-
Verfahren zum Abtrennen und selektiven Rückgewinnen von
-
Metallionen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen
und zum selektiven Rückgewinnen von Platin und Palladium aus wässrigen sauren Lösungen.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Abtrennen und das selektive Rückgewinnen
von Platin und Palladium aus wässrigen Salzsäurelösungen.
-
Herkömmliche Verfahren zum Abtrennen von Platin- und Palladium-Verbindungen
aus wässrigen Laugenflüssigkeiten, die hei Erzanreicherungen anfallen, sind langwierig
und erfordern teure Vorrichtungen. Da diese Technik häufig eine schrittweise Behandlung
eines jeden Satzes Frischlauge
der Reihe nach verlangt, sind sie
im allgemeinen für den Betrieb auf kontinuierlicher Strömungsbasis ungeeignet.
-
Ein weiterer Nachteil der vorgenannten Verfahrensweisen besteht darin,
daß sie häufig überaus lange Behandlungsdauern erfordern, um Platin- und Palladium-Verbindungen
aus den sauren Lösungen abzutrennen und zurückzugewinnen, in denen sie zusammen
mit anderen Metallen der Platingruppe, wie Rhodium, Iridium und Ruthenium, gelöst
sind. Dies führt zu einem Anstieg der bereits hohen Kosten dieser Metalle.
-
Während die Verwendung tertiärer und quarternärer Aminextraktionsmittel
zur Gewinnung von Platin- und Palladium-Verbindungen aus Lösungen in der ZA-PS 72/0308
erörtert wird, ist eine ziemlich langwierige und komplexe Technik erforderlich,
um die extrahierten Metallverbindungen abzuziehen (strip).
-
Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur selektiven Rückgewinnung von Platin und Palladium aus einer sauren wässrigen
Lösung mittels eines einfachen Flüssig/Flüssig-Extraktionsverfahrens zu schaffen.
-
Des weiteren bezweckt die vorliegende Erfindung die Schaffung eines
Verfahrens zum Abtrennen von Platin und Palladium aus einer wässrigen Salzsäurelösung
durch gleichzeitiges Extrahieren der Metalle in eine gemischte organische Phase,
die ein organisch substituiertes sekundäres Amin enthält, und durch selektive Wiedergewinnung
des Platins und Palladiums aus der organischen Phase.
-
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, ein
Verfahren zur Erhöhung der Konzentration von Platin und Palladium in wässrigen Lösungen
bereitzustellen.
-
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand
der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich werden.
-
Nach der vorliegenden Erfindung werden Platin und Palladium selektiv
aus einem sauren wässrigen Medium, in dem sie gelöst sind, durch Inkontaktbringen
des wässrigen Mediums mit einem gemischten organischen Extraktionsreagenz zurückgewonnen.
Dieses gemischte organische Reagenz enthält ein mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel,
in dem ein organisch substituiertes sekundäres Amin gelöst ist, das eine Löslichkeit
von mindestens 1 Gew.-t in dem organischen Lösungsmittel zeigt und zur Bildung eines
Komplexes mit Platin und Palladium imstande ist, der vorzugsweise in einem organischen
Lösungsmittel löslich ist. Das Inkontaktbringen führt zur Bildung einer wässrigen
Raffinatphase und einer organischen Extraktphase, die die komplexgebundenen Metalle
enthält. Nach der Phasenabscheidung (phase disengagement) werden die wässrige und
die organische Phase entmischt oder voneinander getrennt. Palladium wird durch Inkontaktbringen
der organischen Phase mit einer wässrigen Phase wiedergewonnen, die ein angesäuertes
Reduktionsmittel enthält. Die Platinrückgewinnung wird durch Inkontaktbringen der
organischen Phase mit einer alkalischen wässrigen Lösung durchgeführt.
-
Die sekundären Aminverbindungen, die die Funktion eines Extraktionsmittels
bei der vorliegenden Erfindung auszuüben vermögen, haben die allgemeine Formel
in der R1 und R2 Kohlenwasserstoffreste darstellen und in der
R1 eine geradkettige oder verzweigte aliphatische (fatty) Alkylgruppe (C8 bis C30),und
R2 eine Alkyl-, Aryl- oder aliphatische Alkyl(C8 bis C30)-Gruppe ist und R1 zusammen
mit R2 zwischen 18 und 35 Kohlenstoffatome enthalten. Der Ausdruck "aliphatisch"
erfaßt verzweigte Kettenreste und alkyl- oder aryl-substituierte Reste. Der Ausdruck
"Aryl" erfaßt alkyl-substituierte Arylreste. Die organisch substituierten Ammonium-Verbindungen,
die bei der vorliegenden Erfindung als Extraktionsmittel geeignet sind, bilden mit
jedem der angestrebten Metalle (d.h. Platin und Palladium) Komplexe, wobei diese
Komplexe in mindestens einem der unten wiedergegebenen organischen Lösungsmittel
löslich sind und gestatten ohne weiteres die Abscheidung der Raffinat- und Extraktphasen
nach der Extraktion und zeigen eine Löslichkeit von mindestens 1 Gew.-% in dem Kohlenwasserstofflösungsmittel
der organischen Phase. Außerdem muß die substituierte Ammonium-Verbindung in Wasser
unlöslich sein.
-
Amberlite LA-1, N-Dodecenyltrialkylmethylamin (von Röhm & Haas)
ist ein wirksames Extraktionsmittel, das für die Zwecke der Erfindung bevorzugt
wird. Andere sekundäre Amine, die bei der vorliegenden Erfindung als Extraktionsmittel
geeignet sind, erfassen: Di(2-propyl-4-methylpentyl)-amin, Di-N-decylamin, Dilaurylamin,
Bis (1-isobutyl-3,5-di-methylhexyl)-amin, N-Benzylheptadecylamin, N-Benzyl-1- (3-äthylpentyl)-4-äthyloctylamin,
N-Lauryltrialkylmethylamin, Di-Tridecylamin("Tridecyl" kommt einer Mischung von
13 Alkylkohlenstoffen (13 carbon alkyls) des Tetrapropylens gleich), N-Benzyl- (1-N-nonyl-N-decyl)
-amin, N-Benzyl- (1-N-undecyllauryl) -amin, Di(1-N-heptyl-N-octyl) -amin, N-(Nonyl-N-decyl)-laurylamin,
N-(1-N-undecyllauryl)-laurylamin und Di(1-N-nonyl-N-decyl)-amin.
