FI60889C - Foerfarande foer anrikning av ett koncentrat innehaollande en eller flera sekundaera platinametaller - Google Patents

Description

------- rBl ,,,, KUULUTUSJULKAISU /nggn 3®Γρ [>] <«) UTLÄOGNINGSSKRIPT OUÖÖ9 C ¢45^ Patentti myönnetty 13 04 1932 Patent meddelat ^ v ^ (51) Kv.ik?/int.a.3 C 22 B 11/00

SUOM I —FI N LAN D (21) P»wnttllMrfc#imM-P««m*«WMwlng 752bJO

(22) H»k*mliptlvt — AntBknlngtdtg 02.09*73 (23) Atkupllvl—Giltighetsdag 02.09.75 (41) Tullut JulklMkai — Bllvlt effwitllg 0U.10.76

Patentti-]· rekisterihallitus .......

-____ , ^ ^ , (44) N«htlv«k*lp*noo ji kuuL ulkabun pvm. —

Patent- oeh registerstyrelsen ' Anrtkan utlagd och utl.«krKtm publicund 31.12· 8l (32)(33)(31) Pyydetty «uolkMit —Begird prloritet 03·0U. 75

Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafrikanska Republiken(ZA) 75/2093 ' (71) Svarsab Mining, Exploration and Development Company (Proprietary) Limited,

Anglovaal House, 56 Main Street, Johannesburg, Transvaal, Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafrikanska Republiken(ZA) (72) Willem Hubert Pittie, Roodepoort, Transvaal, Gerhardus Overbeek, Florida, Transvaal, Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafrikanska Republiken(ZA) (jl*) Oy Heinänen Ab (5I+) Menetelmä yhtä tai useampaa sekundääristä platinametallia sisältävän konsentraatin rikastamiseksi - Förfarande för anrikning av ett koncentrat in-nehällande en eller flera sekundära platinametaller Tämän keksinnön kohteena on menetelmä yhtä tai useampaa sekundääristä platinametallia sisältävän konsentraatin rikastamiseksi hapettavalla kuumennu ksella.

Kaikissa yleisesti tunnetuissa menetelmissä jalometallirikaste jaetaan aluksi kohteen osaan, joista toinen koostuu etupäässä platinasta, palladiumista ja kullasta ja toinen sisältää sekundääriset platina-metallit. Eräässä tunnetussa menetelmässä sekundääriset platinametal-lit muodostavat seoksen lyijyn kanssa, minkä tarkoituksena on erottaa huomattava määrä epäjaloja metalleja erotusprosessin alkuvaiheessa.

Epäjaloihin metalleihin luetaan tässä yhteydessä kaikki metallit lukuunottamatta hopeaa sekä edellä määriteltyjä jalometalleja. Tämän jälkeen lyijy liuotetaan laimealla typpihapolla ja platina, palladium sekä kulta liuotetaan kuningasveteen.

2 60889

Tuloksena saadaan liukenematon jäännös, joka muodostaa lähtökohdan sekundääristen platinaraetallien varsinaiselle erottamis- ja puhdistamis-vaiheelle. Esimerkkinä yllämainittujen erottamisprosessin vaiheiden avulla saatavasta rikastetyypistä esitetään seuraava asiaa valaiseva taulukko, johon metallien suhteelliset osuudet rikasteessa on merkitty painoprosentteina.

Alkuaine j°

Platina (Pt) 1-5

Palladium (Pd) 1-3

Kulta (Au) 0,1 - 0,5

Rodium (Rh) 5-15

Rutenium(Ru) 30 - 50

Iridium (ir) 4-10

Osmium (Os) 0-5

Hopea (Ag) 2-5

Kupari (Cu) 0-4

Nikkeli (Ni) 0-4

Rauta (Pe) 0-1 lyijy (Pb) 20-50

Telluuri (Te) 0-1

Vismutti (Bi) 0-0,5

Arseeni (As) 0-0,5 Tällaista sekundääristen platinametallien rikastetta voidaan sulattaa kaiiumbisulfaatin (KHSO^) kanssa. Tällä toimenpiteellä rodium muuttuu vesiliukoiseksi sulfaatiksi

