СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРРЕНАТА АММОНИЯ
METHOD OF AMMONIUM PERRHENATE PREPARATION

Изобретение относится к области металлургии редких и благородных металлов, в частности к переработке отработанных платинорениевых катализаторов, и может быть использовано в технологии получения соединений рения при извлечении рения из катализаторов на носителях из оксида алюминия.
Катализаторы на носителях из оксида алюминия, содержащие платину и рений, широко используются в нефтехимической промышленности. Содержание платины и рения в различных марках катализаторов риформинга изменяется от 0,1 до 0,45%.
В процессе эксплуатации катализаторы постепенно теряют свою каталитическую активность и поступают в металлургическую промышленность на переработку с целью извлечения ценных компонентов, которые могут быть использованы в производстве новых катализаторов. При производстве новых катализаторов чаще всего применяют платинохлористоводородную кислоту и перренат аммония. Другой областью применения перрената аммония является получение металлического рения, который широко используется в радиоэлектронной промышленности и при производстве жаропрочных сплавов.
Характерной особенностью отработанных катализаторов является то, что они содержат, наряду с оксидом алюминия и благородными металлами, большое число различных химических элементов и их соединений, главным образом, Si, Mg, Ca, Fe, Cr, Mn, Ni, Co, Ti, Mo, Cu, сажистый углерод. Извлечение рения из этого материала и его очистка от перечисленных примесей представляет значительные трудности и сопряжена с большими материальными и трудовыми затратами.
Из общедоступной литературы известно, что извлечение рения из катализаторов, содержащих рений, может осуществляться его избирательным выщелачиванием разбавленным раствором серной кислоты. Извлечение рения в раствор достигает 80%. Концентрирование и очистку рения от примесей других элементов проводят путем его сорбции из раствора на слабоосновном анионите с последующей десорбцией раствором аммиака. [Блохин А.А., Мурашкин Ю.В., Плешков М.А., Крупенко И.Н., Шевцов А.В., Юрченко В.В. Ионообменное извлечение рения при переработке дезактивированных платинорениевых катализаторов. Цветные металлы. 2006 г., №5, с.58-61.]
В данном способе-аналоге проведено изучение сорбции рения из сернокислых растворов на различных слабоосновных анионитах. Установлено, что для извлечения рения лучшими емкостными и кинетическими характеристиками обладает анионит Purolite A-170. К недостаткам данного способа-аналога следует отнести отсутствие в нем операций выделения из аммиачных десорбатов перрената аммония и его очистки от сопутствующих примесей. В то же время, наличие платины в растворах селективного выщелачивания рения приводит к ее сорбции на анионите совместно с рением, последующей десорбции аммиачным раствором и, как следствие, попаданию платины в товарный перренат аммония. Этот факт приводит к ухудшению качества товарного продукта за счет снижения содержания в нем основного вещества, а также к увеличению безвозвратных потерь платины с кристаллическим перренатом аммония.
Известен способ получения перрената аммония, согласно которому производят сорбцию рения из сернокислого раствора на слабоосновном анионите, его десорбцию раствором аммиака, упаривание аммиачного раствора, кристаллизацию чернового перрената аммония с последующей очисткой чернового продукта его перекристаллизацией из водного раствора. [Лебедев К.Б., Розманов В.М., Меклер Л.И., Загородная А.Н., Егизаров А.А. Извлечение рения из промывной серной кислоты методом ионного обмена, разделение молибдена и рения. Сб. «Металлургия рения». М.: Наука, 1970 г., с.75-80.]
Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят в качестве прототипа.
Недостаток способа-прототипа состоит в том, что предлагаемые аниониты не позволяют получать перренат аммония нулевой марки после однократной перекристаллизации черновой соли. Для получения более чистого перрената аммония необходимо проводить повторную перекристаллизацию, что приводит к снижению выхода готовой продукции, увеличению потерь рения и затрат на его производство. Частично этот недостаток устранен в способе-аналоге, однако при извлечении рения из отработанных катализаторов примесь платины неизбежно попадает в очищенный перренат аммония. Эта примесь не может быть полностью удалена при повторной перекристаллизации, что приводит к безвозвратным потерям платины и снижению содержания основного вещества в готовой продукции. Для снижения содержания платины в перренате аммония требуется повторная сорбционная очистка, что приводит к увеличению материальных и трудовых затрат на его получение.
Предлагаемый способ направлен на получение технического результата, заключающегося в повышении качества перрената аммония за счет снижения содержания в нем примесей платины и неблагородных элементов.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что при перекристаллизации чернового перрената аммония из водного раствора в насыщенный при температуре 90-95°С раствор перрената аммония добавляют сульфит натрия, после чего раствор фильтруют от примесей и охлаждают для кристаллизации перрената аммония.
Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в водном растворе сульфита натрия платина образует комплексы, хорошо растворимые в воде, при последующем охлаждении раствора и кристаллизации перрената аммония из раствора платина остается в маточном растворе. Кроме того, ряд примесей (железо, медь, алюминий, молибден и др.) образует малорастворимые соединения, которые отделяются при горячем фильтровании насыщенного раствора. Таким образом, достигается снижение содержания платины и других примесей в готовой продукции и, соответственно, повышается качество кристаллического перрената аммония. Примеси платины, перешедшие в раствор, не попадают в получаемый перренат аммония, следствием чего является сокращение потерь платины с готовой продукцией.
Пример использования.
3
3
5 м сернокислого раствора, содержащего 10 г/л серной кислоты, 687 мг/л рения и 30,6 мг/л платины, пропустили через колонну, заполненную слабоосновным анионитом Purolite A-170. На выходе из колонны получено 5 м сернокислого раствора, содержащего 5 мг/л рения и 27,6 мг/л платины. Раствор направлен на извлечение платины цементацией. Извлечение рения из раствора на анионит составило 99,3%. Насыщенный рением анионит промыли водой и элюировали рений раствором аммиака. После упаривания аммиачного раствора его охладили до комнатной температуры и отфильтровали осадок чернового перрената аммония. Получено 10 л маточного раствора, содержащего 25 г/л рения и 400 мг/л платины, который направили на извлечение рения сорбцией, и 4627 г сухого чернового перрената аммония, результат анализа которого приведен в табл.Черновой перренат аммония направили на очистку перекристаллизацией тремя различными способами.
Способ А (прототип).
В 10 л дистиллированной воды при температуре 95°С и перемешивании растворили 1600 г чернового перрената аммония, полученный раствор отфильтровали от взвеси в кристаллизатор, где охладили до температуры 15°С. Выпавшие кристаллы перрената аммония отфильтровали на нутч-фильтре, промыли 1 л дистиллированной воды и высушили в сушильном шкафу при температуре 105°С. Получено 1416 г перрената аммония, состав которого приведен в табл., и 10 л раствора, содержащего 11,12 г/л рения и 132 мг/л платины. Раствор направлен на извлечение рения сорбцией.
Способ Б.
В 10 л дистиллированной воды при температуре 95°С и перемешивании растворили 1600 г чернового перрената аммония и 100 г безводного сульфита натрия, полученный раствор отфильтровали от взвеси в кристаллизатор, где охладили до температуры 15°С. Выпавшие кристаллы перрената аммония отфильтровали на нутч-фильтре, промыли 1 л дистиллированной воды и высушили в сушильном шкафу при температуре 105°С.
Получено 1503 г перрената аммония, состав которого приведен в табл., и 10 л раствора, содержащего 4,96 г/л рения и 239 мг/л платины. Раствор использован для перекристаллизации перрената аммония по «способу В».
Способ В.
В 10 л маточного раствора из «способа Б» при температуре 95°С и перемешивании растворили 1427 г чернового перрената аммония, полученный раствор отфильтровали от взвеси в кристаллизатор, где охладили до температуры 15°С. Выпавшие кристаллы перрената аммония отфильтровали на нутч-фильтре, промыли 1 л дистиллированной воды и высушили в сушильном шкафу при температуре 105°С. Получено 1367 г перрената аммония, состав которого приведен в табл., и 10 л раствора, содержащего 4,84 г/л рения и 443 мг/л платины. Раствор направлен на извлечение рения сорбцией.
Использование предлагаемого изобретения при получении перрената аммония из катализаторов, содержащих платину и рений, позволяет снизить затраты на очистку чернового перрената аммония, повысить его качество, а также снизить содержание платины в готовой продукции, а следовательно, ее потери в 10-100 раз.
Таблица 1
Результаты анализа проб перрената аммония
Наименование
Содержание, %
Черновой
Способ А
Способ Б
Способ В
K
0,0007
0,0009
0,0009
0,0007
Na
0,006
0,0008
0,0006
0,0005
Са
0,005
0,0001
0,00008
0,0001
Mg
0,006
0,0002
0,0001
0,0001
Al
0,49
0,0045
0,0002
0,0002
Fe
0,11
0,0005
0,0002
0,0002
Mn
0,005
0,0003
0,00001
0,00001
Cu
0,072
0,00003
0,00001
0,00002
Мо
0,04
0,05
0,0001
0,00004
Ni
0,093
0,00005
0,00002
0,00005
S
0,71
0,0023
0,0017
0,002
Р
-
0,0006
0,0001
0,0001
Si
-
0,0016
0,0002
0,0002
Pt
0,15
0,076
0,0006
0,0076
Re
68,3
69,32
69,41
69,41