-
Der Hauptbestandteil der zur Extraktion vorgesehenen organischen Phase
ist ein mit Wasser nicht mischbares Trägerlösungsmittel, in dem das Extraktionsmittel
in Form des
organisch substituierten sekundären Amins gelöst ist,
um die organische Phase zu bilden.
-
Herkömmliche organische Lösungsmittel, die z.B. aliphatische Kohlenwasserstoffe,wie
Petroleum, von flüssigen Kohlenwasserstoffen abgeleitete Verbindungen, entweder
mit gerader oder verzweigter Kette, Kerosin und Heizöl erfassen, sind als Trägerlösungsmittel
bei der vorliegenden Erfindung brauchbar. Eine große Vielzahl aromatischer Lösungsmittel
und chlorierter aliphatischer Lösungsmittel kann ebenfalls zur Anwendung kommen,
einschließlich z.B. Benzol, Toluol, Xylol, Tetrachlorkohlenstoff, Perchloräthylen.
Das organische Trägerlösungsmittel muß int wesentlichen mit Wasser nicht mischbar
und imstande sein, das Extraktionsmittel in Form des organisch substituierten sekundären
Amins zu lösen.
-
Darüberhinaus sollte das Lösungsmittel die Extraktion der angestrebten
Platin- und/oder Palladium-Metallverbindungen aus der Säurelösung durch das organisch
substituierte Amin nicht beeinträchtigen. Das sekundäre Amin als Bestandteil der
organischen Extraktionsmittelmischung muß eine Löslichkeit von mindestens etwa 1
Gew.-% in dem Kohlenwasserstofflösungsmittel der organischen Phase haben. Kerosin,
das als AMSCO 175 von der American Mineral Spirits Co.
-
vertrieben wird, wird als Lösungsmittel bevorzugt.
-
Ein Phasenmodifiziermittel wird im allgemeinen dem Trägerlösungsmittel
und dem Extraktionsmittel beigemischt, um die Löslichkeit des Platins und des Palladiums
zu erhöhen und um die Verhinderung der Ausbildung einer dritten Phase während der
Extraktion zu unterstützen, wenn Platin und Palladium von der metallbeladenen organischen
Extraktphase abgezogen werden. Wasserunlösliche geradkettige oder verzweigtkettige
alipahtische Alkohole, die mindestens 6 Kohlenstoffatome in der KohlenwasserstdEkette
enthalten, können im allgemeinen als Phasenmodifiziermittel verwendet werden. Beispiele
geeigneter Phasenmodifiziermittel erfassen
Isodecanol, das bevorzugt
ist, 2-Athylhexanol und Tridecanol.
-
Die wässrige Phase, aus der Platin und Palladium nach der vorliegenden
Erfindung extrahiert werden, ist gewöhnlich eine wässrige Mineralsäurenauslauglösung
des Typs, der normalerweise aus dem Verschmelzen und dem Auslaugen von Platinmetalleisenanreicherungen
resultiert. Zum Zwecke der Erläuterung wird die Erfindung des weiteren unter Bezugnahme
auf die Abtrennung und Wiedergewinnung von Platin und Palladium aus wässrigen Salzsäurelösungen
beschrieben, da diese am häufigsten zur Behandlung und Rückgewinnung. von Metallen
der Platingruppe eingesetzt werden.
-
Bei wässrigen sauren Chloridlösungen liegen die löslichen Platin-
und Palladium-Verbindungen im allgemeinen in Form der komplexen Chloro-Salze vor.
Typischerweise liegen solche Auslauglösungen in dem Bereich von etwa 0,1 bis etwa
5 n HCl und enthalten bis zu etwa 250 g pro Liter Cl und mehr. Zusätzlich zu den
Metallen der Platingruppe (d.h. Platin, Palladium, Rhodium'Ruthenium und Iridium)
können die Lösungen andere Ausgangsmetallverunreinigungen, wie Blei, Kupfer, Wismut,
Nickel, Aluminium, Silber, Siliziumdioxid und Barium, enthalten. Die wässrigen Säurelösungen
des Platins und Palladiums, die extrahiert werden sollen, sollten vorzugsweise im
wesentlichen frei von Gold und Eisen sein. Da diese Metalle häufig zusammen mit
Platin und Palladium anzutreffen sind, können sie aus den Lösungen vorher nach gut
bekannten herkömmlichen Verfahrenstechniken entfernt werden. Um die optimale Abtrennung
des Platins und Palladiums während der Extraktionsmaßnahme zu begünstigen, sollte
die wässrige Lösung vorzugsweise weniger als etwa 0,5 g pro Liter Gold oder Eisen
enthalten.
-
Es wurde gefunden, daß Platin und/oder Palladium sehr wirksam aus
der vorgenannten wässrigen Salzsäurelösung nach
einem herkömmlichen
Flüssig/Plüssig-Extraktionsverfahren extrahiert werden kann, wenn die vorgenannten,
sekundäre Amine enthaltenden organischen Extraktionsmittelmischungen eingesetzt
werden. Um did gleichzeitige Extraktion von Rhodium und Iridium zu verhindern, die
oft zusammen mit Platin und Palladium auftreten, werden die wässrigen Auslauglösungen
vor dem Inkontaktbringen mit dem organischen Extraktionsmittelauf eine elektromotorischen
Kraft ("emf") von etwa - 425 mV bis etwa - 650 mV, vorzugsweise etwa - 525 mV, reduziert
(alle Messungen wurden mit gesättigten Standard-Platinkalomelelektroden durchgeführt).
