Способ извлечения родия, рутения и палладия из азотнокислых растворов

Авторы патента:

Королев Владимир Алексеевич (RU)

Егорова Ольга Николаевна (RU)

Красников Леонид Владиленович (RU)

Корнейко Юлия Игоревна (RU)

Давыдова Полина Викторовна (RU)

C22B3/44 - химическими способами (C22B 3/26,C22B 3/42 имеют преимущество)

C22B11/00 - Получение благородных металлов

C01G55/00 - Соединения рутения, родия, палладия, осмия, иридия или платины

Владельцы патента RU 2762694:

Акционерное общество "Наука и инновации" (RU)

Изобретение относится к области гидрометаллургии платиновых металлов, в частности к методам регенерации металлов из растворенных отработанных катализаторов автомобильной и химической промышленности, из шламов электролитического рафинирования меди, и области переработки отработавшего ядерного топлива. Способ извлечения родия, рутения и палладия из азотнокислых растворов с концентрацией азотной кислоты до 5,0 моль/дм³ включает добавление к упомянутому азотнокислому раствору растворимой соли железа(III) и гексацианоферрата(II) калия в количествах, обеспечивающих мольное соотношение гексацианоферрат(II):Fe³⁺:∑МПГ=2:2:1, где гексацианоферрат(II) - гексацианоферрат(II) калия или натрия, Fe³⁺ - растворимая соль железа(III), ∑МПГ - сумма извлекаемых металлов платиновой группы. Способ позволяет упростить извлечение родия, рутения, палладия из азотнокислых растворов с концентрацией азотной кислоты до 5,0 моль/дм³ при повышении степени их извлечения. 2 з.п. ф-лы, 5 табл., 5 пр.

Металлы платиновой группы (МПГ) (включающие родий, рутений, палладий) применяются в различных областях науки и техники. Промышленное использование МПГ и их соединений обусловлено их уникальными физическими и химическими свойствами - тугоплавкостью, способностью к адсорбции газов, высокой стойкостью к химическим реагентам и др.

Интерес к МПГ в процессах переработки отработавшего ядерного топлива атомных электростанций обусловлен, в первую очередь, их поведением при остекловывании высокоактивных отходов (ВАО). Ключевой проблемой технологии остекловывания является устойчивая работа плавителя, осуществляющего варку стекломассы. При получении стекла с компонентами МПГ в расплавах матриц образуются гетерогенные фазы, способные изменить распределение электрических токов в варочной зоне плавителя и тем самым непредсказуемо повлиять на технологический процесс, включая выход из строя оборудования. Кроме того, МПГ образуют гетерогенные включения в стекле, снижая его качество. Наличие значительных количеств молибдена так же снижает качество стекол, предназначенных для захоронения ВАО.

Известен способ осаждения рутения, родия, палладия из высокоактивных азотнокислых растворов натриевой солью формальдегидсульфоксиловой кислоты при избытке реагента по отношению к азотной кислоте >1,7 [Патент RU2147619, МПК С22В 11/00, С22В 3/44, С22В 7/00, опубл. 20.04.2000]. Полнота выделения МПГ заявлена >99%. Степень очистки МПГ от сопутствующих металлов составляет более 99. Недостатком данного способа является узкий интервал концентраций азотной кислоты (не более 1,4 моль/дм³), а так же внесение серусодержащих реагентов в ВАО, что нежелательно для обращения с ними.

Известен способ осаждения родия, палладия, рутения тиоцианатом щелочного металла [Патент RU 2239666, МПК С22В 11/00, С22В 3/44, опубл. 10.11.2004]. Осаждение проводится из растворов азотной кислоты с концентрацией 2-3 моль/дм³ при 30% избытке реагента по отношению к азотной кислоте. Полученный осадок прокаливают при 750-800°С с получением смеси металлов. Выход МПГ - 94-99,5%. После образования тиоцианатных комплексов родия, палладия, рутения и прохождения индукционного периода (2-3 часа) начинается реакция окисления избытка тиоцианат-иона азотной кислотой. Продуктами реакции являются сульфат-ион и газообразные диоксид углерода и молекулярный азот.

К недостаткам способа относится изменение химического состава ВАО (образование сульфат-иона), что нежелательно для проведения процесса остекловывания, а также большая длительность процесса осаждения (как показано в Примере 1).

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое решение, заключается в упрощении способа извлечения родия, рутения, палладия из азотнокислых растворов с концентрацией азотной кислоты до 5,0 моль/дм³ и повышении степени их извлечения.

Технический результат достигается тем, что способ извлечения родия, рутения и палладия из азотнокислых растворов с концентрацией азотной кислоты до 5,0 моль/дм³ заключается в том, что к азотнокислому раствору, добавляют растворимую соль железа(III) и гексацианоферрат(II) калия в количествах, обеспечивающих мольное отношение гексацианоферрат(II) калия : Fe³⁺:ΣМПГ = 2:2:1, где

Fe³⁺ - растворимая соль нитата железа (III),

ΣМПГ – сумма извлекаемых металлов платиновой группы.