Kun rodium on poistettu veteen liuottamalla, liuoksesta erotetun liukenemattoman jäännöksen annetaan reagoida natriumperoksidin (^2()2) kanssa, millä rutenium ja osmium muutetaan näiden kahden metallin oxo-anionien (RuO^ ~ ja OsO^ “) vesiliukoisiksi natriurasuoloiksi ja iridium happoliukoiseksi vesipitoiseksi oksidiksi) jonka kaava on todennäköisesti IrC^· n HgO Tämän jälkeen rutenium ja osmium erotetaan iridiumista käsittelemällä natriuraperoksidisulatetta vedellä ja sen jälkeen suodattamalla. Iridium liukenee käsiteltäessä veteen liukenematonta jäännöstä suolahapolla.

Selostetulla tavalla toisistaan erotettujen metallien puhdistamista jatke- 3 60889 taan tämän jälkeen. Rutenium ja osmium puhdistetaan tavallisesti yhteisellä klooritislauksella, mitä seuraa osmiumin tislaaminen typpihapossa. Rodiumia käsitellään palladiumin, telluurin ja muiden sellaisten epäpuhtautena esiintyvien epäjalojen metallien poistamiseksi, jotka KHSO^-sulatteessa muuttuvat liukenevaan muotoon. Iridium on erotettava suurista määristä lyijyä ja muita epäpuhtauksia, jotka ovat läsnä siinä rikasteessa, joka on saatettu liukenevaan muotoon natriumperoksidisulatteen (^202^ avulla.

Edellä selostetussa prosessissa käsitellään usein rikastemääriä, joita on pidettävä tarpeettoman suurina. Kalliita reagensseja käytetään vastaavasti suuria määriä. Epäpuhtaudet, varsinkin telluuri, ovat myös joskus vaikeita poistaa.

Norjalaisesta patenttijulkaisusta 123 317 tunnetaan menetelmä metallisen osmiumin valmistamiseksi, jossa suoritetaan osmiumpitoi-sen materiaalin kuumennus 1ämpöti1 avali1le 650-1092°C. Menetelmässä ei saada poistetuksi telluuria, arseenia, vismuttia eikä hopeaa ja lyijystäkin saadaan poistetuksi ainoastaan 60-70%.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa sekundääristen platina-metallien rikasteen käsittelymenetelmä, joka helpottaa sellaisten epäpuhtauksien, kuten Te, As, Bi, Ag ja Pb, poistamista, joka poistaa osmiumin ja joka pienentää jalostettavien sekundääristen platina-metallien määrää, mistä seuraa reagenssien ja laitteistokustannusten säästöä. Tunnusomaista keksinnön mukaiselle menetelmälle on se, että konsentraatti kuumennetaan lämpötilaväli1 le 1100°C-1 500°C happea sisältävässä kaasuvirrassa ja että kuumennusta jatketaan niin kauan, että konsentraatin sisältämä lyijy, arseeni, hopea, vismutti, telluuri ja/tai osmium poistuvat kvantitatiivisesti ja rutenium, rodium ja iridium hapettuvat oksideikseen.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan epäpuhtauksina esiintyvät Te, As, Bi ja Ag poistetuksi täydellisesti, ja rutenium saadaan muutetuksi ruteniumdioksidiksi , joka muodostuu yli 1 050°C:n lämpötiloissa. Ruteniumdioksidi on helpompi saattaa liuokseen kuin rute-ni ummeta11i.

Kaasuvirtana on edullista käyttää ilmaa, ja lämpötila, johon konsentraatti kuumennetaan, on edullisimmin noin 1300°C.

4 60889

Edu11 isimmassa muodossaan keksintö toteutetaan seuraavassa selostettavalla tavalla. Prosessin eri vaiheet on esitetty oheisessa kaaviossa.

•

Vaiheessa 1 sekundääristen platinametall/ien rikastetta kuumennetaan ilmavirrassa noin 1300°C:n lämpötilassa 20 tunnin ajan.