Dies erfolgt gewöhnlich durch die Zugabe eines wasserlöslichen Reduktionsmittels,
z.B. von Hydrochinon. Zusätzlich zur Verhinderung der Extraktion des Rhodiums und
Iridiums wurde die Beibehaltung einer wässrigen Chloridlösung unter reduzierender
Bedingung als wirksam gefunden, eine erhöhte Beladung der organischen Phase mit
Platin und Palladium zu erreichen. In den meisten Fällen wird die Platin- und Palladium-Extraktion
unter sauren Bedingungen durchgeführt, bei der die Frischauslauglösung (pregnant
leach solution) näherungsweise einen pH-Wert von 1 hat, obwohl die Extraktion zufriedenstellend
mit Lösungen durchführbar ist, die bis zu etwa 2 n HCl oder höher liegen. Unter
den vorhergehenden Bedingungen existieren Platin und Palladium gewöhnlich als Anionen.
-
Im allgemeinen wird die organische Extraktionsphase bei der vorliegenden
Erfindung etwa 1 bis etwa 25 Vol.-% des sekundären Amin-Extraktionsmittels und etwa
0,05 bis etwa 15 Vol.-% an Phasenmodifiziermittel, das in dem Trägerlösungsmittel
verdünnt ist, enthalten. Während die vorstehenden Kriterien im allgemeinen anwendbar
sind, ist die Erfindung nicht auf diese Begrenzungen eingeschränkt. Gestützt auf
die maximale Metallbeladungseigenschaft eines besonderen Lösungsmittels, die Metallbeladungseigenschaften
der zu extrahierenden Auslaugflüssigkeit und die Zahl der durchzuführenden Extraktionsstufen
können entweder die
Konzentration des Extraktionsmittels und das
Phasenmodifiziermittel in dem Lösungsmittel eingeregelt werden oder das Organisch/Wässrig
(Q/W)-Verhältnis bei einer jeden besonderen Extraktionskonzentration variiert werden,
um das gewünschte Niveau an Metallbeladung zu erreichen. Bei einer wirksamen Ausführungsform
des Platin/Palladium-Extraktionsverfahrcn nach der vorliegenden Erfindung enthält
die organische Phase, die zur Extraktion des Platins und Palladiums aus der wässrigen
Salzsäurelösung verwendet wird, vorzugsweise mit einem pEI-Wert von 1, 10 Vol.-%
Amberlite LA-1, 3 Vol.-% Isodecanol und 87 Vol.-% Kerosin. Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit
wird es gewöhnlich bevorzugt, das niedrigste Organisch/lvässrig-Verhältnis einzuhalten,
das eine wirksame Abtrennung von Platin- und Palladium-Verbindungen aus wässrigen
Chloridlösungen ermöglicht. Jedoch kann das wirksamste Organisch/Wässrig-Verhältnis
für die Extraktion von Platin und Palladium in Ubereinstimmung mit gut bekannten
Verfahrensweisen hergeleitet werden.
-
Die Flüssig/Flüssig-Extraktion kann nach dem kontinuierlichen Gegenstromverfahren
oder auch chargenweise durchgeführt werden. Von der Flüssig/Flüssig-Extraktion ist
gut bekannt, daß eine bessere Abtrennung mit einem mehrstufigen Extraktionsverfahren
erreicht werden kann. Eine typische Vorrichtung zur Anwendung bei einer mehrstufigen
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kinn - ohne jedoch darauf beschränkt zu
sein - ein mehrstufiges Gcgenstrommischer-Absetzersystem erfassen, bei dem das nicht
beladene (barren) organische Lösungsmittel und ein Frischwasserstrom (pregnant aqueous
stream) in einer vorbestimmten Zeit miteinander vermischt werden, wonach diesen
Phasen in einem Absetzerreservoir die Möglichkeit gegeben wird, sich aufzutrennen.
Das Lösungsmittel uncl die wässrige Phase fließen dann in entgegengesetzter Richtung3
in die nächste Kontaktstufe.
-
Nach der Extraktion und Abtrennung der organischen Extraktphase und
des wässrigen Raffinats können Platin und Palladium selektiv durch ansollließendes
Inkontaktbringen der organischen Extraktphase mit einer wässrigen Lösung eines alkalischen
Reagenzes (um Platin abzuziehen) und einem wässrigen angesäuerten Reduktionsmittel
(um Palladium abzuziehen) abgezogen werden. Die obigen Materialien müssen nicht
in irgendeiner besonderen Folge von der beladenen organischen Phase abgezogen werden,
ausnahmsweise jedoch in den unten beschriebenen Fällen, in denen ein Chelatbildner
zusammen mit eier alkalischen Abziehlösung verwendet wird, wobei in diesem Fall
Palladium zweckmäßigerweise zuerst abgezogen wird.
-
Das alkalische Abziehreagenz, das bei der vorliegenden Erfindung zur
Anwendung kommt, muß eine wasserlösliche Verbindung darstellen, die die extrahierten
Verbindungen in das organische Lösungsmittel in die Reaktionsprodukte überführt,
die bereitwillig in wässriger Lösung löslich sind. Die Abziehwirksamkeit (d.h. die
Fähigkeit, eine große Menge an Metallsalzen pro Volumeneinheit des Abziehmittels
zu entfernen) ist ein bedeutendes Kriterium für die Auswahl eines alkalischen Abziehmittels.
