FI61521C - Foerfarande foer behandling av en blandning av platinametalleroch guld - Google Patents

Description

rBl f11. KUULUTUSJULKAISU /K01

JgflV lBJ (11) utlAggningsskiiift C (45)2- 111' Ti^ J,": ^ ^ (51) Kv.Hc?/int.a.3 C 22 B 11/00 SUOMI —FINLAND pi) Pwnitllukiwii-PKWwetaliif 3773/7k (22) Hakemlipllvf — AiwSknlngidac 27.12.7^-+ (23) AlkupMvt—GlMghcadai 27.07.73 (41) Tulkit |ulkts«lul— Mivtt off*ntH| 27 2.2 7k

Patwttl· j. rekisterihallitus , Nihttvik^p^ j. k*,M«.w*n ^ -

Patent- och registerstyrelsen ' AnaekM uttefd och uti.*krtftM puMicw«4 30.01+.82 (32)(33)(31) «tuoMwo*—B^IrS priori*·* 10.08.72

Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafrikanska Republiken(ZA) 72/5^89 (71) Swarsab Mining, Exploration & Development Company (Proprietary) Limited, 56 Main Street, Johannesburg, Transvaal, Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafri-kanska Republiken(ZA) (72) Willem Hubert Pittie, Roodepoort, Transvaal, Gerhardus Overbeek, Florida, Transvaal, Kingsley Ferguson Doig, Johannesburg, Transvaal, Etelä-Afrikan Tas avalta-Sydafrikanska Republiken(ZA) (7I+) Oy Heinänen Ab (5M Menetelmä platinametallien ja kullan seoksen käsittelemiseksi -Förfarande för behandling av en blandning av platinametaller och guld (62) Jakamalla erotettu hakemuksesta 2368/73 (kuulutusjulkaisu 61322) -Avdelad frän ansökan 2368/73 (utläggningsskrift 61322) Tämän keksinnön kohteena on menetelmä platinametallien ja kullan seoksen käsittelemiseksi, jossa seoksessa on rodiumia sekä ainakin yhtä muuta metallia platinan, palladiumin ja kullan käsittävästä ryhmästä sekä mahdollisesti myös iridiumia ja ruteniumia.

- Yleensä viisi platinaryhmän metallia platina, palladium, iridium, rutenium ja rodium ja joskus myös kuudes platinametalli osmium, esiintyvät luonnossa yhdessä kullan kanssa, ja nämä kuusi alkuainetta on erotettava toisistaan ja puhdistettava, jotta ne olisivat käyttökelpoisia . kaupassa ja teollisuudessa. Yleensä näiden alkuaineiden alkuerotus kahteen ryhmään suoritetaan käsittelemällä perusseosta, joka on usein metallikiven liuotusjäte tai lieju, kuningasvedellä, jolloin platina, palladium ja kulta liukenevat, kun taas iridium, rutenium ja rodium jäävät pääasiallisesti prosessin jäännökseen. Tällä tavoin saadut kaksi metalli-ryhmää saatetaan sitten yleensä pitkään ja monimutkaiseen erotus-prosessiin, jonka tarkoituksena on erottaa ja puhdistaa yksityiset metallit.

2 61521

Mainittuja kahta metalliryhmää ei useinkaan saada niin hyvin erilleen toisistaan kuin olisi toivottavaa. Erityisesti rodiumin, iridiumin ja ruteniumin joukkoon joutuu usein huomattavia määriä platinaa, palladiumia ja kultaa. Edelleen rodium liukenee usein haluttua enemmän platinan, palladiumin ja kullan kanssa. Myöskin haitallisen suuria määriä piitä ja epäjaloja metalleja esiintyy yleisesti rodiumin, iridiumin ja ruteniumin muodostamassa ryhmässä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä platina-ryhmän metallien ja kullan seosten käsittelemiseksi, jolla perusryhmät, jotka muodostaa toisaalta Pt, Pd ja Au ja toisaalta Rh, | Ir ja Ru, saadaan entistä paremmin erilleen toisistaan ja jolla j myös saavutetaan parempia saaliita ja/tai puhtaampaa rodiumtuo- tetta. Keksinnölle on tunnusomaista se, että (a) seosta käsitellään sen sisältämien metallien saattamiseksi | klorideiksi, (b) saadut kloridit kuumennetaan lämpötilaan 575-625°C, jossa niitä hehkutetaan siksi, kunnes ne ovat hajonneet, ja (c) hehkutusjäännös uutetaan kuningasvedellä, jolloin jäännöksessä oleva platina, palladium ja kulta liukenevat, kun taas rodium, iridium ja rutenium jäävät liukenematta.

