СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРА РОДИЯ ОТ ПРИМЕСЕЙ
METHOD FOR PURIFICATION OF RHODIUM SOLUTION FROM IMPURITIES

Способ очистки раствора родия от примесей относится к гидрометаллургии благородных металлов, в частности к аффинажному производству металлов платиновой группы (МПГ) и может быть использован для удаления примесей из раствора родия.
Хлоридные растворы родия образуются при растворении гексанитрородиата аммония в растворе соляной кислоты. Содержание примесей МПГ в хлоридном растворе родия может колебаться в широком диапазоне от 0.5-1 до 10-30 г/л. Полученные растворы, содержащие примеси МПГ и неблагородных металлов, выпаривают и направляют на очистку от примесей. После очистки от примесей растворы родия подаются на получение готовой продукции - родий в порошке. Выделенные в отдельный продукт примеси МПГ переходят на аффинаж металлов платиновой группы.
В частности, для очистки растворов используется способ отделения платины, палладия и иридия от родия экстракцией трибутилфосфатом (ТБФ) из хлоридных растворов [Золотов Ю.А., Иофа Б.З., Чучалин Л.К. Экстракция галогенидных комплексов металлов. М., "Наука", 1973, стр. 158, 159, 207, 21].
Согласно способу для окисления МПГ водный раствор перед экстракцией обрабатывают перекисью водорода, экстрагированные компоненты из органической фазы реэкстрагируют концентрированными азотной или бромистоводородной кислотами.
Способ отделения МПГ имеет ряд недостатков, в частности, низкое извлечение иридия и сложность последующего извлечения МПГ из реэкстрактов.
Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому решению является способ отделения платины, палладия и иридия от родия экстракцией ТБФ из хлоридных растворов, согласно которому водный раствор перед экстракцией выпаривают до содержания родия 60-100 г/л, обрабатывают окислителем и проводят экстракцию трибутилфосфатом платины, палладия и иридия. Из органической фазы экстрагированные компоненты реэкстрагируют раствором соляной кислоты, содержащим 5-10 г/л НС1. [Пат. РФ №2219262, Способ отделения платины, палладия и иридия от родия экстракцией ТБФ, Смирнов П.П., Ходюков Б.П., Темеров С.Α., Бацанов С.Α., Горевая О.Н., Плечкина СИ., БИ №35, 2003 г.]. Этот способ выбран в качестве прототипа.
Основным недостатком способа-прототипа является то, что при коллективной экстракции МПГ из растворов с высоким содержанием примесей МПГ происходит снижение извлечения МПГ, в первую очередь, палладия и платины, что приводит к снижению степени очистки раствора родия.
Еще одним недостатком является то, что получаемые реэкстракты характеризуются низким содержанием МПГ и требуют длительного цикла переработки (упаривание растворов), что приводит к существенному увеличению продолжительности аффинажа металлов платиновой группы.
Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ, заключается в расширении диапазона содержания примесей платины, палладия, иридия в растворах родия, поступающих на экстракционную очистку и сокращении продолжительности аффинажа металлов платиновой группы без снижения качества экстракционной очистки.
Заданный технический результат достигается тем, что в способе очистки раствора родия от примесей, включающем выпаривание исходного хлоридного раствора родия до установления концентрации родия в растворе более 60 г/л, окисление раствора, экстракцию примесей МПГ трибутилфосфатом и их реэкстракцию раствором соляной кислоты, согласно изобретению, в выпаренный раствор родия добавляют хлорид аммония, полученный осадок отделяют от раствора, проваривают в растворе соляной кислоты и направляют на аффинаж металлов платиновой группы.
При этом хлорид аммония добавляют в раствор из расчета 1,5-2,5 кг на 1 кг суммы платины, палладия и иридия (Pt+Pd+Ir) в растворе, осадок проваривают в растворе соляной кислоты с концентрацией более 180 г/л НСl. Раствор после проварки осадка направляют на выпаривание совместно с исходным хлоридным раствором родия.
Сущность способа заключается в том, что раствор родия окисляют с целью перевода МПГ в степень окисления +4. При добавлении в окисленный раствор родия, содержащий более 3,0 г/л суммы (Pt+Pd+Ir), хлорида аммония из расчета 1,5-2,5 г на 1 г суммы (Pt+Pd+Ir) образуется осадок труднорастворимых солей (хлораммонийные соединения МПГ) согласно уравнениям (1-3).