Geeignete alkalische Abziehmittel erfassen wasserlösliche Alkali- und Erdalkalimetallcarbonate,
-bicarbonate und -hydroxide, z.B. Natrium-und Kaliumhydroxid, -carbonat oder -bicarbonat,
obwohl Natriumbicarbonat (NallCO3) vorzugsweise als alkalisches Abziehmittel in
den meisten Fällen verwendet wird. Die Menge an erforderlichem alkalischem Abziehmittel
beträgt mindestens die Menge, die die Säuresalz (gewöhnlich das Chlorid)-Form des
sekundären organischen Amins neutralisiert und die zweckmäßigerweise über die stöchiometrische
Menge hinaus (vorzugsweise etwa 50 t) an alkalischem Reagenz erfaßt, um ein wirksames
Abziehen innerElalb der kürzer möglichen Kontaktzeiten sicherstellen. Die wässrige
alkalische
Abziehlösung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, ist ziemlich stark und enthält gewöhnlich zwischen etwa 5 und 100 ç i>ro
Liter (g/l) des alkalischen Abziehreagenzes und fällt in den Bereich von etwa 0,5
n bis etwa 2,5 n. Durch Inkontaktbringen des beladenen organischen Lösungsmittels
mit dem alkalischen Abziehmittel werden die im organischen Medium löslichen, im
wässrigen Medium unlöslichen Platinamin-Komplexe in in wässrigem Medium lösliche
und in organischem Medium unlösliche Platinsalze überführt.
-
Ein herkömmliches Problem, das beim Abziehen von Platin aus beladenen
organischen Lösungsmittel auftritt, die Metalle der Platingruppe enthalten, besteht
in der Bildung eines unlöslichen Schlammes (scum),der venmtlich vorwiegend aus Ausgangsmetallverunreinigungen
(base metal impurities) besteht und zu einer schlechten Phasentrennung führt. Um
diesen emulsionsbildenden Schlamm zu lösen, wird ein Aminocarbonsäure-Chelatbildner
(z.B. Äthylendiamintetraessigsäure (EDTA) oder Diäthylentriaminpentaessigsäure)
vor dem Inkontaktbringen mit der metallbeladenen organischen Extraktphase - gewöhnlich
in Form seines Natriumsalzes - zur Abziehlösung gegeben. Das Dinatriumsalz der Äthylendiamintetraessigsäure
(d.h. NaEDTA) wird vorzugsweise als Chelatbildner für die Zwecke des vorliegenden
Verfahrens verwendet. Die Menge des Chelatbildners, die zum Auflösen des Schlammes
erforderlich ist, hängt von der Zusammensetzung der besonderen Flüssigkeit ab, und
wird im allgemeinen mindestens gleich etwa 10 Gew.-% des alkalischen Reagenzes in
der wässrigen Abziehlösung sein. Während die Zugabe des Chelatbildners die Schlammbildung
in den Bereich von Spuren zurückführt und das physikalische Problem der Phasenauftrennung
behebt,zeigt eine Analyse der wässrigen Platinabziehlösung einen entsprechenden
Anstieg der Menge des zusammen mit Platin abgezogenen Palladiums, wodurch
das
Platin/Palladium-Verhältnis In der Abziehlösung vermindert wird. Als ein Beispiel
liejerte eine beladene organische Extraktphase Wlt einem 9'atin/Palladium-Verhältnis
von 0,3 und abgezogen mit einer wässrigen NaHCO3 -Lösung eine wässrige Abziehlösung,
die Platin und Palladium in dem Verhältnis von 40/1 (Platin/Palladium) enthielt.
-
Wenn jedoch die gleiche Lösung des NaHCO3 als Abziehmittel in Verbindung
mit einer Lösung des Natrium-EDTA verwendet wurde, hatte die wässrige Abziehlösung
der gleichen beladenen organischen Phase ein Platin/Pai1adium-Verhältnis von 11/1.
Somit wurde gefunden, daß die Verwendung eines Chelatbildners (z.B. NaEDTA) in einer
Abziehlösung die Menge an Palladium erhöht, die zusammen mit Platin in die wässrige
Abziehlösung übergeht. Demzufolge wird Palladium vorzugsweise zuerst aus der beladenen
organischen Phase bis zu einem niedrigen Niveau mit einer angesäuerten Reduktionsmittellösung
abgezogen, wonach das Abziehen des Platins unter Verwendung einer alkalischen NaEDTA-Lösung
erfolgt.
-
Das Palladium wird von der beladenen organischen Phase unter Verwendung
eines wasserlöslichen Reduktionsmittels in einer angesäuerten wässrigen Lösung abgezogen.
Ein bedeutender Gesichtspunkt bei der Auswahl eines geeigneten Reduktionsmittels
besteht darin, daß es nicht dazu beiträgt, daß Fremdmetalle in das organische Medium
übergehen, was schließlich ein Verschlechtern oder eine Verminderung der Beladungskapazität
nach sich ziehen könnte. Für die vorliegende Erfindung zufriedenstellende Reduktionsabziehmittel
erfassen angesäuerte Lösungen von Hydrazinsalzen, Hydroxylaminsalzen und herkömmliche
organische Reduktionsmittel, wie Thioharnstoff. Die Reduktionsabziehlösungen werden
bis zu 0,1 bis etwa 3 n HCl angesäuert und werden bevorzugt als 0,5 n Lösungen eingesetzt.
Die bevorzugte Reduktionslösung enthält 50 g/l Hydrazindihydrochlorid(N2H4.2HCl),
die bis zu 0,5 n HCl angesäuert worden ist. Obwohl hier für die Abziehlösungen
Konzentrationen
beschrieben worden sind, wird es jedem Fachmann klar sein, daß diese in Abhängigkeit
von den zu behandelnden organischen Volumen und der Metallabziehwirksamkeit des
besonderen Abziehmittels variiert werden kann, um die Menge und die Konzentration
des Abzugs einzuregeln und um Lösungen zu erhalten, die beträchtliche Mengen der
gelösten Metallverbindungen enthalten und um die handhabung von schwach konzentrierten
und/oder großen Volumen der Lösung zu vermeiden. Der letztere Gesichtspunkt ist
von Bedeutung, weil ein bedeutender Vorteil des vorliegenden Verfahrens in seiner
Anwendung als eine Möglichkeit zur Herstellung hochkonzentrierter wässriger Lösunuensowohl
des Platins als auch des Palladiums aus wässrigen Auslaugflüssigkeiten liegt, bei
denen die Metalle im wesentlichen in niedrigeren Konzentrationen vorliegen.
