Способ переработки отработанных платинорениевых катализаторов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких и благородных металлов. Способ включает растворение платины и рения соляной кислотой, обработку раствора в две ступени гидроксидом натрия на первой ступени с образованием частиц Pt(OH)₄ и тиосульфатом натрия на второй ступени с образованием частиц ReS₂. Обработку раствора реагентами проводят в присутствии в нем целлюлозных волокон с образованием твердых продуктов реакций в виде композиционных материалов, состоящих из целлюлозных волокон с иммобилизированными ими частицами Pt(OH)₄ и ReS₂ при их химическом осаждении. Выделение композиционных материалов из жидкой фазы на ступенях проводят методом напорной флотации. Техническим результатом изобретения является снижение расхода реагентов, упрощение процесса, обеспечение возможности проведения процесса в непрерывном режиме. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к гидрометаллургии редких и благородных металлов, в частности, к технологиям переработки отработанных платинорениевых катализаторов.

Известен способ переработки отработанных платинорениевых катализаторов, включающий растворение платины и рения 1,5М-ным раствором соляной кислоты, нагревание полученного раствора до 90-100°C. Далее в раствор медленно, непрерывно и равномерно подают расчетную массу водного раствора тиосульфата натрия с образованием пульпы. Ее греют 10-15 мин, охлаждают, отстаивают и отделяют осадок сульфидов и других соединений платины и рения от маточного раствора. Соотношение масс реагента и растворенных платины и рения 15-23 мас.ч. на 1 мас.ч. металлов (RU, 2440429, C22B 11/00, 61/00, 3/44, опубл. 20.01.2012 г.).

К недостаткам способа следует отнести значительные затруднения при обработке осадка, большой расход реагента, необходимость нагрева раствора, выделение металлов в виде их смеси, периодичность процесса.

Новыми техническими результатами от использования предлагаемого изобретения являются снижение расхода реагентов, упрощение процесса, раздельное получение соединений платины и рения и их раздельную переработку, обеспечение возможности проведения процесса переработки в непрерывном режиме.

Указанные результаты достигаются тем, что в способе переработки отработанных платинорениевых катализаторов, включающем растворение платины и рения 1,5М-ным раствором соляной кислоты с получением кислого раствора платины и рения, обработку раствора в реакторе реагентом из ряда, содержащего тиосульфат натрия, с образованием химическим осаждением продуктов реакций в виде диспергированных в жидкой фазе практически нерастворимых частиц соединений платины и рения из ряда, содержащего сульфид рения, отделение частиц соединений от жидкой фазы, согласно изобретению ряд реагентов дополнительно содержит гидроксид натрия, ряд нерастворимых соединений дополнительно содержит гидроксид платины, обработку раствора реагентом проводят в две ступени гидроксидом натрия на первой и тиосульфатом натрия на второй ступени в присутствии в растворе на каждой из них диспергированных целлюлозных волокон с образованием продуктов реакций в виде дисперсий частиц композиционного материала (КМ), состоящего из целлюлозных волокон с иммобилизованными ими мелкодисперсными частицами гидроксида платины на первой ступени и сульфида рения на второй при их химическом осаждении, при этом выделение частиц КМ проводят на каждой ступени напорной флотацией с получением флотошламов. В качестве целлюлозных волокон используют фибриллированные целлюлозные волокна (ФЦВ), содержащие, в мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной на более 0,63 мм, при этом целлюлозные волокна в растворе присутствуют в количестве 50-200 мг/дм раствора. Композиционные материалы утилизируют.

ФЦВ с указанными выше характеристиками обладают уникальными свойствами. Одно из них - высокая способность к иммобилизации (сорбированию) в водной среде различных минеральных частиц в момент их химического осаждения, при этом их сорбционная емкость также очень велика. Второе свойство - волокна в водной среде без перемешивания в 15-20 сек образуют флоккулы и затем хлопья. Отдельные волокна и эти образования из них хорошо удерживают мелкие пузырьки воздуха и легко флотируются к поверхности воды в соответствующем аппарате и образуют устойчивый слой флотошлама (ФШ).

Этим свойством в полной мере обладают и частицы КМ. Важно также, что при отделении КМ от жидкой фазы нет необходимости использовать какие-либо вещества в качестве коагулянтов, флоккулянтов, флотоагентов.

Волокна в хлористые растворы платины и рения при получении дисперсий следует подавать (в предпочтительных вариантах) в количестве 50-200 мг/дм³, в зависимости от концентрации извлекаемого иона, а количество осаждаемого на волокнах нерастворимого соединения этого иона в виде мелкодисперсных частиц не должно превышать 350 мас.ч. на 100 мас.ч. волокон. При более высоком соотношении возникают затруднения при обезвоживании флотошлама.

КМ, выводимые из процесса в виде ФШ, легко утилизировать с получением платины и рения в виде металлов.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят дисперсию ФЦВ с указанными выше характеристиками с концентрацией, например, 2%. Готовят также растворы NaOH и Na₂S₂O₃ и 1,5М-ную HCl.

Отработанный платинорениевый катализатор обрабатывают раствором 1,5М-ной HCl с образованием жидкой фазы в виде раствора хлоридов платины и рения. Металлы в растворе могут содержаться в количестве 100-400 мг/дм³ каждый.

Раствор обрабатывают реагентами с использованием установки непрерывного действия, блок-схема которой изображена на рис.1.

