СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РУТЕНИЯ
RUTHENIUM EXTRACTION METHOD

Изобретение относится к химико-металлургическому производству металлов платиновой группы, а именно к экстракционному извлечению рутения.
Технологический процесс экстракционного извлечения рутения из водных растворов включает операции: экстракцию рутения раствором три-н-бутилфосфата (ТБФ) в керосине, промывку экстракта, реэкстракцию рутения и регенерацию (промывку) экстрагента.
Из общедоступной литературы известно, что при разделении продуктов деления урана производят экстракцию нитрозо-тринитратного комплекса рутения раствором ТБФ в керосине, а реэкстракцию осуществляют 15N азотной кислотой. [Звягинцев О.Е., Колбин Н.И., Рябов А.Н., Автократова Т.Д., Горюнов А.А. Химия рутения. - М.: Наука, 1965. - С.275.].
Недостатком применения этого способа-аналога в производстве металлов платиновой группы является сложность переработки азотнокислого реэкстракта при дальнейшем аффинаже рутения.
Известен способ реэкстракции рутения из ТБФ, включающий экстракцию и реэкстракцию, в котором экстракт, содержащий рутений, медь и никель, предварительно промывают раствором соляной кислоты для удаления из него меди и никеля, а рутений реэкстрагируют раствором каустической соды [Патент РФ №2195431. Способ реэкстракции рутения из ТБФ. Смирнов П.П., Ходюков Б.П., Бацанов С.А., опубл. 27.12.2002.]. Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят в качестве прототипа.
Основным недостатком способа-прототипа является использование для промывки экстракта раствора соляной кислоты, что приводит к образованию солянокислого промывного раствора, в который переходит 4% уже извлеченного из исходного раствора рутения. Это приводит к снижению прямого извлечения рутения в реэкстракт. Для сокращения потерь рутения промывной раствор направляют на головные операции подготовки растворов к экстракции совместно с исходными растворами, что приводит к увеличению объема перерабатываемых растворов, загрузки оборудования и расхода реагентов. Другим негативным последствием использования для промывки раствора соляной кислоты является ее экстракция органическим раствором и перенос на стадию реэкстракции. Это приводит к необходимости использовать при реэкстракции избытка щелочи.
Как следует из описания способа-прототипа, при реэкстракции применяется раствор каустической соды, содержащий 100 г/л NaOH. При такой концентрации щелочи в растворе происходит образование устойчивой водно-органической эмульсии обратного типа. В составе эмульсии свыше 50% реэкстрагента уносится на стадию регенерации (промывки) экстрагента, что приводит к непроизводительному увеличению расхода щелочи. Разрушению эмульсии способствует увеличение полярности органического раствора за счет применения полярного растворителя или увеличения концентрации ТБФ в органическом растворе до 70%. Однако в этом случае увеличивается совместная с рутением экстракция платины, что приводит к усложнению аффинажа рутения и снижению извлечения платины в рафинат.
Для разрушения эмульсии на стадии регенерации экстрагента (промывка после реэкстракции) приходится использовать раствор соляной кислоты с концентрацией до 200 г/л, что оказывает негативное влияние на последующую экстракцию рутения. При избытке кислоты в органическом растворе извлечение рутения из исходных нитритных растворов в экстракт снижается с 85-95% до уровня менее 80%, что приводит к прямым потерям рутения на участке. При невысокой концентрации рутения (менее 1 г/л) в исходном нитритном растворе извлечение из него рутения в экстракт снижается еще в большей степени и составляет 50-60%.
Предлагаемый способ направлен на получение технического результата, заключающегося в повышении прямого извлечения рутения в реэкстракт и сокращении затрат на переработку растворов.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что экстракт промывают водой, промывной раствор присоединяют к раствору, поступающему на экстракцию, а рутений реэкстрагируют раствором карбоната натрия.
Сущность предлагаемого способа состоит в том, что никель и медь экстрагируются из исходного нитритного раствора раствором ТБФ в виде нейтральных комплексов по сольватному механизму, вследствие чего их эффективная отмывка из органического раствора может осуществляться водой. Применение на стадии реэкстракции раствора карбоната натрия вместо раствора каустической соды в значительной степени снижает устойчивость водно-органической эмульсии, что способствует ускорению разделения фаз и уменьшению переноса реэкстракта на стадию регенерации (промывки) экстрагента.
Использование воды вместо кислоты для промывки экстракта позволяет предотвратить экстракцию кислоты, а следовательно, сократить концентрацию и расход щелочи на стадии последующей реэкстракции рутения. Дополнительным преимуществом водной промывки экстракта является то, что промывной раствор, имеющий нейтральное значение pH, можно присоединять к исходному раствору без изменения его характеристик. При этом отмытый рутений возвращается на стадию экстракции, а другие примеси переходят в рафинат и направляются на финишные операции аффинажа.
Пример осуществления способа
На лабораторной противоточной экстракционной установке, состоящей из 6 камер экстракции, 4 камер промывки, 5 камер реэкстракции и 2 камер отмывки экстрагента, провели экстракцию рутения из нитритного раствора, содержащего 10,325 г/л платины; 10,56 г/л палладия; 235 мг/л рутения; 282 мг/л никеля и 8 мг/л меди. Установлены следующие расходы реагентов:
исходный раствор
0,5 л/ч
органический раствор
0,5 л/ч
1 промывной раствор (вода)
0,02 л/ч
реэкстрагент (50 г/л Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>)
0,05 л/ч
2 промывной раствор (80 г/л HCl)
0,015 л/ч
Для установления стационарного режима экстракции через установку пропущено 50 л исходного раствора, после чего взяты пробы рафината, реэкстракта и 2 промывного раствора. Исходный раствор и продукты опыта анализировали методом ИСП.
Результаты проведенного эксперимента приведены в таблице.
Таблица
Распределение элементов по продуктам переработки
Наименование раствора
Расход, л/ч
Содержание, г/л
Pt
Pd
Cu
Ni
Ru
Исходный раствор
0,5
10,325
10,56
0,008
0,282
0,235
Рафинат
0,52
9,84
10,04
0,004
0,270
0,0085
Реэкстракт
0,05
0,906
1,186
0,011
0,006
2,257
2 промывной раствор
0,015
0,03
0,01
0,08
0,01
0,01
Распределение, %
Рафинат
99,1
98,9
54,3
99,6
3,8
Реэкстракт
0,9
1,1
14,4
0,2
96,1
2 промывной раствор
-
-
31,3
0,2
0,1
Как видно из приведенных данных, при установленном режиме работы экстракционной установки прямое извлечение рутения в реэкстракт составляет 96,1%. Рассчитанное извлечение рутения из экстракта в реэкстракт превышает 99,9%. Платина, палладий и никель преимущественно переходят в рафинат, медь распределяется между рафинатом, реэкстрактом и вторым промывным раствором.
При длительной эксплуатации экстракционной установки выпадения твердых осадков, препятствующих разделению фаз, не наблюдалось. Переработка полученных растворов известными способами происходила без осложнений.