-
Die Abziehkontaktzeit,die für eine gegebene Abziehlösung erforderlich
ist, schwankt von einem beladenen organischen Medium zu einem anderen in Abhängigkeit
von dem besonderen Lösungsmittelsystem, der Menge des Platins oder Palladiums, die
aus der organischen Extraktphase abgezogen werden soll, und der Temperatur, bei
der die Abziehmaßnahme durchgeführt wird. In den meisten Fällen werden die jeweiligen
Metalle aus der beladenen organischen Phase bei Kontaktzeiten zwischen 1 und 10
Minuten in der Größenordnung von etwa 90% oder mehr abgezogen.
-
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele noch näher erläutert.
-
Beispiel 1 Dieses Beispiel 1 zeigt, daß ein organisch substituiertes
sekundäres Amin zur selektiven Extraktion von Platin und Palladium aus wässrigen
Salzsäurelösungen, die ebenfalls
Eisen, Iridium, Ruthenium und
Rhodium enthalten, verwendet werden kann.
-
Eine analysierte wässrige Salzsäurelösung enthielt 0,40 g/l Platin,
3,30 g/l Palladium, 1,10 g/l Iridium, 3,80 g/l Rhodium, 4,1 g/l Ruthenium und 0,002
g/l Eisen und hatte eine gemessene elektromotorische Kraft (emf) von - 525 mV.
-
Sie wurde mit einem organischen Extraktionsmedium in einem Organisch/Wässrig(O/W)-Verhältnis
von 1,5 bis 1 bei 250C 2 Minuten lang in Kontakt gebracht und gemischt, um eine
organische Extraktphase und eine wässrige Raffinatphase zu bilden. Nach der Phasenabsetzung
wurden die organische und wässrige Phase voneinander getrennt und analysiert. Das
organische Extraktionsmittel, das bei diesem Beispiel zur Anwendung kam,enthielt
10 Vol.-% Amberlite LA-1, 3 Vol.-% Isodecanol und 87 Vol.-% Kerosin (als AMSCO 175)
und war in die Chloridform des organischen Mediums durch zweimaliges Inkontaktbringen
mit einer Lösung von 200 g/l NaCl in 1n HCl in einem O/W-Verhältnis von 2 zu 1 gebracht
worden, wonach ein Waschen mit einer Lösung von 20 g/l NaCl folgte, die mit HCl
auf den pH-Wert von 1,5 eingeregelt worden war.
-
Die Ergebnisse der Extraktion sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
-
Tabelle I Produkt Menge in Probe, g/l g ml Pt Pd Ir Rh Ru Fe Pt Pd
wässrige Zufuhr 1050 0,40 3,30 1,10 3,80 4,10 0,002 0,42 3,5 Raffinat 1050 0,04
1,00 1,10 3,78 4,05 0,002 0,04 1,1 beladenes organisches Medium 1575 0,24 1,58 0,02
0,003 0,05 0,004 0,38 2,5
Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich,
daß Platin und Palladium aus der wässrigen, Iridium, Rhodium, Ruthenium und Eisen
enthaltenQen Salzsäurelösung mittels eines organisch substituierten sekundären Amins
selektiv extrahiert wurden. Die minimalen Mengen an Iridium, Rhodium, Ruthenium
und Eisen, die zusammen mit Platin und Palladium extrahiert werden, sind relativ
unbedeutend.
-
Beispiel II Die Versuche dieses Beispiels erläutern, daß eine Vielzahl
alkalischer Reagenzien in verschiedenen Konzentrationen zum selektiven Abziehen
von Platin aus einem organischen Extraktionslösungsmittel, das mit Platin und Palladium
beladen ist, verwendet werden kann.
-
Eine 10 vol.-%-ige Amberlite-LA-1-Lösung in Kerosin (AMSCO 175) mit
3 Vol.-% Isodecanol (wie im Beispiel 1 in die Chloridform konditioniert) wurde mit
Platin und Palladium durch Inkontaktbringen mit einer wässrigen Salzsäurelösung
beladen, die 0,007 g/l Gold, 2,86 g/l Platin, 8,40 g/l Palladium, 0,03 g/l Iridium,
0,038 g/l Rhodium und 1,13 g/l Ruthenium enthielt. Die beladene organische Phase
enthielt entsprechend einer Untersuchung 1,12 g/l Platin und 3,55 g/l Palladium.
Vorbestimmte Mengen der beladenen organischen Phase wurden mit Lösungen des Na2CO3,
NaHCO3 und NaOH in einem Scheidetrichter bei Raumtemperatur (+oder - 250C) bei einem
O/W-Verhältnis von 2 zu 1 behandelt. Die Kontaktzeiten und die alkalische Konzentration
der Abziehlösung wurden - wie in Tabelle II vermerkt - verändert. Nach jeder Kontaktzeit
wurden die Phasen getrennt, filtriert und auf die Platinverteilung hin untersucht.
Die Ergebnisse der jeweiligen Untersuchungen werden in den Tabellen II und IIA nachfolgend
angegeben.