Keksintöä sovellettaessa seosta voidaan esikäsitellä kaiken alkalin ja kaikkien epäjalojen metallien poistamiseksi. Metallien kloridit voidaan saada haihduttamalla kuiviin platinaryhmän metallien ja kullan kiinteää seosta kuningasvedellä uuttamalla saatu , uutos. Tätä seuraava kuumennus suoritetaan edullisimmin lämpötilassa noin 600°C, ja seuraava kuningasvesiuutosvaihe voidaan suorittaa kiehuttamalla haihdutusjäännöstä ensin konsentroidussa kloorivetyhapossa ja sitten lisäämällä sopiva määrä konsentroitua typpihappoa kuningasveden muodostamiseksi.

Aika 1 imaamet,ai lien ja epäjalojen metallien poistaminen voidaan suorittaa mukavasti sulattamalla platinaryhmän metallit ja kulta yhdessä lyijy-yhdisteen sekä tarvittaessa pelkistimen kanssa niin, että muodostuu platinaryhmän metallien, kullan ja lyijyn lejee-rinki, poistamalla muodostunut kuona ja uuttamalla sen jälkeen lejeerinkiä typpihapolla lyijyn poistamiseksi.

3 61521

On todettu, että tällaisen seoksen muodostaminen johtaa piin ja epäjalojen metallien parempaan poistumiseen kuin mitä tapahtuu tavanomaisin menetelmin.

Sulatusmenettely suoritetaan edullisesti lämpötilassa 1100— 1200°C. Lyijy-yhdiste on edullisesti lyijyoksidia mutta saattaa olla myös esimerkiksi lyijykarbonaattia, lyijysulfidia, lyijysulfaattia tai lyijy-asetaattia. Juoksutteen on oltava emäksistä, kuten natriumkarbonaattia^ edullisesti sekoitettuna sulamispistettä alentavan aineen kanssa, kuten boraksin tai kalsiumfloridin kanssa. Monissa tapauksissa välttämättömänä pelkistimenä on edullsiramin puuhiili. Käytettäessä lyijyasetaattia tai lyijyformiaattia tyijy-yhdisteenä, ei ole tarpeellista käyttää pel-kistintä.

Jotta keksintö voitaisiin täysin ymmärtää, esimerkkejä sen sovellutuksesta erotusprosesseihin kuvataan seuraavassa viitaten oheiseen juoksukaavioon, jossa on esitetty havainnollisesti keksinnön muodostavat erotusten perusvaiheet.

Esimerkki 1

Yleensä platinaryhmän metallien ja kullan rikasteet saadaan metalliki-vien liuotusjätteen tai liejun muodossa ja platinaryhmän metalleja ja kultaa käsitellään tästä vaiheesta eteenpäin tarkoituksena erottaa ja puhdistaa ne. Tässä esimerkissä metallikiven liuotuslieju, joka sisältää platinaryhmän metalleja ja kultaa, käsitellään seuraavan yleisen menettelytavan mukaisesti ja se sisältää myös esimerkin tulokset ja menettelytavat, jolloin eri reagenssien määrät on annettu suluissa sellaisina kuin lisäykset tosiasiassa on tehty.

