СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
ELECTROLYTIC REFINING OF NOBLE METALS

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].
2
Осаждение иридия осуществляется из расплава хлористых солей калия, натрия и цезия при температуре 400-850°C, катодной плотности тока 0,001-0,1 А/см 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.
2
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/см 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
2
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/см.
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.%.
2
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/см,катодный иридий содержал 0,02 вес.% вольфрама, остальные примеси были в виде следов по данным спектрального анализа.
2
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/см. 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.
2
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/см. 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.
2
Предлагаемый способ дает возможность производить аффинаж с большой скоростью. Например, в одном небольшом электролизере на катоде площадью 10-15 дм 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.