-
Tabelle II Beladenes orgenisches Medium: 1,12 g/l Pt + 3,55 g/l Pd
Abziehverhältnis: O/W = 2/1 Versuchs- Abzieh- Venwendete Kontakt Untersuchungen
1@ % Nr. lösung Volumen in Zeit Temp org. Abzug g/l Lösungs-Abzug Abgezogenes "K"
(Konzen- Verhältnis ml min °C g/l tration) O/W Pt/Pd im Abzug organisch wässrig
Pt Pd Pt Pd Pt Pd Pt Pd 1 50g/lNa2CO3 30 15 5 #25 0.03 3,30 2,19 0,49 97 7 <
1 7 4,5/1 2 50g/lNaOH 30 15 5 #235 0,03 2,80 2,06 0,91 97 21 < 1 3 2/1 3 11g/lNa2CO3
30 15 15 #25 1,17 3,45 0,007 0,002 < 1 < 1 <100 < 100 -4 50g/lNaHCO3
30 15 15 #25 0,18 3,52 1,80 0,004 84 < 1<1 < 100 450/1 5 50g/lNaHCO3 50
25 15 #40 0,25 3,52 1,80 0,038 78 1<1 93 47/1 6 50g/lNaHCO3 30 15 15 #25 0,20
3,45 1,91 0,17 82 3<1 20 11/1 5g/lNaEDTA-2/ 7 75g/lNaHCO3 + 50 25 15 #25 0,21
3,40 1,87 0,18 81 4<1 19 10/1 5g/lEDTA3/ 8 50g/lNaHCO3 + 50 25 15 #25 0,28 3,44
1,76 0,17 75 3<1 20 10/1 5g/lEDTA 1/ alle Untersuchungen wurden an filtrierten
Produkten durchgeführt und erfassen nicht Verluste an Schlammprodukten (wenn überhaupt
vorhanden) 2/ NaEDTA = (Äthylendinitrilo) tetraessigsäuredinatriumsalz 3/ EDTA =
(Äthylendinitrilo) tetraessigsäure
Tabelle IIA Versuchs- Physikalische
Beobachtungen Nr.
-
1 durch die wässrige Phase hindurch suspendierter Schlamm, schlechte
Phasentrennung 2 durch die wässrige Phase hindurch suspendierter Schlamm, schlechte
Phasentrennung 3 Schlamm in der wässrigen Phase, schlechte Phasentrennung 4 (in
der wässrigen Phase suspendierter Schlamm, (setzt sich in der wässrigen Phase ab,
klare (organische Phase; 5 - (das gleiche Problem wie bei beiden Versuchen 6 Spuren
an Schlamm, keine Probleme bei der Phasentrennung 7 klare organische und klam wässrige
Phasen, kein Schlamm 8 klare organische und klare wässrige Phasen, kein Schlamm
Die Ergebnisse der in Tabelle II erläuterten Versuche zeigen, daß eine Vielzahl
alkalischer Reagenzien verwendet werden kann, um Platin aus einer mit Platin und
Palladium beladenen organischen aminhaltingen Phase selektiv abzuziehen. Die schlechte
Abziehwirksamkeit beim Versuch Nr. 3 geht auf die Verwendung einer schwachen alkalischen
Lösung (11 g/l) zurück. Der bei den Versuchen Nr. 1 bis 5 gebildeterSchlamm führt
zu einer schlechten Phasentrennung. Der emulsionsbildende Schlamm wurde durch Zugabe
eines Chelatbildners [NaEDTA (Athylendinitrilo) tetraessigsäuredinatrium salzj zu
der alkalischen Abziehlösung vor dem Inkontaktbringen mit dem beladenen organischen
Medium in Lösung gebracht. Wie durch die Ergebnisse der Versuche Nr. 6 bis 8 angezeigt
wird, schaltete dieses in den meisten Fällen die
Schlammbildung
vollständig aus oder verminderte sie auf ein Spurenniveau und behob außerdem das
physikalische Problem der Phasentrennung. Eine 50 g/l-Lösung des NaHCO3 schaffte
ein optimales selektives Abziehen des Platins vom Palladium, was anhand der Ergebnisse
des Versuchs Nr. 5 erläutert wird.
-
Bei allen Fällen war es möglich, Abziehlösungen zu erhalten, in denen
Platin in einer relativ hohen Konzentration im Hinblick auf Palladium vorlag, wenn
mit den ursprünglichen wässrigen Lösungen verglichen wurde, aus denen sie abgetrennt
wurden.
-
Beispiel III Die Extraktions- und selektiven Abzieh-Versuche des
Beispiels 3 wurden durchgeführt, um zu erläutern, daß die Folge des Abziehens von
Platin und Palladium von einem beladenen, sekundären Amine enthaltenden organischen
Medium nicht von Bedeutung ist und jedes Metall zuerst gemäß dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung abgezogen werden kann.
-
Um das Beispiel III durchzuführen, wurde ene 10 vol.-%-ige Lösung
des Amberlite LA-1 mit 3 Vol.-% Isodecanol und 87 Vol.-% Kerosin (AMSCO 175) mit
Platin und Palladium mittels eines einfachen Inkontaktbringens mit einer Salzsäurelösung
beladen, die nach Untersuchungen 0,004 g/l Gold, 2,90 g/l Platin, 8,20 g/l Palladium,
0,024 g/l Iridium, 1,13 g/l Ruthenium und 0,036 g/l Rhodium enthielt. Vor der Extraktion
wurde die elektromotorische Kraft der wässrigen Lösung auf - 525 mV durch die Zugabe
von Hydrochinon vermindert. Das organische Extraktionsmedium wurde vorher durch
zweimaliges Inkontaktbringen mit einem O/W-Verhältnis von 2 zu 1 mit 100 g/l NaCl
in in HCl zur Chloridform konditioniert, wonach ein Waschen mit 20 g/l NaCl - mit
HCl auf den pH-Wert von 1,5 eingeregelt - erfolgte. Die Extraktion wurde durch Inkontaktbringen
der wässrigen Lösung mit dem organischen Medium während 3 Minuten bei 240C und bei
einem O/W-Verhältnis
von 2 zu 1 durchgeführt. Nach der Kontaktzeit
wurden die Phasen getrennt und die beladene organische Phase durch Inkontaktbringen
mit Htl eines pH-Wertes von 1 während 3 Minuten bei 240C bei einem O/W-Verhältnis
von 2 zu 1 gereinigt (scrubbed). Die Phasen wurden wieder getrennt und die gereinigte,
mit Platin und Palladium beladene organische Phase wurde analysiert. Die Untersuchung
ergab: 1,06 g/l Platin, 3,52 g/l Palladium, 0,002 g/l Iridium, 0,002 g/l Ruthenium
und weniger als 0,001 g/l Rhodium.
