DE102018200375A1

DE102018200375A1 - Verfahren zur Gewinnung von Gold, Silber und Platinmetallen

Info

Publication number: DE102018200375A1
Application number: DE102018200375.0A
Authority: DE
Inventors: Claudio Baldizzone
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2019-07-11
Also published as: WO2019137714A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Gold, Silber und Platinmetallen aus Ausgangsmaterialien. Hierin werden die Ausgangsmaterialien in einer wässrigen Lösung von lodid-lonen bei einem pH-Wert im Bereich von 3 bis 10 mit einem gasförmigen Oxidationsmittel behandelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Gold, Silber und Platinmetallen, insbesondere aus Altmetallen.
Stand der Technik
Gold, Silber und Platinmetalle wie Platin, Palladium, Ruthenium, Rhenium und Iridium sind essenzielle Rohstoffe. Ihre Rückgewinnung aus Altmetallen, beispielsweise als Teil von Katalysatormaterialien oder von elektronischen Geräten kann pyrometallurgisch oder hydrometallurgisch erfolgen. Die pyrometallurgische Rückgewinnung erfolgt, indem die Altmetalle geschmolzen und dann durch verschiedene Verfahren aufbereitet werden. Dies ist allerdings sehr energieintensiv und mit dem Entstehen toxischer Emissionen verbunden.
Bei der hydrometallurgischen Rückgewinnung werden die zurückzugewinnenden Metalle durch Komplexbildung in eine wässrige Lösung gebracht. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist das alkalische Cyanidlaugen zur Goldgewinnung. Hydrometallurgische Verfahren werden in der Regel bei sehr hohen oder sehr niedrigen pH-Werten, also unter Verwendung aggressiver Säuren oder Laugen durchgeführt. Die verwendeten Komplexbildner sind häufig toxisch, so dass auch diese Verfahren zu gefährlichen Emissionen führen.
In dem Artikel N. Hodnik, C. Baldizzone „Platinum recycling going green via induced surface potential alteration enabling fast and efficient dissolution“, 2016, Nature Communications, Vol. 7 wird beschrieben, wie aus einem Industriekatalysator Platin und Palladium mit Chlorid als Komplexbildner bei einem pH-Wert von 1 zurückgewonnen werden kann. Die Rückgewinnung von Ruthenium und Iridium mit Chlorid als Komplexbildner kann im pH-Bereich von 13 bis 14 erfolgen. Hierbei wird abwechselnd ein Oxidationsmittel und eine Reduktionsmittel eingesetzt.
In der US 2014/0230604 A1 wird die Gewinnung von Gold aus Golderzen mithilfe von lodid als Komplexbildern beschrieben. Dabei werden die Golderze bei einem pH-Wert von weniger als 3 mit Ozon behandelt.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren zur Gewinnung von Gold, von Silber und von Platinmetallen aus Ausgangsmaterialien, insbesondere aus Altmetallen. Unter Platinmetallen (platinum group metals; PGM) werden dabei die leichten Platinmetalle Ruthenium, Rhodium und Palladium und die schweren Platinmetalle Osmium, Iridium und Platin verstanden. Unter Altmetallen werden verarbeitete Metalle in jeglicher Form verstanden, beispielsweise Metalle als Teil von Katalysatoren oder Metalle als Teile von elektronischen Geräten. Die Ausgangsmaterialien werden in eine wässrige Lösung von lodidionen eingebracht und dort bei einem pH-Wert im Bereich von 3 bis 10 mit einem gasförmigen Oxidationsmittel, insbesondere mit Ozon, behandelt. Das Oxidationsmittel überführt das Metall in eine kationische Form. Die lodidionen fungieren als Komplexbildner, die mit den Kationen einen wasserlöslichen Komplex bilden. Ein gasförmiges Oxidationsmittel kann der wässrigen Lösung kontinuierlich zugeführt werden. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Gewinnung des Metalls aus den Ausgangsmaterialien. Anders als bei bekannten Metallgewinnungsverfahren, arbeitet dieses Verfahren in einem pH-Bereich, in dem auf die Verwendung aggressiver Säuren oder Basen verzichtet werden kann. Um die wässrige Lösung in diesem pH-Bereich zu halten, ist es bevorzugt, dass sie einen Puffer enthält.
Zu Beginn der Behandlung mit dem Oxidationsmittel enthält die wässrige Lösung vorzugsweise 0,1 mol/l bis 5,0 mol/l lodidionen. Hiermit ist die lodidionenkonzentration einerseits hoch genug, um eine Komplexierung der gewonnenen Metalle zu ermöglichen. Auf der anderen Seite führt eine steigende lodidionenkonzentration dazu, dass die Reaktion zwischen dem Oxidationsmittel und lodid unter Bildung von elementarem lod gegenüber der Oxidation des Zielmetalls kinetisch bevorzugt ist. Daher ist es vorzugsweise vorgesehen, die lodidionenkonzentration auch nach oben hin zu begrenzen.
Besonders bevorzugt wird die lodidionenkonzentration während der gesamten Durchführung des Verfahrens in dem Konzentrationsbereich von 0,1 mol/l bis 5,0 mol/l gehalten. Durch eine ständige Kontrolle der lodidionenkonzentration können Konzentrationsänderungen, beispielsweise aufgrund einer Reaktion zwischen Oxidationsmittel und lodid kompensiert werden.
Die lodidionen liegen in Lösung vorzugsweise als Lösung eines Alkaliiodids oder mehrerer Alkaliiodide vor, so dass die einfach negativ geladenen lodidionen Gegenkationen mit einer Ladung von +1 aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei dem Alkaliiodid um Kaliumiod.
