Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВСКРЫТИЯ РУТЕНИЕВОГО КОНЦЕНТРАТА

Способ вскрытия рутениевого концентрата относится к области цветной металлургии, в частности к аффинажу благородных металлов.

Начальной стадией разделения благородных металлов и последующего их аффинажа является вскрытие сырья. Наиболее сложно перевести в раствор концентраты с высоким содержанием металлов-спутников платины. Немаловажно также в процессе вскрытия сырья сконцентрировать металлы в минимальном объеме удобных для последующей переработки растворов. Одним из известных и используемых на практике способов вскрытия «спутниковых» концентратов является термообработка их смеси с пероксидом натрия и последующее растворение полученного продукта.

Известен способ переведения металлов-спутников платины в раствор [1], включающий их термообработку при температуре 973 К с добавлением пероксида и карбоната натрия с последующим выщелачиванием соединений рутения и осмия в воде, а затем иридия и родия в соляной кислоте. Основным недостатком этого способа является то, что рутений при выщелачивании не концентрируется в одном промпродукте, а распределяется между щелочным и солянокислым растворами. Кроме того, за счет высокой температуры термообработки образуется расплав шихты, в результате возникают большие затруднения с отделением охлажденных продуктов термообработки от поверхности контейнерного материала.

Известен способ вскрытия концентрата металлов-спутников платины [2], включающий его сплавление с добавкой 3-5-кратного избытка пероксида натрия при постепенном повышении температуры до (500-600)°С и последующее растворение продуктов термообработки в разбавленной соляной кислоте. Недостатками способа являются: нерациональный расход реагента - пероксида натрия; получение трудновыгружаемого застывшего расплава; бурное взаимодействие щелочного продукта при его растворении в соляной кислоте.

Известен способ вскрытия концентрата, содержащего металлы-спутники платины [3], включающий его термообработку в железных противнях при массовом соотношении пероксида натрия к концентрату 0.8-2.0 и постепенном повышении температуры до 500-600°С с последующей обработкой образовавшегося промпродукта в воде, а затем растворением в соляной кислоте. Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят в качестве прототипа. Недостатки этого способа следующие. В процессе термообработки рутения с пероксидом натрия образуются оксидные соединения, в которых рутений находится в различных степенях окисления. При последующей обработке спека в воде с Ru⁶⁺ в виде [RuO₄]^2- переходит в раствор, a Ru⁴⁺ в форме гидратированного диоксида остается в осадке. Причем, чем выше массовая доля рутения в исходном концентрате, тем больше его концентрация в растворе после растворения спека. Таким образом, не удается сконцентрировать данный металл в одном промпродукте. Если же водный раствор не отделять, а сразу обрабатывать соляной кислотой, то создается высокая солевая насыщенность, что затрудняет дальнейшую переработку таких растворов.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение указанных в прототипном способе недостатков.

Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе вскрытия концентрата, включающем термообработку его в смеси с пероксидом натрия в железных противнях при массовом соотношении пероксида натрия к концентрату 0.8-2,0 и постепенном повышении температуры до 500-600°С, последующую обработку продукта термообработки в воде и растворение в соляной кислоте с переводом и концентрированием рутения в хлоридном растворе, после обработки продукта термообработки в воде полученную пульпу обрабатывают восстановителем, в качестве которого используют Na₂SO₃ или С₂Н₅OН, до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала, равного минус 100-200 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения, полученный осадок отделяют от образовавшегося водного щелочного раствора и подвергают его растворению в соляной кислоте.

Сущность способа заключается в следующем. При термообработке шихты, состоящей из концентрата и пероксида натрия, рутений образует соединения типа

MeO₂·nNa₂O и MeO₃·nNa₂O. Специально проведенные опыты показали, что при обработке таких промпродуктов водой большая часть рутения переходит в осадок в виде гидратированного оксида (RuO₂·nH₂O). Однако рутений, находящийся в степени окисления 6⁺, образует рутенатный комплекс [RuO₄]^2- и переходит в раствор. Причем с повышением массовой доли рутения в концентрате возрастает и его концентрация в растворе и может достигать 10-15 г/л. Оксид натрия в результате взаимодействия с водой превращается в NaOH и остается в растворе. Полученную пульпу обрабатывают восстановителем до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала, равного минус 100-200 мВ (относительно хлорсеребряного электрода сравнения). При этом находящийся в растворе Ru (VI) восстанавливается до Ru (IV) и в виде гидратированного оксида переходит в осадок. При значении потенциала больше минус 100 мВ не достигается полнота осаждения рутения. Снижение потенциала меньше минус 200 мВ влечет за собой непроизводительный расход реагентов. После обработки восстановителем осадок отделяют от образовавшегося водного раствора щелочи и растворяют в соляной кислоте. Отделение осадка от щелочного раствора проводят с такой целью. Во-первых, в качестве побочного продукта получают водный раствор гидроксида натрия, который может быть использован как реагент на других технологических операциях. Во-вторых, значительно сокращается расход соляной кислоты на последующей операции переведения рутения в хлоридный раствор. Кроме того, если осадок не отделять от щелочного раствора, а сразу пульпу обрабатывать соляной кислотой, то впоследствии возникают проблемы технологического порядка с переработкой полученного раствора из-за большой солевой насыщенности в нем.

ПРИМЕР 1

Для вскрытия взяли рутениевый концентрат, содержащий, %: Rh-0.7; Ru-92.3; Fe-3.4; Cu-2.2; Ni-1.6.

Несколько проб такого концентрата массой 10 г каждая зашихтовали с пероксидом натрия при массовом соотношении пероксида натрия к концентрату, равном 0,8-2,0. Шихту поместили в железные противни, нагрели до температуры 570°С и выдержали при такой температуре в течение 2 часов. Затем противни охладили, продукты термообработки перенесли в стаканы, залили водой, перемешали в течение 60 минут, обработали восстановителем до различных значений окислительно-восстановительного потенциала и отфильтровали. Нерастворимый остаток обработали соляной кислотой, прогрели в течение 60 минут, охладили, отфильтровали. Нерастворимый остаток высушили и взвесили. Определили содержание платиновых металлов: в растворах методом эмиссионно-связанной плазмы (ICP), а в нерастворимом остатке методом спектрального анализа. Результаты представлены в таблице.

Литература

1. Ю.А.Котляр, М.А.Меретуков. Металлургия благородных металлов. Учебное пособие. М., АСМИ, 2002, с.389.

2. С.И.Гинзбург, Н.А.Езерская, И.В.Прокофьева и др. Аналитическая химия платиновых металлов. М., Наука, 1972, стр.25-26.

3. Патент №2268315 (Россия). Способ вскрытия концентрата спутников платины./ Ильяшевич В.Д., Павлова Е.И., Ходюков Б.П.