On todettu, että näissä olosuhteissa osmium poistuu kvantitatiivisesti rikasteesta yhdessä lyijyn, arseenin, hopean, vismutin ja telluurin kanssa, kun taas alle 10% ruteniumista ja vain häviävän vähän muista platinametalleista haihtuu. Vaiheessa 2 höyryt pestään 10% NaOH-1iuoksella, joka saostaa kaikki metallit hydroksideina, (jotka laskeutuvat vastaanottoastiän pohjalle] lukuunottamatta rutenium- ja osmiumoksideja, jotka muuttuvat liukeneviksi natrium-suoloiksi seuraavien reaktioiden mukaan:

Ru04 + 2Na0H -> Na2(Ru04] + ^°2 + H20 0s04 + 2NaOH -> Na2(0s04(OH)2)

Rutenium saostetaan vaiheessa 2 emäksisestä liuoksesta lisäämällä 2- etanolia, joka pelkistää oxo-anionin Ru04 liukenemattomaksi hydroksidiksi, jonka kaava on todennäköisesti Ru^g" nH20. Tämä saostuma suodatetaan liuoksesta yhdessä vastaanottoastiassa olevan liejun kanssa, joka sisältää muut haihtuneet metallit, ja palautetaan metalliprosessin siihen vaiheeseen, jossa ne muodostavat seoksen lyijyn kanssa tai johonkin muuhun sopivaan vaiheeseen, jos lyijy-seosta ei käytetä hyväksi.

Liuokseen jäävä osmium saostetaan tämän jälkeen vaiheessa 3 huoneen lämpötilassa hydroksidina, todennäköisesti Οε^^τιΗ-,Ο, tekemällä liuos suolahapolla happamaksi pH-arvoon 4.0.

Na2(0s04(0H)2) Et°H Na2(0s04) H+H+/H20 0s203*nH20 liukeneva liukeneva 5 60889 Näin saatu osmium voidaan puhdistaa liuottamalla se uudelleen vaiheessa 4 typpihappoon ja sitä seuraavalla tislauksella. Edellämainittua lämpötilaa 1300°C pidetään tärkeänä, sillä jos lämpötila on liian korkea, liikaa ruteniuraia menetetään ja jos lämpötila on liian matala, reaktio on liian hidas.

Uuuniin jäävä kuumennusjäännös, joka sisältää rodiumin, iridiumin ja yli 90i<> ruteniumista (suurelta osin dioksidin RuOg), sulatetaan K0H:n kanssa 700°C:n lämpötilassa 90 minuutin ajan ruteniumin vesiliukoisen suolan K2(HuO^) muodostamiseksi.

Muodostunut rutenaatti uutetaan vedellä muiden platinametailien jäädessä liukenemattomiksi, jotka erotetaan ruteniumista suodattamalla. Koska ' orgaaniset aineet pelkistävät rutenaatin hyvin helposti, tämä suodatus suoritetaan sintratulla lasilevyllä suodatinpaperin sijasta. Suodoksessa oleva rutenium saostetaan tämän jälkeen hydroksidina (RUgO^.nl^O) huoneen lämpötilassa lisäämällä alkoholia vaiheessa 6. Näin saatu rutenium sisältää yleensä joitakin epäjaloja metalleja (kuten Pe, Cu ja Ni), joista se voidaan puhdistaa liuottamalla vaiheessa 7 perkloorihappoon (HCIO^) ja sen jälkeen tislaamalla· KOH-sulatteesta liukenemattomiksi jäävät rodium ja iridium voidaan saattaa liuokseen HCl;n ja :n vaikutuksesta paineen alaisina säiliössä tai autoklaavissa vaiheessa 8 jne. Tässä vaiheessa liukenevat radium ja iridium voidaan senjälkeen puhdistaa helpommin tavanomaisin menetelmin, koska s·-urin osa häiritsevistä alkuaineista kuten Pb, As, Te, Bi ja Ag on tässä vaiheessa poissa, mikä johtuu rikasteen paahtamisesta korkeassa lämpötilassa.

Ylläkuvatun keksinnön edut ovat seuraavat: (a) Suurin osa häiritsevistä alkuaineista (kuten Pb, As, Bi, Te, Ag jne.) poistuu yhdessä vaiheessa, nimittäin paahtamisvaiheessa, mikä yksinkertaistaa suuresti sitä seuraavassa platinametallien puhdistamisessa käytettävää menetelmää.