-
Die beladene organische Lösung wurde dann in drei näherungsweise gleiche
Anteile aufgeteilt (bezeichnet als organische Medien 1, 2 und 3), die jeweils einmal
mit einer wässrigen Abziehlösung mit 50 g/l NaHCO3 während einer Dauer von 5 Minuten
bei 250C in Kontakt gebracht wurde.
-
Nach dem Inkontaktbringen mit der ersten beladenen organischen Phase
wurden die Phasen getrennt und ausreichend NaHCO3 zur wässrigen Phase gegeben, um
sie auf 50 g/l NaHCO3 einzustellen. Die eingestellte Lösung wurde verwendet, um
den zweiten und dritten Anteil der beladenen organischen Phase der Reihe nach in
Kontakt zu bringen. Das gesamte Inkontaktbringen wurde bei einem O/W-Verhältnis
von 2 zu 1 durchgeführt. Die Phasen wurden getrennt und nach jedem Inkontaktbringen
einer Analyse unterzogen. Die frische, Platin enthaltende wässrige Abziehlösung
wurde dann mitf2n HCl auf den pH-Wert von 1 angesäuert. Die Analysen der gereinigten
beladenen (scrubbed loaded) organischen Phase, dem abgezogenen organischen Anteil
und der angesäuerten Platin enthaltenden frischen Abziehlösung wurden durchgeführt,
deren Ergebnisse wie folgt waren:
Tabelle III Produkt Menge O/W
Untersuchung, g/l g ml Au Pt Pd Ir Ru Rh Pt Pd gereinigte org. Phase 1400 0,005
1,06 3,52 0,002 0,002 <0,001 1,48 4,9 abgez. org.
-
Phase 1 440 2.0 0,05 3,52 0.02 1,5 abgez. org. # Phase 2 470 0,06
3,52 0,03 1,6 abgez. org.
-
Phase 3 490 0,09 3,52 0,04 1,7 Pt (frischer Abzug) 232 0,002 6,00
0,004 <0,001 0,001 <0,001 1,39 <0,001 (angesäuert) 1,48 4,8 Pt Pd % abgezogen
94 0,03 Verhältnis Pt/Pd in frischem Abzug = 1000/1
Die Tabelle
III zeigt an, daß 94 % des Platins aus der beladenen organischen Phase abgezogen
wurden, während weniger als 0,03 % des Platins entfernt wurden. Das Verhältnis des
Platins zum Palladium in der frischen Abziehlösung war größer als 1000 : 1. Die
platin-abgezogenen organischen Anteile (Nr. 1, 2 und 3) wurden kombiniert und zeigten
nach Untersuchungen 0,070 g/l Platin und 3,48 g/l Palladium. Die platin-abgezogene
organische Phase wurde dann mit in HCl während 3 Minuten bei 250C bei einem O/W-Verhältnis
von 2 zu 1 gereinigt. Nach der Phasentrennung wurde die gereinigte organische Phase
analysiert und zeigte aufgrund von Untersuchungen 0,070 g/l Platin und 3,50 g/l
Palladium. Die gereinigte organische Phase wurde dann dreimal der Reihe nach mit
einer frischen Lösung von 50 g/l N2H4 2HCl in 0,5n HCl bei einem Organisch/Wässrig-Verhältnis
von 2 zu 1 während einer Dauer von 5 Minuten in Kontakt gebracht. Die Phasen wurden
nach jedem Inkontaktbringen getrennt. Die getrennten wässrigen Abziehlösungen wurden
kombiniert. Eine Analyse der wässrigen Abziehlösung zeigte, daß 75 % des in der
gereinigten organischen Phase und weniger als 2 % des Platins in die wässrige Lösung
durch die Säureabziehbehandlung abgezogen worden waren.
-
Die Ergebnisse dieses Versuches zeigen, daß ein mit Platin und Palladium
beladenes substituiertes sekundäres Amin (in einer organischen Phase) sehr leicht
von einer beladenen und ein sekundäres Amin enthaltenen organischen Phase durch
eine Abziehfolge selektiv abgezogen werden kann, wobei zuerst Platin und anschließend
Palladium entfernt werden.
-
Beispiel IV Dieser Versuch wurde durchgeführt, um zu erläutern, daß
Platin und Palladium von einem beladenen, ein sekundäres Amin enthaltenden organischen
Phase in der Reihenfolge (1)
Palladium und (2) Platin abgezogen
werden kann.
-
Eine organische Extraktionslösung wurde hergestellt und vorher wie
im Beispiel III auf die Chloridform konditioniert und verwendet, um eine wässrige
Salzsäurelösung damit in Kontakt zu bringen, die nach Untersuchungen weniger als
0,001 g/l Gold, 1,70 g/l Platin, 4,59 g/l Palladiu.n, 0,025 g/l Iridium, 1,10 g/l
Ruthenium und 0,036 g/l Rhodium enthielt. Die elektromotorische Kraft der wässrigen
Lösung wurde durch die Zugabe eines trockenen Hydrochinons vor dem Inkontaktbringen
mit dem organischen Extraktionsmittel auf - 525 mV vermindert. Ein einziges organisch/wässrig-Inkontaktbringen
wurde dann während 3 Minuten bei 250C bei einem O/W-Verhältnis von 1/1 durchgeführt.
Nach der Phasentrennung wurde die organische Extraktphase durch Inkontaktbringen
mit HCl eines pH-Wertes von 1 während 3 Minuten bei einem Organisch/Wässrig-Verhältnis
von 2 zu 1 durchgeführt. Die Analyse der jeweiligen Phasen lieferte die folgenden
Ergebnisse: Tabelle IV Produkt Menge Untersuchung, g/l ml O/W Pt Pd Wässrige Phase
850 1,70 4,59 Raffinat 850 1,0 0,70 1,70 beladene organische Phase 850 1,04 2,60
wässrige Reinigungsphase 412 2,0 0,009 0,02 gereinigte organische Phase 825 1,04
2,60
Die gereinigte beladene organische Phase mit 1,04 g/l Platin
und 2,60 g/l Palladium (nach Untersuchung) wurde dann in zwei getrennte Anteile
aufgeteilt. Der erste Anteil wurde mit einer 50 g/l-wässrigen Lösung von N2H4 2HCl,
die mit einer 0,5n HCl angesäuert worden war, während 3 Minuten bei einem O/W-Verhältnis
von 2 zu 1 in Kontakt gebracht.
