×
17.06.2023
223.018.800c

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПАЛЛАДИЯ ИЗ ПОРОШКОВОЙ СИСТЕМЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ПАЛЛАДИЙ, ДРУГИЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к извлечению палладия при переработке порошковых систем, содержащих неблагородные металлы и неметаллы. Способ выделения палладия из порошковой системы, содержащей палладий, другие металлы и их соединения, заключается в добавлении к порошковой системе концентрированной азотной кислоты для растворения палладия, с последующей нейтрализацией полученного раствора водным раствором аммиака. Образующиеся после нейтрализации осадки гидроксидов неблагородных металлов формируют замораживанием при температуре не выше минус 20°С, после оттаивания осадки отделяют фильтрованием и восстанавливают палладий из фильтрата. Полученный порошок палладия промывают и сушат. Обеспечивается улучшение полноты извлечения и химической чистоты получаемого порошка палладия, сокращение трудоемкости операции отделения раствора с палладием и отсутствие дополнительного химического загрязнения палладия. 2 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к извлечению палладия при переработке порошковых систем, содержащих неблагородные металлы и неметаллы (например, титан, алюминий, железо, никель, бор и пр.), способные при взаимодействии с используемыми реагентами образовывать гелеобразные осадки гидроксидов.

Известен способ переработки гидроксидных осадков аффинажа палладия (патент РФ №2207390; МПК С22В 11/00; С22В 3/10; опубликован 27.06.2003). Способ включает прокаливание осадков и последующую их обработку для извлечения благородных металлов. Прокаливание осадков проводят на стальном противне при температуре 830-870°С, а обработку осадков ведут вскрытием путем жидкофазного хлорирования с переводом благородных металлов в раствор.

Недостатком этого способа является использование хлорсодержащих реагентов для перевода палладия в раствор, так как от хлора в извлеченном палладии достаточно трудно избавиться химическими методами.

Задача предлагаемого способа заключается в полном и легком отделении раствора, содержащего ионы палладия, от аморфных осадков гидроксидов металлов.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего способа, заключается в следующем:

- сокращается трудоемкость операции отделения раствора с палладием от осадка;

- достигается более высокая химическая чистота получаемого впоследствии порошка палладия.

Для решения указанной задачи и достижения технического результата заявляется способ выделения палладия из порошковой системы, содержащей палладий, другие металлы и их соединения. Способ заключается в добавлении к порошковой смеси концентрированной азотной кислоты для растворения палладия, с последующей нейтрализацией полученного раствора. Образующиеся после растворения в кислоте, а затем нейтрализации раствором аммиака, осадки гидроксидов неблагородных металлов формируют замораживанием при температуре не выше минус 20°С, после оттаивания раствор палладия отфильтровывают и восстанавливают из него палладий. Полученный порошок промывают и сушат.

Технический результат достигается за счет того, что при добавлении к порошкообразной смеси азотной кислоты происходит образование нитрата палладия и других металлов, содержащихся в исходном материале. При нейтрализации азотнокислого раствора палладия водным раствором аммиака из смеси с другими металлами и неметаллами образуются осадки гидроксидов металлов, имеющие аморфный характер, и описываемые в общем виде формулой МехОу×n(H2O). Данные соединения гидрофильны, представляют собой гелеобразную массу, которая практически не поддается фильтрованию под вакуумом и центрифугированию. При замораживании такой массы происходит разрушение структуры гидроксидных оболочек веществ, а после оттаивания отстоявшийся осадок приобретает зернистую структуру и легко поддается фильтрованию, что позволяет выделить палладий достаточно полно.

Без проведения замораживания отделение осадка занимало достаточно много времени, использовалась центрифуга, проводилось многократное промывание осадка и отделение его методом центрифугирования.

Таким образом, при введении стадии замораживания, было достигнуто достаточно полное извлечение раствора, содержащего ионы палладия, сокращена трудоемкость операций отделения растворенного палладия от сложных осадков, и при последующем восстановлении палладия достигалась удовлетворительная химическая чистота палладия.

На фиг. 1. представлена принципиальная схема процесса регенерации палладия из порошковых систем и продуктов высокотемпературного воздействия.

На фиг. 2 представлены фотографические изображения, иллюстрирующие отделение осадков, содержащих гидроксиды металлов, после размораживания раствора, где:

а) - нейтрализованный раствор после II-й стадии: ионы Pd[NH3]4+2 и осадок гидроксидов металлов;

б) - замороженный раствор с осадком после III-й стадии;

в) - оттаявший раствор после III-й стадии.

Для регенерации палладия из смеси с другими компонентами использовали метод селективного растворения палладия в концентрированной азотной кислоте и дальнейшего восстановления муравьиной кислотой палладия из раствора азотно-аммиачного комплекса:

Pd + 4HNO3 → Pd(NO3)2 + 2NO2↑+2H2O

Pd(NO3)2 + 4(NH3⋅H2O) → [Pd(NH3)4](NO3)2 + 4H2O

[Pd(NH3)4]2+ + HCOOH → Pd↓ + 4NH3↑ + CO2↑ + H2

Исходным материалом для извлечения палладия являлись многокомпонентные смеси в виде порошка, спрессованных заготовок, а также образцов после высокотемпературного воздействия.