(b) Sekundääristen platinametallien erottamisessa käsiteltävä ainemäärä vähenee suuresti, minkä vaikutuksesta metallien jalostuskustannukset laske 6 60889 vat, koska tarvitaan vähemmän reagensseja, työtä ja laitteita.

(c) Keksintö muodostaa ruteniumin ja osmiumin erottamis- ja puhdistamis-prosessin, joka poikkeaa nykyisin käytetystä, prosessita, jonka läpivienti! tarvitaan runsaasti aikaa ja joka myös käsittää monia erilaisia ja erillisiä vaiheita.

(d) Seurauksena hehkutuksen aikana tapahtuvasta ruteniumin muuttamisesta dioksidikseen (RuOg) tavanomainen syöpymistä aiheuttava Na2©2:n sintraus voidaan korvata KOH—sulatteella. Tällä tekniika la on havaittu saavutetta-van paljon parempia tuloksia. K0H:n hinta ja syövytysvaikutus ovat paljon alhaisemmat kuin Na202:n vastaavat ominaisuudet.

(e) KOH-rSulatteen ansiosta jäännöksessä olevien iridium- ja rodiumoksidi- olevan en havaitaan lähes täydellisesti liukenevia HCl:n ja Η202:η seokseen 150°C:n lämpötilassa seuraavan vaiheen olevassa säiliössä tapahtuvassa liuotuksessa.

Es imerkki 1 VAIHE

100g sekundääristen platinametallien rikastetta (jata analyysi on esitetty taulukossa I) paahdettiin ilmavirrassa 1300°C:n lämpötilassa 20 tunnin aja TAULUKKO I Sekundääristen platinametallien rikasteen analyysi

Alkuaine painoprosentti paino grammoina

Os 3,8 3,8

Pt 3,0 3,0

Pd 0,8 0,8

Au 0,3 0,3

Rh 6,3 6,3

Ru 40,8 40,8

Ir 5,1 5,1

Ag 2,3 2,3

Pb 32,0 32,0

Te 0,5 0,5

As 0,1 0,1 7 60889

Bi O, 1 0,1

Muut (laskettu) 4,9 4,9 »

Rikasteiden yli vedettiin imun avulla ilmaa, joka kulki kahden NaOH-liuosta (10#) sisältävän sarjaan asetetun vastaanotto as ti an kautta.

Vastaanottoastioiden sisältö syötettiin sitten osmiumin talteenottovai-heeseen.

Uuniin jäänyt kuumennusjäännös (josta analyysi on esitetty taulukossa II) painoi 68,Og (ts. painon menetys = 32#.) TAULUKKO II Kuumennusjäännöksen analyysi

Alkuaine painoprosentti g

Os jälkiä -

Pt 4,4 3,0

Pd 1,2 0,8

Au 0,4 0,3

Rh 9,2 6,3

Ru 55,5 37,7

Ir 7,4 5,0

Ag Pb Te AS -

Bi

Happea ym. (laskettu) 21,9 14,9 VAIHE 2

Kuumennusjäännöstä sulatettiin sen jälkeen painoltaan viisinkertaisen (350g) KOH-määrän kanssa ruostumattomasta teräksestä valmisteessa upokkaassa 700°C:n lämpötilassa 90 minuutin ajan. Sulate kaadettiin rautakul-hoon ja annettiin jähmettyä. Jähmettynyt sulate rikottiin sen jälkeen ja uutettiin vedellä huoneen lämpötilassa. Tuloksena saatu liuos suodatettiin sitten sintratulla lasilevyllä.

Suodos , joka sisälsi 87,5# alunperin sekundääristen platinametailien 8 60889 rikasteessa olleesta ruteniummäärästä, syötettiin ruteniumin talteenotto-vaiheeseen.

Uuttamisjäännös (josta analyysi on esitettyrtaulukossa III) painoi 20, 5g (ts. painonmenetys prosentteina alkuperäisestä painosta oli 79.5$).