Tässä suoritusesimerkissä lähtöaineena käytetty liete sisälsi seuraavat aineet:

Alkuaine _ ____$_____ _ _ Alkuaine_______$ ____

Platina (Pt) 6,92 T Kupari (Cu) 6,91

Palladium (Pd) 3»04 Koboltti (Co) 0,19

Kulta (Au) 0,59 Rauta (Pe) ! 4,57

Rodium (Rh) 0,32 Magnesium (Mgö) ‘ 0,35

Rutenium (Ru) 0,60 j Nikkeli (Ni) 3»50

Iridium (ir) 0,08 j Orgaaninen ; aine (Cn(H20) * 23,1

Kalium (K) 0,03 4 61521

Hopea (Ag) 0,03 Kvartsi (Si02) 12,92

Natrium (Na) 9,25

Alumiini (A120^) 3,60 Rikki (kokonais) (S) 19,63

Antimoni (Sb) 0,05 Telluuri (Te) 0,29 vismutti (Bi) 0,11 Sinkki (Zn) 0,001

Kalsiumoksidi (CaO) 0,49 Muut + 02 + H20 3,43 — 100,00

Ensin 2,5 kg liejua paautettiin ilmavirrassa lämpötilassa 600°0 kaksi tuntia kaikkien sulfidien ja vapaan rikin konvertoimiseksi oksideiksi vaiheessa 1.

Paitettua ainetta keitettiin vaiheessa 2 20$ H2S0^:ssa (3 1) palauttaen ja sekoittaen, jäähdytettiin lämpötilaan* 55°0 sekä suodatettiin läsnäolevien epäjalojen metallien pääosan liuottamiseksi.

Suodakseen lisättiin kalsiumoksidia (CaO) vaiheessa 3 suodb*ksessa olevan nikkelin, kuparin, platinaryhmän metallien ja kullan saostamiseksi. Tämä sakka otettiin talteen ja se sisälsi 30 mg platinaa, 100 mg palladiumia, 10 mg kultaa, 50 mg rodiumia ja 40 mg iridiumia. Käytännössä tämä sakka palautettaisiin kiertoon metallikiven sulattimeen.

Rikkihappokäsittelystä saatua j:äännöstä uutettiin sitten vaiheessa 4 kuningasvedellä (1,5 1) kolme tuntia. Tämä kuningasvedellä suoritettu rntos ja kaikki myöhemmät kuningasvedellä suoritetut uutokset tehtiin seuraavasti:

Ainetta keitettiin tarvittavan suolahappomäärän (HC1) kanssa palauttaen 30 minuuttia. Tarvittava määrä typpihappoa (HNO^) lisättiin sitten hitaasti 60 minuutin aikana. Seoksen annettiin sitten kiehua jäljellä oleva aika (so. 1,5 t). Tarkoituksena tämän menetelmän seuraamiselle oli tiettyjen palladiumoksidien liuotus, jotka muuttuvat passiiviseksi typpihapon läsnäollessa.

Liuokseen lisättiin sitten natriumtromaattia (NaBrO^) (30g) ja liuoksen annettiin kiehua vielä 30 minuuttia senjälkeen, kun se oli laimennettu vedellä (1,5-3 1) tarkoituksena hapettaa platinaryhmän metallit ja kulta korkeimpaan stabiiliin hapetusasteesee^a. pH säädettiin sitten arvoon 6,5 natriumkarbonaatilla (£ 60°C) (1kg) kaikkien muiden metallien paitsi platinan saostamiseksi hydratoituneina oksideina. Liuksen annettiin seistä 20 minuuttia ja sitten se suodatettiin tyhjiössä. Platina poistet- 5 61521 tiin tällätavoin, jotta platinaryhmän metallien ja kullan muodostama ainemassa pienenisi ennen lyijysulatteen muodostamista noin 50^:11.a.

Suodokseen (+ 90i» syötteen platinasta) lisättiin muurahaishappoa (0,2 1) vaiheessa 5 ja liuosta kiehutettiin palauttaen ja sekoittaen viisi tuntia Natriumkarbonaattia (^200^) (0,3 kg) lisättiin vaiheessa 6 asteettain yhden tunnin aikana kunnes saavutettiin pH 5^0. Liuosta keitettiin sitten edelleen 60 minuuttia, jäähdytettiin lämpötilan 60°C ja suodatettiin tyhjiössä. Nämä vaiheet 5 ja 6 suoritettiin, jotta platina saostuisi liuoksesta.