Извлечение металлов платиновой группы проводят при температуре 80°С.

В качестве азотнокислого раствора, содержащего металлы платиновой группы, используют высокоактивный азотнокислый раствор технологии переработки отработавшего ядерного топлива.

Способ осуществляют следующим образом:

К азотнокислым растворам с концентрациями азотной кислоты до 5,0 моль/ дм³ при перемешивании добавляют растворимую соль железа(III), например, нитрат железа(III), Fe(NO₃)₃, затем добавляют гексацианоферрат(II) калия, например, порошок желтой кровяной соли (ЖКС), К₄[Fe(CN)₆]₃, при соблюдении мольного отношения ЖКС:Fe³⁺:ΣМПГ = 2:2:1. В результате МПГ - родий, рутений и палладий отделяются от раствора в осадок, образуя композит на основе гексацианоферрата(II). Извлечение МПГ проводят при 80°С с перемешиванием в течение 2 часов.

Пример 1.

Порции 1,0 моль/дм³ азотнокислого раствора с концентрациями Rh, Ru, и Pd по 150 мг/дм³ перемешивают в течение 2 часов с навесками ЖКС, взятыми исходя из мольного отношения ЖКС:ΣМПГ = 1:1. Эксперименты проводили при 20, 50 и 80°С.

Максимальное извлечение суммы МПГ, составляющее 59%, наблюдается при температуре 80°С, при 20 и 50°С извлечение суммы МПГ составляет 28 и 47%, соответственно.

Пример 2

К порции 1,0 моль/дм³ азотнокислого раствора с концентрациями Rh, Ru, и Pd по 150 мг/дм³ добавляют нитрат железа(III) до мольного отношения Fe³⁺:ΣМПГ = 1:1. Затем при температуре 80°С в раствор добавляют ЖКС до мольного отношения к сумме МПГ от 1 до 3.

Внесение в исходный раствор ионов железа увеличивает суммарное извлечение МПГ в композит при оптимальном соотношении ЖКС:ΣМПГ=2:1 до 86%.

Пример 3

К порции 1,0 моль/дм³ азотнокислого раствора с концентрациями Rh, Ru, и Pd по 150 мг/дм³ добавляют нитрат железа(III) до мольного отношения Fe³⁺:ΣМПГ от 0,5 до 3. Затем при 80°С в раствор добавляют ЖКС до мольного отношения к сумме МПГ 2.

Внесение в исходный раствор ионов железа увеличивает суммарное извлечение МПГ в композит. Степень извлечения достигает 88% при соотношении Fe³⁺:ΣМПГ = 2:1. Дальнейшее увеличение соотношения не приводит увеличению извлечения МПГ в композит.

Пример 4

К порции раствора с содержанием азотной кислоты до 5 моль/дм³ с концентрациями Rh, Ru, и Pd по 150 мг/дм³ добавляют нитрат железа(III) и при 80°С в раствор добавляют ЖКС до мольного отношения ЖКС:Fe³⁺:ΣМПГ = 2:2:1.

Концентрации азотной кислоты не влияет на степень выделения МПГ из азотнокислых растворов.

Пример 5

К порции 1,0 моль/дм³ азотнокислого раствора, моделирующего высокоактивный рафинат экстракционного цикла технологии переработки отработавшего ядерного топлива, добавляют нитрат железа(III), затем при температуре 80°С в раствор вносят ЖКС до мольного отношения ЖКС:Fe³⁺:Σвсех металлов рафината = 2:2:1.

Суммарное извлечение МПГ в композит составляет до 84%.

Предложенный способ позволяет выделять МПГ из азотнокислых растворов с широким интервалом концентраций азотной кислоты и высокой степенью извлечения (более 80%). Кроме того одновременно из азотнокислых растворов может быть извлечен молибден, что позволит улучшить качество стекол, предназначенных для захоронения ВАО.

1. Способ извлечения родия, рутения и палладия из азотнокислого раствора с концентрацией азотной кислоты до 5,0 моль/дм³, включающий добавление к азотнокислому раствору гексацианоферрата(II) калия, отличающийся тем, что добавляют растворимую соль железа(III) в количествах, обеспечивающих мольное соотношение гексацианоферрат(II) калия:Fe³⁺:∑МПГ=2:2:1, где

Fe³⁺ - растворимая соль железа(III),

∑МПГ - сумма извлекаемых металлов платиновой группы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что извлечение родия, рутения и палладия проводят при температуре 80°С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве азотнокислого раствора, содержащего родий, рутений и палладий, используют высокоактивный азотнокислый раствор технологии переработки отработавшего ядерного топлива.

Изобретение относится к технологии переработки отработанного ядерного топлива, в частности к способам переработки высокоактивного рафината облученного ядерного топлива атомных электростанций. Способ извлечения молибдена, металлов платиновой группы и серебра из азотнокислых растворов включает контактирование азотнокислых рафинатов экстракционного цикла с порошками гексацианоферрата (II) железа (III).