Vorzugsweise wird das Verfahren begonnen, indem die Ausgangsmaterialien zunächst in die wässrige Lösung eingebracht werden und der wässrigen Lösung danach das Oxidationsmittel zugeführt wird. So wird sichergestellt, dass dem Oxidationsmittel von Anfang an Metalle als Reaktionspartner zur Verfügung stehen. Würde bereits vor Zugabe der Ausgangsmaterialien Oxidationsmittel in die lodidlösung eingeleitet, so würde dies zu einer Oxidation der lodidionen zu elementarem lod führen.
Nach Beenden des Zuführens des Oxidationsmittels ist vorzugsweise ein weiterer Reaktionsschritt vorgesehen, in dem ein gasförmiges Reduktionsmittel in die wässrige Lösung eingeleitet wird. Die Anwesenheit einiger Reduktionsmittel kann zwar in Abhängigkeit von Ihrem Redoxpotential zur Ausfällung der komplexierten Metalle führen, hat aber positive Effekte, die diesen Nachteil überwiegen. Zum einen wird die Oberfläche der Ausgangsmaterialien reduziert und so beispielsweise von Oberflächenoxiden befreit, wobei die Metalle leicht in Lösung übergehen. Außerdem kann eine transiente Lösung von Metallen erfolgen, insbesondere für Platin, Ruthenium und Iridium. Dies macht die neugeschaffene Metalloberfläche einer späteren Reaktion mit dem Oxidationsmittel zugänglich. Außerdem wird lod, das durch eine Reaktion zwischen dem Oxidationsmittel und lodid entstehenden ist, wieder zu lodid reduziert.
Geeignete gasförmige Reduktionsmittel sind insbesondere Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid und Gemische daraus.
Da das Reduktionsmittel nicht selbst alle Metalle in Lösung überführt, sondern einige Ausgangsmaterialien und die wässrige Lösung nur für ein späteres erneutes Einleiten des Oxidationsmittels vorbereitet, ist es bevorzugt, dass in die wässrige Lösung mehrfach abwechselnd das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel eingeleitet werden. Die ist insbesondere zur Gewinnung von Platin, Rhodium, Ruthenium und Iridium vorteilhaft, da diese sehr stabile Oxide bilden.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt in einem Ablaufdiagramm schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
2 zeigt in einem Ablaufdiagramm schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird Gold aus einem elektrischen Gerät, welches Gold enthält, zurückgewonnen. Hierzu wird eine 0,5 molare wässrige Lösung von Kaliumiodid, die mit einem Essigsäure/Acetat-Puffer auf einen pH-Wert von 5,0 gepuffert ist, bereitgestellt und das elektrische Gerät in diese Lösung eingebracht. Dies ist in Schritt 1 des Ablaufdiagramms gemäß 1 dargestellt. Anschließend wird in die wässrige Lösung Ozon (O₃) eingeleitet. Wie in den Schritten 2 und 3 erkennbar ist, oxidiert das Ozon die Goldoberfläche. Elementares Gold wird dabei zu Au⁺-Kationen oxidiert, die in Form von Diiodidoaurat(I)-Komplexanionen (Aul₂ ^-) komplexiert werden und in Lösung übergehen. Dabei wird ständig neues Gold freigelegt und wiederum vom eingeleiteten Ozon oxidiert. Die lodidionenkonzentration wird ständig mittels einer nicht dargestellten Sonde gemessen und auf dem Ausgangswert von 0,5 mol/l gehalten.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens, das in 2 dargestellt ist, wird die Einleitung von Ozon unterbrochen und in einem weiteren Verfahrensschritt 4 Wasserstoff (H₂) in die wässrige Lösung eingeleitet. Dabei wird eine an der Goldoberfläche gebildete Oxidschicht reduziert und eventuell zu nicht dargestelltem lod oxidiertes lodid wird zu lodid zurückreduziert. Nach Beenden der Wasserstoffeinleitung erfolgt ein Rücksprung 5 im Verfahren, so dass eine erneute Einleitung von Ozon im Verfahrensschritt 2 erfolgt. Die Verfahrensschritte 2 bis 4 werden so lange wiederholt, bis das Gold vollständig in Lösung überführt wurde.
Die im Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gewonnene Lösung des Diiodidoaurat(I)-Komplexes, kann dann in an sich bekannter Weise beispielsweise unter Zugabe von Wasserstoff als Reduktionsmittel reduziert werden, um das Gold aus der Lösung auszufällen und so für die Weiterverarbeitung zu sammeln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2014/0230604 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Gewinnung von Gold, Silber und Platinmetallen aus Ausgangsmaterialien, worin die Ausgangsmaterialien in einer wässrigen Lösung von lodid-lonen bei einem pH-Wert im Bereich von 3 bis 10 mit einem gasförmigen Oxidationsmittel behandelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung zu Beginn der Behandlung mit dem Oxidationsmittel 0,1 mol/l bis 5,0 mol/l lodidionen enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lodidionenkonzentration während der Durchführung des Verfahrens in einem Konzentrationsbereich von 0,1 mol/l bis 5,0 mol/l gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lodidionen als Lösung eines Alkaliiodids oder mehrerer Alkaliiodide vorliegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel Ozon ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmaterialien zunächst in die wässrige Lösung eingebracht werden (1) und der wässrigen Lösung dann das Oxidationsmittel zugeführt wird (2).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beenden des Zuführens des Oxidationsmittels ein gasförmiges Reduktionsmittel in die wässrige Lösung eingeleitet wird (4).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Reduktionsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid und Gemischen daraus.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die wässrige Lösung mehrfach abwechselnd das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel eingeleitet werden.