Suoduksen annettiin kulkea anioniuraihtokerroksen lävitse vaiheessa 7 ja ulosvirrannut neste heitettiin pois. Neste sisälsi 100 mg Pt 10 mg Pd, 10 mg Au, 1 mg Rh ja 25 mg Ir.

Sakka liuotettiin vaiheessa 8 kuningasveteen (1,0 1), jäähdytettiin ja suodatettiin. Saatu jäännös oli hopeakloridia (AgCl).

Tämä kuningasvesisuodos sisälsi pääosan platinasta. Tämä platina yhdistettiin palladiumin ja kullan pääosan kanssa kuten jäljempänä on selostettu ja näiden platinaryhmän metallien erottaminen suoritettiin erillisellä menettelyllä. Tätä menettelyä ei tässä selosteta, koska se on epäolleelista tämän keksinnön mukaisille perustaville erotusvaiheille.

Jäännös/sakka , joka saatiin alkuperäisestä kuningasvesiuutoksesta ja natriumkarbonaattisaostuksesta vaiheessa 4 (± 1400 g) sekoitettiin juoksutteen A ja juoksutteen B kanssa, jotka on selostettu alla, ja kuumennettiin vaiheessa 9 75 minuuttia lämpötilassa 1140°C. Tällöin käytettiin 2,5 kg juoksutetta A/kg jäännöstä ja 335g juoksutetta B/l00g platinaryhmän metalleja ja kultaa. Juoksutteilla oli seuraavat kokoomukset :

Juoksute A (aktiivinen juoksute) (3,5 kg) (1) Booraksi NagB^O^ : 20 i» (0,75 kg) (2) Natriumkarbonaatti . 80 # (2 75 kg)

Na2C0^

Juoksute B (kokooja) (0,55 kg) (1) Lyijyoksidi P bO : 90 $ (0,5 kg) (2) Puuhiili C 10 $ (0,05 kg) 6 61521

Sula-aine kaadettiin rautaupokkaisiin ja annettiin jäähtyä. Näin saadut lyijynapit erotettiin kuonasta ja kuona murskattiin sekä otettiin talteen, mutta käytännössä se palautettaisiin metallikiven sulattimeen. Kuona sisälsi 520 mg Pt, 230 mg Pd, 45 mg Au, 24 mg Rh, 45 mg Ru ja 5 mg Ir.

Tämän menettelyn todettiin poistavan tehokkaasti alkaalimaametallien suolat, epäjalot metallit ja sivukirilajit platinaryhmän metalleista ja kullasta. Siten saadaan myös platina, palladium ja kulta liuotettua kuningasveteen; rodium ja iridium osittain liuotettua ja rutenium liuke-nemattomaski.

Lyijynapit murskattiin ja keitettiin sitten vaiheessa 10 viisi tuntia palauttaen 20 # HNO-^issa (5,5 l) lyijyn poistamiseksi. Liuos jäähdytettiin lämpötilaan 55°C ja suoritettiin tyhjiössä. Jäännös syötettiin seuraavaan kuningasvesiuutosvaiheeseen vaiheessa 11.

Vaiheessa 12 muurahaishappoa (0,05 1) lisättiin suodokseen, joka oli saatu vaiheen 10 typpihappouutoksesta, ja pH asetettiin arvoon 2,0 natriumkarbonaatilla Na2C0^ (0,3 kg) kaikkien typpiahppoon liuonneiden platinaryhmän metallien ja kullan saostamiseksi. Liuosta sekoitettiin sitten viisi tuntia huoneen lämpötilassa ja suodatettiin tyhjiössä.

Saatu sakka yhdistettiin vaiheesta 10 saatuun typpihappouutoksen jäännökseen ja syötettiin kuningasvesiuutokseen vaiheessa 11. Vaiheessa 13 suodokseen lisättiin NH^OH:a lyijyn ja kaikkien platinaryhmän metallien ja kullan saostamiäeksi. Tämä sakka kuivattiin ja hehkutettiin; käytännössä se palautettaisiin lyijysulatukseen vaiheessa 9.