-
Nach der Phasentrennung wurde die wässrige Raff inatphase verwendet,
um den zweiten Anteil der gereinigten organischen Phase (bei einem 07W-Verhältnis
von 1,5 zu 1) 3 Minuten lang bei 25"C in Kontakt zu bringen. Das frische wässrige
Palladiumraffinat wurde von der organischen Extraktphase abgetrennt, die dann mit
dem zuerst abgezogenen organischen Anteil kombiniert wurde. Wie bei dem anfänglichen
Versuch wurden die Prozentwerte und die Mengen an abgezogenem Platin und Palladium
mittels Analyse für die jeweiligen abgetrennten Phasen bestimmt, wie es aus der
folgenden Tabelle ersichtlich ist.
-
Tabelle IVA Produkt Menge Untersuchung, g/l g abgezogen 96 ml Pt
Pd Pt Pd Pt Pd gereinigte organische Phase 700 1,04 2,60 0,728 1,82 kanbinierte
palladiuwabgezogene organ.
-
Phase 700 1,00 0,56 0,700 0,39 <1 78 Pd-re icher Abzug 200 0,10
6,90 0,020 1,38 0,720 1,77
Die kombinierte palladium-abgezogene
organische Phase wurde mit HCl eines pH-Wertes von 1 bei einem O/W-Verhältnis von
2 zu 1 während 3 Minuten bei 250C in Kontakt gebracht, um die organische Phase zu
reinigen. Nach der Phasentrennung wurde die organische Phase analysiert und es wurden
für Platin 1,00 g/l und Palladium 0,56 g/l gefunden.
-
Die gewaschene organische Phase wurde dann mit einer 50 g/l-Lbsung
von NaHCO3, die 5 g/l EDTA enthielt, in Kontakt gebracht, die durch Einstellung
einer EWA-Suspension in Wasser auf einen pH- Wert von 8 mit einer NaOH-Lösung (zur
Lösung des EDTA) durch Zugabe von NaHCO3 und durch Verdünnen mit Wasser zum endgültigen
Volumen hergestellt worden war. Die organische Phase werde vollständig in zwei gleiche
Teile aufgeteilt.
-
Der erste Teil wurde mit der alkalischen Abziehlösung 10 Minuten lang
bei 250C in Kontakt gebracht. Nach der Phasentrennung wurden 5,1 g NaHCO3 in der
wässrigen Phase gelöst, um die alkalische Lösung auf eine Konzentration von 50 g/l
NaHCO3 einzustellen. Die eingestellte Abziehlösung wurde dann verwendet, um den
zweiten Anteil 10 Minuten lang bei 250C in Kontakt zu bringen. Beide vorgenannten
Maßnahmen des Inkontaktbringens wurden bei einem Organisch/Wässrig-Verhältnis von
2 : 1 durchgeführt. Es wurde während des ersten Inkontaktbringens kein Auftreten
von Schlamm beobachtet. Es wurden lediglich Spuren von Schlamm an der Grenzfläche
bei dem zweiten zwecks Abziehens durchgeführten Inkontaktbringen sichtbar. Nach
der Phasentrennung folgte das zweite Abziehinkontaktbringen. Die abgezogenen organischen
Phasen wurden kombiniert und der platin-reiche Abzug auf einen pH-Wert von 1 zur
Stabilisierung der Lö-Lösung durch Zugabe von 12n HCl einreguliert. Wie bei dem
vorausgegangenen Versuch wurde der Prozentgehalt des abgezogenen Platins und Palladiums
durch Analyse der abgetrennten Phasen ermittelt, wovon die Ergebnisse von der nachfolgenden
Tabelle IVB erfaßt werden.
-
Tabelle IVB Produkt Menge Untersuchung, g/l g abgezogen in % ml Pt
Pd Pt Pd Pt Pd Pd-abgez.
-
organ.
-
Phase (ger.) 600 1,00 0,56 0,60 0,336 Pt-abgez.
-
Organ.
-
Phase 600 0,15 0,55 0,09 0,330 85 < 2 Pt-reicher Abzug - 151 3,20
0,071 0,48 0,011 0,57 0,341 Die Daten der Tabelle zeigen, daß die anfängliche Abzugsmaßnahme
zu einem Abzug von 78 % des Palladiums und weniger als 1 % des Platins von der beladenen
organischen Ph führt. Die Palladium enthaltende wässrige Abzugslösu zeigt ein Palladium/Platin-Verhältnis
von 69/1. Die X @ inabgezogene organische Phase enthielt 0,15 g/l Platin und 0,55
g/l Palladium (85 % bzw. weniger als 2 % abgezogen) und die wässrige Platin enthaltende
Abzugslösung zeigte ein Platin/Palladium-Verhältnis von 46/1. Verglichen mit der
Ausgangsflüssigkeit des Verfahrens war das Pd/Pt-Verhältnis von 2,7/1 auf 69/1 erhöht
und das Pt/Pd-Verhältnis war von 0,4/1 auf 46/1 erhöht worden. Die gesamte Wiedergewinnung
von der beladenen organischen Phase betrug 85 % für das Platin und 79 % für das
Palladium.
-
Die Platin- und Palladium-Verbindungen können von den jeweiligen wässrigen
Abzugs lösungen unter Anwendung gut bekannter Techniken (z.B. Ausscheidung des Ammoniumchloroplatinats
mit NH4Cl zur Gewinnung von Platin oder Ausscheidung
des Dichlorodiaminopalladiums
durch nachfolgende Zugabe von Ammoniumhydroxid und Salzsäurelösungen zur Wiedergewinnung
des Palladiums gewonnen werden.