Способ восстановления золота из раствора, содержащего примеси платиновых и неблагородных металлов // 2753352

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов, а именно к способу восстановления золота из раствора, содержащего примеси платиновых и неблагородных металлов, и может быть использовано для получения золота в виде металла. Упомянутый золотосодержащий раствор обрабатывают гидроксидом натрия, вводят в пульпу фосфат натрия и фильтрацией отделяют осадок примесей.

Способ селективного выделения родия rh, рутения ru и иридия ir из солянокислых растворов хлорокомплексов платины pt(iv), палладия pd(ii), золота au(iii), серебра ag(i), родия rh(iii), рутения ru(iv) и иридия ir(iv) // 2742994

Изобретение относится к гидрометаллургии платиновых металлов. Селективное выделение родия, рутения и иридия проводят из солянокислого раствора, содержащего хлорокомплексы платины Pt(IV), палладия Pd (II), золота Au(III), серебра Ag(I), родия Rh(III), рутения Ru(IV), иридия Ir(IV).

Способ отделения ртути от продукта выщелачивания руды // 2742636

Группа изобретений относится к отделению ртути от продукта выщелачивания. Золотоносная руда контактирует с раствором цианида натрия при pH от 9 до 12 с образованием продукта выщелачивания золотоносной руды, содержащего золото и ртуть, в который добавляют коагулянт и осаждающий агент с образованием отделенной композиции.

Способ получения оксида ванадия батарейного сорта // 2736539

Изобретение относится к получению высокочистого пентоксида ванадия. Стадия А включает добавление ванадийсодержащего продукта выщелачивания, полученного в результате кальцинирующего обжига ванадиевого шлака и кислотного выщелачивания, в смешанный раствор, содержащий карбонат-ионы, ионы аммония и водный раствор аммиака, перемешивание для образования осадка и отделение жидкости от твердого вещества с получением технического ванадийсодержащего продукта выщелачивания.

Способ получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья // 2727382

Изобретение относится к технологии переработки минерального сырья и предназначено для комплексного использования отходов металлургического и горнорудного производства. Способ получения сульфата магния из магнийсодержащего сырья включает подготовку исходного сырья к выщелачиванию, выщелачивание магния из сырья раствором серной кислоты при нагревании с добавлением промывной воды, фильтрацию полученной пульпы с отделением раствора сульфата магния от нерастворимого кека с последующей очисткой сернокислотного раствора от примесей нейтрализацией и фильтрацией пульпы с отделением железистого осадка от очищенного раствора сульфата магния, упаривание и кристаллизацию очищенного раствора сульфата магния, отделение кристаллов сульфата магния фильтрацией маточного раствора, при этом в качестве магнийсодержащего сырья используют серпентинитовые руды или магнийсодержащие пыли металлургического производства, процесс выщелачивания ведут серной кислотой с концентрацией 300-500 г/л, а нейтрализацию раствора сульфата магния осуществляют гидроксидом магния с концентрацией 200-300 г/л и добавкой пероксида водорода до достижения рН=7,0-7,5, причем из полученного железистого осадка извлекают магний посредством кислотной репульпации серной кислотой и отделения отмытого железистого осадка от промывных вод, которые направляют на выщелачивание исходного сырья.

Способ извлечения железа из раствора сульфата цинка // 2717624

Изобретение относится к способам извлечения железа из раствора сульфата цинка, при котором цинковую руду растворяют в серной кислоте. Способ включает процесс кондиционирования, включающий этап восстановления раствора, вводимого в процесс кондиционирования, который представляет собой раствор сульфата цинка, и процесс осаждения железа для извлечения железа в виде гематита, включающий этап повышения давления и окисления раствора, вводимого в процесс осаждения железа, отводимого из процесса кондиционирования.

Способ извлечения платины из технической соли гексахлороплатината аммония // 2711762

Изобретение относится к гидрометаллургии платиновых металлов. Извлечение платины из технической соли гексахлороплатината аммония включает приготовление водной пульпы гексахлороплатината аммония и обработку ее монооксидом углерода СО при интенсивном перемешивании, атмосферном давлении и температуре 60°С до полного растворения соли.

Способ флотационного отделения сфалерита и минералов меди от сульфидов железа // 2705280

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых. Способ флотационного отделения сфалерита и минералов меди от сульфидов железа включает кондиционирование измельченной пульпы с регулятором комплексообразования, собирателем, селективным к цинку и меди, и вспенивателем и выделение цинкового концентрата в пенный продукт флотации.

Способ разделения металлов из сплава платина, палладий, родий pt-pd-rh // 2693285

Изобретение относится к гидрометаллургии платиновых металлов, а именно к регенерации и разделению платиновых металлов из отработанных материалов сплава Pt-Pd-Rh. Сплав растворяют с получением раствора хлорокомплексов H2PtCl6, H2PdCl4, H3RhCl6.