Yhdistettyä jäännöstä/sakkaa keitettiin vaiheessa 11 kuningasveden kanssa (0,75 l) kolme tuntia palauttaen. Liuos jäähdytettiin lämpötilaan 55°C ja suodatettiin tyhjiössä. Jäännös muodosti osan rodiumin, iridiumin ja ruteniumin erotusprosessin syötteestä. Tämä jäännös sisälsi 850 mg Pt, 700 mg Pd, 100 mg Au, 5000 Rh, 14720 mg Ru ja 1420 mg Ir. Arvometallit muodostavat tavallisesti noin 50 i» tästä sivuraetallirikas-teesta, jäljellä olevan 50 $:n ollessa lyijykloridia (PpC^)·

Vaiheen 11 kuningasvesiuutoksesta saatuun suodokseen lisättiin vaiheessa 14 stökiömetrinen määrä HgSO^ :a ja 10 #:n ylimäärä (100 ml 5 $ ^SO^sa) lisättiin vaiheessa 14 liuoksessa olevan lyijyn saostamiseksi. Liuosta kiehutettiin 30 minuuttia, jäähdytettiin lämpötilaan 55°C ja suodatettiin.

7 61521

Saostettu lyijysulfaatti hehkutettiin vaiheessa 15 lyijyoksidiksi (PbO), jolloin se oli valmis palautettavaksi lyijyn hehkutusvaiheeseen.

Lyijyn saostusvaiheesta saatu suodos ϊΐΒΐΙιάμΐβ^ϋη kuiviin vaiheessa 16 ja näin saatuja suoloja hehkutettiin lämpötilassa 600°C 2 tuntia. Tämän lämpötilan todettiin olevan tärkeä jäännöksessä olevan rodiumin pitämiseksi kuningasveteen liukenemattomassa muodossaan sen antaessa kuitenkin tuloksena hyvän metallien erottumisen. Suolojen hehkuttamiaen lämpötilassa 579-625°C on todettu olevan tehokkaan, mutta nälcfen rajojen alapuolella rodium jää ei-toivotussa määrin liukenevaan muotoon, kun taas hehkutus näiden rajojen yläpuolella.antaa tuloksena liukenemattomaksi jääneen kasvaneen palladiumin määrän.

Hehkutustuotetta keitettiin sitten vaiheessa 17 kuningasvedessä (0,75 l) palauttaen kolme tuntia. Liuos jäähdytettiin ja suodatettiin tyhjiössä.

Jäännös yhdistettiin vaiheen 11 kuningasvesiuutokseai sulatuksen jälkeen jotta saataisiin yhdistetty syöte sekundääristen platinaryhmän metallien, nimittäin rodiumin, ruteniumin ja iridiumin erottamiseksi. Syöte sisälsi 1130 mg Pt, 850 mg Pd, 120 mg Au, 7480 mg Rh, 14920 mg Ru ja 1720 mg Ir.

Lopullisesta kuningasvesiuutoksesta vaiheessa 17 saatu suodos yhdistet- . tiin vaiheen 8 kuningasvesiuutoksesta saatuun suodokseen. Tämä vaihe 8 kohdistui niihin metalleihin, jotka liukenivat alku-uutosvaiheessa 4, jolloin tarkoituksena oli syötteen saaminen platinan, palladiumin ja kullan erotusprosessiin. Tämä syöte sisälsi 171210 mg Pt, 74790 mg Pd, 14560 mg Au, 200 mg Rh, 25 mg Ru ja 210 mg Ir.

Esimerkki II

Kuningasvesiliuos, joka sisäsi 17150 mg Pt, 74940 mg Pd, 14580 mg Au, 2680 mg Rh, 225 mg Ru ja 320 mg Ir, haihdutettiin kuiviin . kvartsiupok-kaassa. Näin saatuja kloridisuoloja hehkutettiin lämpötilassa 600°0 2 _ tuntia. Hehkutettua jäännöstä keitettiin sitten 600 ml konsent roidussa HCl:ssa palauttaen 35 minuuttia, jonka jälkeen seokseen lisättiin 200 ml konsentroitua HNO^:a ja liuosta kiehutettiin vielä 120 minuuttia. Liuoksen annettiin sitten jäähtyä ja se suodatettiin tyhjiössä.