TAULUKKO III Uuttamis.jäännöksen analyysi

Alkuaine painoprosentti g

Pt 14,6 3,0

Pd 3,9 0,8

Au 1,5 0,3

Rh 30,7 6,3

Ru 9,7 2,0

Ir 24,4 5,0

Happea ym. (laskettu) 15,2 3,1 VAIHE 3

Teflonista valmistettuiin säiliöön asetettiin uuttamis jäännös sekä 160 ml HC1 (36$) ja 10 ml H202. Astiaa pyöritettiin sitten uunissa 150°C:n lämpötilassa ja reaktion annettiin edetä neljän tunnin ajan. Astian sisällön annettiin sen jälkeen jäähtyä huoneen lämpötilaan, minkä jälkeen se suodatettiin, Saatu jäännös painoi 1,2 g. (Analyysi jäännöksestä on esitetty taulukossa IV). Jäännös palautettiin lyijyn sulatusvaiheeseen ja saatua suodosta, joka sisälsi 95$ sekundääristen platinametallien rikasteen alunperin sisältämästä rodiumista ja iridiumista, käsiteltiin rodiumin ja iridiumin erottamiseksi.

TAULUKKO IV Säiliössä tapahtuneen liuotuksen jäännöksen analyysi

Alkuaine painoprosentti g

Pt 16,7 0,2

Pd 25,0 0,3

Au 8,3 0,1

Rh 8,3 0,1

Ru 8,3 0,1

Ir 8,3 0,1

Muut(laskettu) 25,0 0,3 9 60889

OSMIUMIN TALTEENOTTO

NaOH-pitoiseen vastaanottoliuokseen lisättiin 3 ml etanolia (95$) huoneen lämpötilassa ja liuos suodatettiin alipaineessa. Jäännössaostuma (josta analyysi on esitetty taulukossa V) painoi 43^0 g ja palautettiin lyijyn-keräysvaiheeseen.

TAULUKKO V Jäännössaostuman analyysi

Alkuaine painoprosentti g

Pt ' Pd

Au -

Rh

Ru 7,2 3,1

Ir 0,2 0,1

Os - -

Ag 5,4 2,3

Pb 74,4 32,0

Te 1,2 0,5

As 0,2 0,1

Bi 0,2 0,1

Happea ym. (laskettu) 11,8 4,8

Suodos, joka sisälsi yli 98# rikasteen sisältämästä osmiumista,tehtiin sen jälkeen happamaksi suolahapolla pH-arvoon 4.0 ja liuoksen annettiin seistä yli yön. Saatu osmiumhydrcksidisaostuma otettiin talteen suodattamalla ja suodos heitettiin pois.

Tällä tavalla saatu osmium (3,7g) sisälsi vain häviävän pieniä määriä muita jalometalleja ja hydroksidina se on hyvin sopivassa muodossa lopullisesta puhdistettavaksi, (ts. liuotus HNO-^in ja sitä seuraava OsO^ :n tislaus).

RUTENIUMIN TALTEENOTTO

Uuttamisen tuloksena saadun KOH-pitoisen suodoksen sisältämä rutenium (35,7g) saostettiin sen jälkeen hydroksidina RugO^.n^O huoneen lämpötilassa 20 ml :11a etanolia (95#). Liuos suodatettiin ja suodoksen sisältämät jalometallit saostettiin H2S:lla ja palautettiin korkeassa lämpötilassa tapahtuvaan hehkutusvaiheeseen (ts.vaihe 2).

Claims (3)

10 60889 Tällä tavalla saatu ^2°3 nH^O sisälsi vain häviävän pieniä määriä muita platinametalleja ja hydroksidina on hyvin sopivassa muodossa lopullisesti puhdistettavaksi (ts. liuotus HClO^tn, mitä seuraa RuO^:n tislaus.) t

1. Menetelmä yhtä tai useampaa sekundääristä platinametallia sisältävän konsentraatin rikastamiseksi hapettavalla kuumennuksella, tunnettu siitä, että konsentraatti kuumennetaan lämpötila-välille 1100°C-1500°C happea sisältävässä kaasuvirrassa ja että kuumennusta jatketaan niin kauan, että konsentraatin sisältämä lyijy, -arseeni, hopea, vismutti, telluuri ja/tai osmium poistuvat kvantitatiivisesti ja rutenium, rodium ja iridium hapettuvat oks idei kseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuvirta on ilmaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konsentraatti kuumennetaan noin 1300°C:n lämpötilaan.