В результате примеси МПГ извлекаются из раствора до содержания по сумме (Pt+Pd+Ir) менее 3,0 г/л перед экстракцией, что позволяет получить родий соответствующего качества из очищенного экстракцией раствора. Использование хлорида аммония в качестве реагента при осаждении хлороаммонийных соединений МПГ обусловлено тем, что при этом в раствор не вводятся анионы, которые могут оказать влияние на экстракцию. В частности, при добавлении сульфатов в раствор может увеличиться экстракция родия, а при добавлении нитратов возможно образование нитрозокомплексов платины и иридия, что приведет к снижению их извлечения и степени очистки раствора родия. Установленный диапазон расхода хлорида аммония является оптимальным. При увеличении расхода хлорида аммония свыше 2,5 г на 1 г суммы (Pt+Pd+Ir) увеличивается переход родия в осадок хлораммонийных соединений МПГ. Снижение расхода хлорида аммония до величины менее 1,5 г на 1 г суммы (Pt+Pd+Ir), приводит к снижению полноты осаждения МПГ из растворов.
Поскольку процесс осаждения МПГ из хлоридного раствора родия в виде труднорастворимых соединений сопровождается частичным переходом родия в осадок хлораммонийных соединений МПГ, осуществляют селективное выщелачивание родия из осадка путем его проваривания в растворе соляной кислоты с концентрацией более 180 г/л. При использовании раствора соляной кислоты с концентрацией менее 180 г/л наблюдается увеличение перехода МПГ в раствор.
Осаждение МПГ в форме труднорастворимых комплексных солей (хлораммонийные соединения МПГ) позволяет, сократить продолжительность аффинажа за счет прямого вовлечения осадка в цикл аффинажа металлов платиновой группы.
Осуществление предполагаемого изобретения иллюстрируется примерами 1 и 2.
3
Исходный раствор родия, содержащий примеси МПГ выпаривают до плотности более 1,4 г/см, окисляют до значения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), равного (1000±50) мВ (относительно хлорсеребряного электрода). Состав полученного раствора приведен в таблицах 1 и 2 примеров.
Полученный раствор разделяют на 2 части, одну из которых направляют на экстракцию в соответствии с прототипом (пример 1), вторую часть направляют на переработку по заявляемому способу (пример 2).
Пример 1 (прототип)
Полученный ранее раствор в количестве 300 л направляют на экстракцию на противоточной экстракционной установке. Противоточная экстракционная установка, состоящая из 5 камер экстракции, 2 камер промывки экстракта, 2 камер отмывки экстракта от кислоты и 5 камер реэкстракции, работает в стационарном режиме при следующих расходах реагентов:
полученный раствор
50,0 л/ч
органический раствор
100,0 л/ч
1-й промывной раствор (вода)
5,0 л/ч
2-й промывной раствор (вода)
10,0 л/ч
реэкстрагент (5 г/л НС1)
40,0 л/ч
1-й промывной раствор добавляют к полученному ранее раствору непосредственно в экстракционной установке, 2-й промывной раствор добавляют к реэкстракту. В результате переработки 300 л исходного раствора образовывается 330 л рафината и 300 л реэкстракта.
Результаты эксперимента приведены в таблице 1.
Таким образом, при экстракции из полученного раствора по способу прототипа, получен богатый по родию рафинат, содержащий 3230 мг/л суммы (Pt+Pd+Ir). Извлечение из концентрированных по МПГ растворов снизилось в сравнении с заявленными показателями прототипа: иридия - на 5,7%, платины - на 7,3%, палладия - на 19,3%. Полученный рафинат отправляют на стадию дополнительной очистки от примесей МПГ.
Пример 2
Полученный раствор в количестве 300 л нагревают до температуры (85±5)°С и добавляют 28 кг кристаллического аммония хлористого. Пульпу перемешивают в течение 1 ч, после чего охлаждают до 45°С, обрабатывают раствором хлората натрия до значения ОВП (1000±25) мВ, перемешивают в течение 30 мин. и отфильтровывают на нутч-фильтре. Получают 53,4 кг осадка, который направляют на операцию проварки, и 300 л отфильтрованного раствора, который направляют на экстракционную очистку. Условия экстракции были теми же, что и в примере 1. В результате переработки 300 л исходного раствора экстракцией образовывается 330 л рафината и 300 л реэкстракта.
Готовят 200 л раствора, содержащего 200 г/л соляной кислоты. В раствор загружают 53,4 кг полученного осадка, включают перемешивание, нагревают пульпу до температуры (85±5)°С, далее вводят раствор хлората натрия до ОВП (1000±25) мВ и перемешивают в течение 1 ч, после чего охлаждают и отфильтровывают на нутч-фильтре. Получают 30,3 кг осадка, который направляют на аффинаж металлов платиновой группы и 180 л отфильтрованного раствора, который направляют на выпаривание.
Результаты эксперимента приведены в таблице 2.
Таким образом, при экстракции из раствора после предварительного осаждения платины, палладия и иридия, получают раствор родия (рафинат), содержащий 10 мг/л суммы (Pt+Pd+Ir). Полученный рафинат может быть направлен непосредственно на выделение родия совместно с исходным хлоридным раствором родия. Осадок непосредственно направляют на аффинаж металлов платиновой группы. В отличие от способа прототипа, согласно которому полученные рафинаты не пригодны для получения готовой продукции, а также для реэкстрактов требуется проведение длительных подготовительных операций.