Jäännös, joka sisälsi 280 mg Pt, 150 mg Pd, 20 mg Au, 2600 mg Rh, 200 mg Ru ja 300 mg Ir, käsiteltiin sitten rodiumin, ruteniumin ja iridiumin erottamiseksi ja puhdistamiseksi, kun taas suodos, joka sisälsi 16 870 mg Pt, 74790 Pd, 14560 mg Au, 80 mg Rh, 25 mg Ru ja 21 mg Ir, käsiteltiin platinan, palladiumin ja kullan erottamiseksi ja puhdista- 61521 8 miseksi.

Esimerkki III

Aine, joka sisälsi 3390 mg Pt, 2550 mg Pd, 360 mg Au, 22440 mg Rh, 44760 mg Ru ja 5160 mg Ir, hehkutettiin kymmenkertaisen ainemäärän kansse NaHS0^.H20 lämpötilassa 600°C 1 tunti kvartsiupokkaassa. Sulate liuotettiin neljään litraan 1:1 kloorivetyhappoa. Liuos suodatettiin sitten ylläkuvatussa menettelyssä liukenemattomien metallien poistamiseksi. Suodos sisälsi 300 mg Pt, 200 mg Pd, 20 mg Au, 19500 mg Rh, 60 mg Ru ja 40 mg Ir. Suodos lämmitettiin sitten kiehuvaksi ja siihen lisättiin 15 g NaBrO^iä. Liuoksen pH asetettiin senjälkeen arvoon 8,4 natrium-karbonaatilla ja liuos suodatettiin. Saatu sakka, joka sisälsi 100 mg Pt 1980 mg Pd, 0 Au, 19400 mg Rh, 60 mg Ru ja 40 mg Ir, liuotettiin sitten 100 ml konsentroitua HCL:a ja haihdutettiin kuiviin sekä hehkutettiin lämpötilassa 600°C 2 tuntia. Hehkutettua ainetta uutettiin sitten 100 ml kuningasvedellä kuten esimerkissä II Pt:n ja Pd:n liuottamiseksi. Xokeentulokset on annettu allaolevassa taulukossa.

mg metallia Pt Pd Au Rh Ru Ir suodöksessa 100 1900 .— 400 - — mg metallia jäännöksessä - 80 - 19000 . 60 40 Tällöin huomataan, että esillä oleva keksintö tekee mahdolliseksi kahden platinametallien ja kullan ryhmän erottamisen tehokkaasti toisistaan ja epäjaloista metalleista sekä alkuperäisen syötteen sisältämistä sivukivilajeista. Myös silloin kun osmium on läsnä, on ilmeistä, että menetelmä toimii tehokkaasti.

Claims (3)

9 61521

1. Menetelmä platinametallien ja kullan seoksen käsittelemiseksi, jossa seoksessa on rodiumia sekä ainakin yhtä muuta metallia platinan, palladiumin ja kullan käsittävästä ryhmästä sekä mahdollisesti myös iridiumia ja ruteniumia, tunnettu siitä, että (a) seosta käsitellään sen sisältämien metallien saattamiseksi klorideiksi, (b) saadut kloridit kuumennetaan lämpötilaan 575-625°C, jossa niitä hehkutetaan siksi, kunnes ne ovat hajonneet, ja (c) i hehkutusjäännös uutetaan kuningasvedellä, jolloin jäännöksessä oleva platina, palladium ja kulta liukenevat, kun taas rodium, iridium ja rutenium jäävät liukenematta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seoksessa olevat metallit •saatetaan klorideiksi uuttamalla seosta kuningasvedellä ja haihduttamalla saatu kuningasvesi-liuos sen jälkeen kuiviin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että klorideja hehkutetaan lämpötilassa noin 600°C. i V