В смеситель 1 подают с заданной объемной скоростью раствор и заданное количество ФЦВ, смесь перемешивают с получением дисперсии ФЦВ с заданной концентрацией. Дисперсию направляют в реактор 1, в который подают также раствор NaOH в количестве, стехиометрически равном содержанию в растворе свободной HCl и ионов платины. В результате реакций нейтрализуется кислота и химически осаждаются частицы Pt(OH)₄, которые сорбируются волокнами с образованием суспензии первого КМ. Ее подают в сатуратор 1, насыщают воздухом при давлении 2-3 атм и направляют во флотатор 1. В этом аппарате взвешенные частицы КМ флотируются к поверхности воды и образуют ФШ. Его выводят и направляют на утилизацию. Осветленную жидкую фазу, содержащую хлориды рения и натрия, подают в смеситель 2, диспергируют в ней заданное количество ЦВ и получают вторую дисперсию ЦВ. Ее направляют в реактор 2, в который подают Na₂S₂O₃ в количестве, стехиометрически равном содержанию в жидкой фазе ионов рения. В результате реакций получают суспензию второго КМ, состоящего из ФЦВ с сорбированными ими химическим осаждением частицами ReS₂. Суспензию направляют в сатуратор 2, затем во флотатор 2 и получают второй ФШ. Его выводят на утилизацию. Осветленная вода содержит только NaCl.

Следующие примеры иллюстрируют выполнение способа. Во всех примерах используют дисперсию ФЦВ с концентрацией 2%, растворы NaOH и Na₂S₂O₃ с концентрацией 5%.

Пример 1. Отработанный катализатор 1,5M-ной HCl и получают кислый раствор Pt и Re с их содержанием по 100 мг/дм³. В смеситель 1 подают раствор и дисперсию ФЦВ и получают дисперсию с содержанием волокон 100 мг/дм³. Ее из смесителя направляют в реактор 1, в который подают раствор NaOH в количестве, стехиометрически равном содержанию в дисперсии свободной кислоты и ионов Pt. В результате реакций образуется суспензия из их продуктов в виде КМ, состоящая из ФЦВ с иммобилизованными ими при химическом осаждении частицами Pt(OH)₄ и растворов хлорида Re и NaCl. Суспензию направляют в сатуратор 1, насыщают воздухом и подают во флотатор 1. Образующийся ФШ выводят из установки и направляют на утилизацию, а жидкую фазу, не содержащую ионов Pt, направляют в смеситель 2. В него подают ФЦВ с получением дисперсии с концентрацией волокон 100 мг/дм³. Ее направляют в реактор 2, в который подают также Na₂S₂O₃ в количестве, стехиометрически равном содержанию в растворе ионов Re. В результате реакций на второй ступени получают суспензию частиц КМ, состоящего из ФЦВ с иммобилизованными ими частицами ReS₂. Суспензию направляют в сатуратор 2, далее во флотатор 2. Образующийся флотошлам направляют на утилизацию. Сухие вещества первого флотошлама содержат, в расчете на 100 мг ФЦВ, 134,8 мг Pt(OH)₄, второго шлама - 134,4 мг ReS₂.

Пример 2. В отличие от условий примера 1, получают и обрабатывают раствор хлоридом Pt и Re извлекают из раствора с их содержанием по 400 мг/дм³, а дисперсию готовят с содержанием ФЦВ 150 мг/дм³. КМ на первой ступени обработки содержит, в расчете на 100 мг ФЦВ, 359 мг Pt(OH)₄ и 358,4 мг ReS₂ - на второй ступени.

Пример 3. В отличие от условий примера 1, получают и обрабатывают раствор хлоридом Pt и Re извлекают из раствора с их содержанием 50 мг/дм³, а дисперсию готовят с содержанием ФЦВ 50 мг/дм³. КМ на первой ступени обработки содержит, в расчете на 100 мг ФЦВ, 134,8 мг Pt(OH)₄ и 134,4 мг ReS₂ - на второй ступени.

1. Способ переработки отработанных платинорениевых катализаторов, включающий растворение платины и рения 1,5М-ным раствором соляной кислоты с получением кислого раствора платины и рения, обработку раствора в реакторе реагентом из ряда, содержащего тиосульфат натрия, с образованием химическим осаждением продуктов реакций в виде диспергированных в жидкой фазе практически нерастворимых частиц соединений платины и рения из ряда, содержащего сульфид рения, отделение частиц соединений от жидкой фазы, отличающийся тем, что ряд реагентов дополнительно содержит гидроксид натрия, ряд нерастворимых соединений дополнительно содержит гидроксид платины, обработку раствора реагентом проводят в две ступени, гидроксидом натрия на первой и тиосульфатом натрия на второй ступени, в присутствии в растворе на каждой из них диспергированных целлюлозных волокон с образованием продуктов реакций в виде дисперсий частиц композиционного материала, состоящего из целлюлозных волокон с иммобилизованными ими мелкодисперсными частицами гидроксида платины на первой ступени и сульфида рения на второй при их химическом осаждении, при этом выделение частиц композиционного материала проводят на каждой ступени напорной флотацией с получением флотошламов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве целлюлозных волокон используют фибриллированные целлюлозные волокна, содержащие, мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что целлюлозные волокна в растворе присутствуют в количестве 50-200 мг/дм³ раствора.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что композиционные материалы утилизируют.