СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области электрохимического получения металлов из расплавленных солей, в частности благородных металлов.

Изобретение может быть использовано в цветной металлургии для извлечения и аффинажа благородных металлов.

Известен способ электролитического рафинирования палладия и его сплавов в водных растворах (Заявка Японии №5.358.25, C25C 1/20, заявл. 08.07.71 г., опубл. 14.10.78 г.) [1].

Однако для электролиза водных растворов характерны низкие скорости процесса и рафинированный металл получается невысокого качества (хрупкий, наводороженный).

Известен способ электрохимического рафинирования платины от железа в расплаве хлористых солей (R.H.Atkinson. Trans. Farad. Soc., 26, 496, (1930)) [2]. Рафинирование проводилось в открытой ванне в хлоридном расплаве KCl-NaCl-LiCl, содержащем около 3 вес.% платины, при температуре 500°C. В качестве анода использовалась загрязненная платина, содержащая 2,41 вес.% железа. Катодный осадок платины после рафинирования содержал 0,5 вес.% железа. Таким образом, в указанном способе не удалось достичь полной очистки платины от примесей неблагородных металлов. Одну из возможных причин этого авторы видят в загрязнении осадка шламом.

Наиболее близким по применяемым режимам электролиза к предлагаемому изобретению является способ электрохимического осаждения иридия из расплавленных солей (авт. свид-во СССР №502979, заявл. 12.07.74, опубл. 15.02.76, авторов А.Н.Барабошкина, Н.А.Салтыковой, А.А.Куранова, Е.В.Пальгуева, П.Н.Сюткина, Н.И.Тимофеева "Способ электрохимического осаждения иридия) [3].

Осаждение иридия осуществляется из расплава хлористых солей калия, натрия и цезия при температуре 400-850°C, катодной плотности тока 0,001-0,1 А/см² и парциальном давлении хлора над расплавом 0,001-1 атм. Указанные режимы электролиза применимы при использовании чистого незагрязненного иридиевого анода и расплавленного электролита, не содержащего ионов других металлов кроме иридия и щелочных металлов. Однако эти условия являются недостаточными для рафинирования иридия от неблагородных металлов. При использовании в качестве анода благородного металла, содержащего примеси неблагородных металлов, при тех режимах электролиза на катоде не удается получить чистый иридий (пример 1).

Цель настоящего изобретения - рафинирование благородных металлов от примесей неблагородных металлов (вольфрам, железо, медь, никель и т.д.).

Поставленная цель достигается следующим образом.

В качестве электролита используют расплавленную смесь хлоридов щелочных металлов, содержащую 1-10 вес.% платинового металла. Электролиз проводят при катодной плотности тока 0,01-0,2 А/см² в герметично закрываемом электролизере. В качестве анода используют рафинируемый благородный металл, содержащий примеси неблагородных металлов как в виде сплавов, так и механических смесей. При заданном составе загрязненного металла в электролизер загружают в качестве анодного материала такое его количество, подбираются такие концентрации ионов благородного металла в электролите и объем электролита, чтобы отношение количества примесей неблагородных металлов в аноде (в г-атомах) к общей массе ионов благородного металла в расплаве (в г-ионах) было не более 0,4. Приведенное соотношение может также поддерживаться добавлением в ходе электролиза электролита с высокой концентрацией ионов благородного металла.

В случаях, когда отношение количества примесей неблагородных металлов в аноде к общей массе ионов благородного металла в расплаве становится больше 0,4, наблюдается соосаждение неблагородного металла вместе с благородным, т.е. эффективной очистки от неблагородного металла не происходит. Поддержание указанного соотношения (не выше 0,4) обеспечивает высокую степень очистки благородных металлов от примесей неблагородных при максимально возможной скорости процесса.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1: Электролиз вели в 500 г расплава хлоридов калия, натрия цезия (24,5; 30,0:45,5 мол.% соответственно), содержащего 2 вес.% иридия, при 550°C и катодной плотности тока 0,1 А/см².

Анодом служил загрязненный иридиевый лом весом 520 г, содержащий 1,7 вес.% вольфрама, 0,4 вес.% железа, 0,1 вес.% меди,

Был получен катодный осадок иридия с примесями вольфрама 0,87 вес.%.

Пример 2: Электролиз вели в расплаве KCl-NaCl-CsCl, содержащем 5 вес.% иридия, весом 5 кг, с анодом из слитка весом 1,2 кг, состоящим из 96,2 вес.% иридия, 3 вес.% вольфрама, 0,2 вес.% меди, 0,3 вес.% никеля, 0,2 вес.% железа, 0,1 вес.% хрома, при соотношении количества примесей неблагородных металлов в аноде к общему количеству ионов иридия в расплаве, равном 0,4, при 570°C и катодной плотности тока 0,13 А/см²,катодный иридий содержал 0,02 вес.% вольфрама, остальные примеси были в виде следов по данным спектрального анализа.

Пример 3: В 200 г расплава KCl-NaCl-CsCl, содержащего 4 вес.% рутения, с анодом из загрязненного рутения весом 500 г, содержащего 0,6 вес.% вольфрама вели электролиз при 580°C и катодной плотности тока 0,09 А/см². Отношение количества вольфрама в аноде к общему количеству ионов рутения в расплаве было равно 0,12. На катоде осажден чистый рутений, примеси спектральным анализом не обнаружены.

Пример 4: В герметичном промышленном электролизере проводили рафинирование 20,5 кг загрязненного лома иридия, содержащего 0,6 вес.% вольфраме, 0,1 вес.% меди, 0,04 вес.% железа. Электролиз вели в 28 кг расплава хлоридов калия, натрия, цезия, содержащего 1,9 вес.% иридия при 580°C и катодной плотности тока 0,04 А/см². Отношение количества примесей в аноде к общему количеству ионов иридия в расплаве было равно 0,38. По данным спектрального анализа, рафинированный иридий примесей не содержал.

Предлагаемый способ дает возможность производить аффинаж с большой скоростью. Например, в одном небольшом электролизере на катоде площадью 10-15 дм² может быть в сутки осаждено 5-10 кг чистого иридия. Такая скорость процесса значительно превосходит скорость известных гидрометаллургических способов. Большая скорость рафинирования означает сокращение цикла рафинирования, т.е. ускоряется оборачиваемость благородных металлов. Ускорение оборота в связи с дефицитом благородных металлов приобретает особенно важное значение.

На основании заявляемого способа разработана опытно-промышленная малостадийная электрохимическая технология рафинировании благородных металлов, которая выгодно отличается от существующей многостадийной и длительной технологии. Использование предлагаемого способа существенно упрощает аппаратурно-технологическую схему. Способ осуществляется в электролизере простой конструкции и не требует многих дорогостоящих уникальных установок как существующие технологии. Простота и высокая скорость процесса приводят к значительному уменьшению трудоемкости процесса. Кроме того, малостадийность электрохимической технологии рафинирования благородных металлов и использование электролизера закрытого типа обуславливают малые потери благородных металлов в процессе рафинирования.