, если размер частиц порошка менее 30 мкм (например платиновая чернь), то частицы платины находятся в растворе в виде мелкой взвеси. Растворение сопровождается интенсивным газовыделением, и частицы платины уносятся из раствора вместе с каплями кислоты и газовыми выбросами оксидов азота. Если размер частиц порошка платины превышает 150 мкм, то частицы оседают на дно, т.к. платина обладает высокой плотностью. Это затрудняет перемешивание порошка и снижает скорость гетерогенной реакции растворения.

Проведение процесса растворения с оптимальным режимом перемешивания перемешиванием позволяет ускорить процесс, т.к. реакция проходит во всем ее объеме, а не только с поверхности.

Осуществление растворения вначале при перемешивании со скоростью 60-80 об/мин и нагревании до 60-65°С позволяет осуществить растворение мелкой фракции порошка платины с размером частиц 30-50 мкм, которые составляют 20-30% от массы всего порошка. При этом относительно низкая скорость перемешивания и температура процесса не позволяют образовываться значительному количеству оксидов азота, которые уносят мелкие частицы платины, т.е. снижают прямое извлечение.

После растворения мелких частиц порошка, которое контролируют по исчезновению бурого газа над поверхностью раствора, начинают растворяться более крупные частицы. Для увеличения скорости процесса, а также для исключения оседания частиц скорость перемешивания увеличивают до 300-400 об/мин, а температуру увеличивают до 80-90°С.

По мере растворения размер частиц уменьшается, возрастает интенсивность газовыделения. Для того чтобы исключить унос платины с оксидами азота, скорость перемешивания вновь уменьшают до 50-60 об/мин, а температуру до 55-65°С.

Затем проводят выпаривание раствора в вакуумной выпарной установке при 45-55°С и остаточном давлении 0,1-0,2 атм.

Выпаривание при температуре выше 55°С и остаточном давлении ниже 0,1 атм может привести к разложению ПХВК до металлической платины. При выпаривании при температуре ниже 45°С и остаточном давлении выше 0,2 атм - мала скорость упаривания.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

1000 г порошка платины размером 40-150 мкм загружают в реактор. Затем подают 4,5 кг соляной кислоты (плотность 1,19 г/см³) и 1,5 кг азотной кислоты (плотность 1,34 г/см³). Включают нагрев и мешалку. После достижения температуры 65°С скорость мешалки устанавливают 80 об/мин. Процесс растворения мелкой фракции ведут в течение 1,0 ч. Затем поднимают температуру раствора до 80°С и увеличивают скорость перемешивания до 300 об/мин. Через 1,5 ч, когда крупные частицы порошка платины растворились и достигли размера 30-40 мкм, вновь снижают температуру до 55°С и скорость перемешивания до 60 об/мин. Растворение закончилось через 1,5 ч. Получен раствор платинохлористоводородной кислоты с концентрацией 207 г/л. Раствор упаривают до кристаллического состояния в вакуумной выпарной установке при температуре 48°С и остаточном давлении 0,1 атм. Прямое извлечение платины из порошка в ПХВК составляет 99,3%, растворение проходит всего за 4,0 ч.

Пример 2.

1000 г порошка платины размером 30-150 мкм загружают в реактор. Затем подают 4,5 кг соляной кислоты (плотность 1,19 г/см³ ) и 1,5 кг азотной кислоты (плотность 1,34 г/см³). Включают нагрев и мешалку. После достижения температуры 60°С скорость мешалки устанавливают 60 об/мин. Процесс растворения мелкой фракции ведут в течение 1,0 ч. Затем поднимают температуру раствора до 90°С и увеличивают скорость перемешивания до 400 об/мин. Через 1,4 ч, когда крупные частицы порошка платины растворились и достигли размера 25-35 мкм, вновь снизили температуру до 60°С и скорость перемешивания до 50 об/мин. Растворение закончилось через 1,0 ч. Получен раствор платинохлористоводородной кислоты с концентрацией 207,6 г/л.

После упаривания в вакуумной установке при 55°С и остаточном давлении 0,2 атм получен раствор ПХВК, содержащий 265,0 г/л платины.

Прямое извлечение платины из порошка в раствор составляет 99,2%, растворение проходит всего за 3,4 ч.

Таким образом, создан способ, позволяющий быстро, с минимальными потерями платины получать платинохлористоводородную кислоту. Способ позволяет сократить количество вредных выбросов.

Формула изобретения

1. Способ получения платинохлористо-водородной кислоты, включающий растворение металлической платины в царской водке при нагревании с получением раствора платинохлористо-водородной кислоты и последующее выпаривание раствора, отличающийся тем, что металлическую платину используют в виде порошка с размером частиц 30-150 мкм, растворение ведут при перемешивании, причем вначале перемешивание ведут со скоростью 60-80 об/мин и нагревание осуществляют до 60-65°С, затем скорость перемешивания увеличивают до 300-400 об/мин, а температуру нагревания до 80-90°С, а после этого перемешивание ведут со скоростью 50-60 об/мин и нагревание осуществляют до 55-65°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выпаривание раствора ведут в вакуумной выпарной установке при 45-55°С и остаточном давлении 0,1-0,2 атм.

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 08.07.2006

Извещение опубликовано: 10.06.2007        БИ: 16/2007

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 08.07.2008

Извещение опубликовано: 27.06.2010        БИ: 18/2010

---