Рассмотрим стадии, показанные на фиг. 1:

I стадия - растворение палладия из многокомпонентных смесей. Растворение палладия проводится в концентрированной азотной кислоте при нагревании раствора до температуры кипения, добавление соляной кислоты при растворении минимально и необходимо для активации процесса растворения. На данной стадии процесса получают раствор нитрата палладия красновато-коричневого цвета с черным осадком нерастворенных компонентов порошковой системы.

II стадия - нейтрализация раствора и перевод нитрата палладия в азотнокислый аммиачный комплекс. Для этого в охлажденный продукт, полученный после первой стадии, добавляется раствор аммиака с концентрацией 25 масс. %. Нейтрализация проводится при контроле рН, значение данного показателя должно находиться в интервале от 6,5 до 7,5.

III стадия - формирование осадка. На данной стадии процесса проводится замораживание раствора с осадком при температуре не выше минус 20°С (температура определяется возможностью полного замораживания раствора с осадком, чем выше концентрация солей в жидкой фазе, тем ниже должна быть температура) с последующим оттаиванием. Приведенные экспериментальные данные получены после замораживания при температуре минус 40°С.

IV стадия - фильтрование и промывание осадка. Фильтрование и промывание осадка проводится под вакуумом с использованием мембранного химического насоса и двойных фильтров «синяя лента».

V стадия - осаждение палладия. Процесс осаждения палладия проводится при температуре плюс 70°С и перемешивании раствора со скоростью 1250 об./мин. Восстановителем палладия является муравьиная кислота.

VI стадия - фильтрование и промывание порошка палладия. Фильтрование осажденного порошка палладия проводится под вакуумом, аналогично IV стадии процесса. Порошок промывается большим количеством дистиллированной воды и просушивается в сушильном шкафу при температуре 110°С в течение не менее 6 часов.

На фиг. 2 представлены изображения, иллюстрирующие отделение гидроксидных осадков после размораживания раствора.

Суть процессов, происходящих на стадии «замораживание - оттаивание» состоит в том, что гидратные оболочки гидроксидов металлов, образующих трудно фильтруемые осадки, при замораживании разрушаются, и после оттаивания осадок приобретает зернистую структуру. Фильтрование осадков с использованием мембранного химического насоса протекает быстро, осадок легко промывается, его объем по сравнению с осадком, отделенным методом центрифугирования без стадии замораживания, уменьшается приблизительно в десять раз.

Полнота извлечения палладия является одной из основных характеристик разработанной технологии регенерации палладия.

На начальном этапе работ в процессе регенерации отсутствовала третья стадия - стадия формирования осадка при замораживании. Полученный на второй стадии раствор с осадком разделяли с помощью центрифугирования, а затем фильтровали с применением вакуумного насоса. Однако структура осадков была такова, что значительное количество палладия оставалось в отходах. После высыхания осадков на их поверхности выкристаллизовывалась соль лимонно-желтого цвета [Pd(NH3)4](NO3)2. В таблицах 1 и 2 представлены результаты нескольких опытов по извлечению палладия как без замораживания растворов с осадком, так и со стадией замораживания.

Введение в процесс регенерации стадии формирования осадка позволило значительно повысить степень извлечения палладия. После высыхания поверхность осадков остается чистой, без кристаллов соли нитрата палладия.

Изменение состава отходов подтверждено результатами спектрального анализа на лазерном анализаторе LEA-S500. Так, проведение оценки содержания палладия в отходах до и после введения стадии с замораживанием, показало, что после введения стадии формирования осадка посредством его замораживания с последующим оттаиванием, содержание палладия в отходах уменьшилось в 5-6 раз.

Контроль чистоты получаемого порошка палладия проводили по следующим показателям:

1) Анализ металлических примесей (Ag, Al, Au, Са, Со, Cr, Cu, Fe, Ir, Mg, Mn, Ni, Pb, Pt, Rh, Ru, Sb, Si, Sn, Ti, Zn).

Анализ проводили методом атомно-эмиссионного спектрального анализа (АЭСА) с возбуждением проб в аргоновой индукционной высокочастотной плазме на приборе Activa M. Анализ содержания углерода проводили методом ИК-спектрометрии после сжигания пробы палладия в токе кислорода на анализаторе ELTRA CS-2000.

2) Анализ газообразующих примесей O2, N2, Н2.

Анализ проводили на анализаторе ELTRA ONH-2000: содержание кислорода определяли методом ИК-спектрометрии; содержание азота и водорода - с помощью детектора по теплопроводности после плавления образцов в высокочастотной индукционной печи.

3) Исследование поглотительной способности водорода получаемым порошком палладия.

Измерение количества поглощаемого водорода получаемым материалом проводили волюмометрическим методом.

В таблице 3 представлены результаты определения примесей, металлических и газообразующих, в порошках палладия нескольких партий, полученных из материала после регенерации по вышеизложенной технологии, а также палладия промышленного производства (исходного).

