СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРЕБРА ИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ
METHOD OF EXTRACTING SILVER FROM PROCESS NITRATE SOLUTIONS

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для извлечения и регенерации серебра из азотнокислых растворов.
2+
Использование серебра в химической промышленности обусловлено, прежде всего, его каталитическими свойствами: серебро и его сплавы служат катализатором в неорганическом и органическом синтезе, в водных растворах серебро (Ag) используют для электрохимического растворения трудновскрываемых соединений. После проведения различных технологических операций содержание серебра в растворах (в том числе маточных и отходных) может достигать от нескольких миллиграммов до десятков граммов в литре. Отсюда, актуальной задачей является количественное выделение серебра из технологических растворов с целью его возвращение либо в «голову» процесса, либо для последующего выделения серебра в металлическом виде.
Из существующего уровня техники известен способ извлечения серебра из азотно- и сернокислых растворов, включающий сорбцию серебра на азотсеросодержащем органическом сорбенте [Патент RU 2076068, C01G 5/00, B01D 15/00, B01J 39/00, 27.03.1997]. Недостатками известного способа являются: статический режим проведения процесса, обуславливающий длительность установления сорбционного равновесия и, как следствие, всего процесса извлечения серебра; необходимость фильтрации для отделения сорбента; возможность проскока серебра в процессе сорбции; отсутствие данных по устойчивости и регенерации сорбента; степень извлечения серебра менее 92%.
Наиболее близким к заявленному способу является способ извлечения ионов серебра из низкоконцентрированных растворов азотнокислого серебра [Патент RU 2524038 C1, С22В 11/00, С22В 3/24, 27.07.2014] (прототип), включающий пропускание раствора через полимерное волокно для сорбции ионов серебра с последующим восстановлением серебра до металлического состояния раствором смеси аскорбиновой кислоты с глюкозой. К недостаткам данного способа следует отнести возможность проскока серебра при сорбции на хемосорбционном волокне; невозможность повторного использования (регенерации) сорбента; длительность и сложность процесса выделения серебра в твердом виде после сорбции.
Задачей данного изобретения является разработка технологически пригодного способа, позволяющего производить количественное извлечение и регенерацию серебра из технологических азотнокислых растворов.
Техническим результатом изобретения является достижение степени извлечения серебра до 99,99%.
Для достижения указанного технического результата в способе извлечения серебра из технологических азотнокислых растворов с использованием восстановителя извлечение проводят путем выделения серебра в виде твердой фазы на твердофазном платиновом катализаторе в динамическом режиме в термостатируемом аппарате колонного типа непрерывного действия с нижней подачей раствора при температуре 40-50°С.
В частном случае в качестве твердофазного катализатора используют платиновый катализатор, нанесенный на анионообменную смолу ВП-1АП, с массовым содержанием платины до 2%.
В частном случае в качестве твердофазного катализатора используют платиновый катализатор, нанесенный на силикагель АСКГ, с массовым содержанием платины до 2%.
В частном случае в качестве восстановителя используют гидразин-нитрат, поскольку он обладает достаточными для каталитической активации восстановительными свойствами и, кроме того, не является солеобразующим агентом, полностью может быть разрушен на твердофазном катализаторе с образованием простых продуктов, не загрязняющих растворы.
В частном случае при извлечении и регенерации серебра отношение диаметра насыпного слоя катализатора к высоте насыпного слоя в каталитической колонне составляет 1:5, что позволяет добиться максимальной эффективности работы катализатора.
2
2
Возможность осуществления заявляемого способа подтверждена исследованиями на изготовленной лабораторной каталитической колонне. Колонна представляет собой вертикальный термостатируемый аппарат с нижней подачей раствора, имеющий зону ламинарного движения потока, зону катализа, зону газоотделения. Зона катализа отсекается сетчатыми перегородками. Приготовленный катализатор засыпается через верхний загрузочный люк и уплотняется верхней сетчатой перегородкой. Объем порового пространства зернистого слоя катализатора при этом составляет 5,1-12,5% насыпного объема. Зона катализа представляет собой вертикальный цилиндрический столб, заполненный катализатором в отношении «диаметр/высота» 1:5 (возможно до 1:15). Катализатор представляет собой однородный по гранулометрическому составу пористый носитель (анионообменную смолу с размером зерна 0,1-0,7 мм или силикагель - 0,3-0,5 мм), имеющий площадь активной поверхности 2,0-35,0 м/г для ВП-1АП и 200-250 м/г для силикагеля, с нанесенным ультрадисперсным однородным слоем платины, являющимся катализатором количественного восстановления серебра на поверхности катализатора.
Предлагаемый способ реализуют в следующей последовательности: готовят катализатор путем пропитки смолы ВП-1АП (или силикагеля АСКГ) щелочным раствором гидроксида платины, помещают приготовленный катализатор в колонну, термостатируют колонну. Посредством дозирующего насоса подают исходный азотнокислый раствор, содержащий серебро и гидразин-нитрат, на каталитическую колонну, проводят процесс извлечения серебра. Раствор после каталитической колонны собирают порциями и анализируют на содержание серебра, азотной кислоты, гидразин-нитрата.
Полное удаление серебра (~100%) проводят при регенерации катализатора в режиме активации колонны путем пропускания 3-4М раствора азотной кислоты через зернистый слой при температуре 78°С и расходе 5-7 к.о./ч.
Пример 1.
Готовили платиновый катализатор, нанесенный на силикагель АСКГ с массовым содержанием платины до 2%. Исходный раствор подавали на каталитическую колонну (см. таблицу 1). Мольное соотношение гидразин-нитрата и серебра в растворе может составлять 4-7 к 1.
Время контакта исходного раствора с катализатором - 50-70 с. Температура процесса - 40°С. Расход исходного раствора - 7 колон. об./ч. Эксперимент проводили в указанной выше последовательности.
Степень извлечения серебра составила 99,99%. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.
Предлагаемый способ имеет следующие преимущества перед прототипом: непрерывность и высокая производительность процесса; высокая степень извлечения серебра из раствора - более 99,9%, а также возможность извлечения серебра из высокосолевого раствора; возможность регенерации катализатора.
Технический результат изобретения, а именно степень извлечения серебра из азотнокислых растворов до 99,99% позволяет судить о возможности внедрения изобретения (способа) как для доизвлечения из растворов микроколичеств серебра после отделения известными способами, так и для прямого извлечения серебра из технологических азотнокислых растворов.