Результаты проведенных исследований показывают незначительное увеличение содержания отдельных металлических примесей, кремния и газообразующих примесей (кислорода, азота и водорода) в материалах, полученных по лабораторной технологии, по сравнению с образцом порошка палладия, полученным на заводе-изготовителе в промышленных масштабах.

Увеличение содержания газообразующих примесей и углерода связано с технологическими особенностями разработанной технологии регенерации порошка палладия. Известно, что адсорбированная влага на поверхности платиновых металлов, и палладия в частности, способствует поглощению значительного количества газов. При осаждении палладия из водных растворов на поверхности частиц остаются адсорбированные газы, но, как видно из данных таблицы 3, в незначительном количестве.

В таблице 4 представлены экспериментальные значения поглотительной способности, как исходного палладия (его заводской партии), так и порошков палладия, полученных предлагаемым способом. Измерения проводились в одинаковых условиях (давление водорода, объем, температура). Каждое приведенное в таблице значение является средним по результатам двух параллельных измерений.

Как видно из данных таблицы 4, величина поглотительной способности не зависит от способа изготовления порошка палладия. Образцы промышленного изготовления (содержание палладия 99,96%), так же как и образцы порошка палладия, полученные после регенерации по предложенной технологии (содержание основного вещества не менее 99,5%), имеют близкие значения поглотительной способности по водороду (расхождения результатов не превышают погрешности измерения).

Способ выделения палладия из порошковой системы, содержащей палладий, другие металлы и их соединения, заключающийся в добавлении концентрированной азотной кислоты к порошковой системе для растворения палладия, с последующей нейтрализацией полученного раствора водным раствором аммиака, образующиеся после нейтрализации осадки гидроксидов неблагородных металлов формируют замораживанием при температуре не выше минус 20°С, после оттаивания осадки отделяют фильтрованием, восстанавливают палладий из фильтрата, полученный порошок палладия промывают и сушат.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-50 of 678 items.
27.06.2015
№216.013.585b

Устройство для инициирования

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в конструкциях воспламенительных устройств для инициирования горения различных веществ в герметичном объеме, в частности при инерционных воздействиях в процессе срабатывания устройства. Устройство для инициирования содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554160
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.58ed

Способ оценки микромеханических характеристик локальных областей металлов

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для прогнозирования свойств металлов и сплавов. Сущность: подбирают образцы одной марки стали, термообработанные при разных режимах. Внедряют индентор в произвольную зону образца, пошагово увеличивают нагрузку в заданном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554306
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.590c

Узкополосный кольцевой волоконный лазер

Узкополосный кольцевой волоконный лазер состоит из диода накачки, элемента Пельтье и кольцевого однонаправленного резонатора. Указанный резонатор включает активное волокно, делитель излучения, поляризационный циркулятор, волоконно-оптический изолятор и спектральный уплотнитель с линейной частью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554337
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a63

Способ регулирования температурного уровня контурной тепловой трубы

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к контурным тепловым трубам (КТТ), и может быть использовано для термостабилизации различных теплонагруженных объектов. В способе регулирования температурного уровня контурной тепловой трубы путем автоматически регулируемого теплового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554680
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5b9e

Контактный датчик

Изобретение относится к средствам инициирования, а именно к реакционным контактным датчикам. Контактный датчик содержит проводник в виде провода, уложенного зигзагообразно между слоями из диэлектрического материала. Проводник уложен в пазы, выполненные в одном из слоев. Слои выполнены из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554995
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5c69

Стенд для градуировки акселерометров

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к стендам поверочным для градуировки акселерометров с использованием более точных средств измерения. Стенд для градуировки акселерометров содержит тензометрическое устройство с градуируемым акселерометром, тензодатчиками и бойком, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555198
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5fc3

Пожарный клапан

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для защиты рабочих емкостей от избыточного давления при возникновении пожара, например для аварийного перекрытия систем трубопроводов. Пожарный клапан с входным и выходным отверстиями содержит установленные во внутренней полости корпуса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556056
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.08.2015
№216.013.6f85

Способ переработки отработавшего ядерного топлива

Изобретение относится к средствам переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). В заявленном способе разрушенные при рубке ТВЭЛов таблетки оксидного отработавшего ядерного топлива подвергают растворению при нагревании в водном растворе нитрата железа(III) при мольном отношении железа к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560119
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.7253

Способ очистки жидких радиоактивных отходов

Изобретение относится к способу очистки жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Заявленный способ предусматривает дозированное введение в кубовый остаток ЖРО перекиси водорода, обработку кубового остатка УФ-излучением ксеноновой лампы, микрофильтрацию с отделением шлама, содержащего радиоактивный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560837
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.72a7

Устройство для калибровки датчиков импульсного давления

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к калибровке датчиков импульсного давления методом создания импульсного давления в гидравлической камере. Устройство для калибровки датчиков импульсного давления содержит основание, на котором горизонтально закреплен подвижный подпор, на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560921
Дата охранного документа: 20.08.2015
+ добавить свой РИД