NO140111B - Fremgangsmaate til anrikning av et konsentrat av ett eller flere sekundaere platinametaller - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte til anrikning av et konsentrat av ett eller flere sekundære platinametaller.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til anrikning av et konsentrat av ett eller flere sekundære platinametaller ved oksyderende røsting.

Ifølge kjente fremgangsmåter deles først et edelmetall-konsentrat i to grupper hvorav den ene hovedsakelig består av platina, palladium og gull mens den andre omfatter de sekundære platinametaller. Ifølge en kjent fremgangsmåte dannes det leger-ing av de sekundære platinametaller og bly for å separere en vesentlig mengde uedle metaller fra disse i begynnelsen. Med "uedle metaller" menes alle metaller bortsatt fra edle metaller og sølv. Bly oppløses deretter ved anvendelse av fortynnet sal-petersyre, og platina, palladium og gull oppløses ved hjelp av kongevann.

Den resulterende rest utgjør et tilførselsmateriale til

et separerings- og anrikningstrinn for de sekundære platinametaller i hele prosessen. Et eksempel på den type konsentrat som kan oppnås fra de ovennevnte prosesstrinn er gitt nedenfor, hvor de relative metallmengder er angitt i vektsprosent.

Et slikt konsentrat kan smeltes med kaliumbisulfat (KHSO^) som gjør rhodium vannløselig med omdannelse til dets sulfat,

Rh2 (S04)3.

Etter behandling med vann for å fjerne rhodium separeres resten fra det oppløste rhodium og utsettes for smelting med natriumperoksyd (Na2C>2) r hvorved ruthenium og osmium omdannes til vannløselige natriumsalter av okso-anionene av de to metal-2- 2-

ler (f.eks. RuO^ og OsO^ ) og iridium til et syreløselig oksydhydrat, sannsynligvis IrC^-nl^O. Ruthenium og osmium separeres deretter fra iridium ved behandling av natriumper-oksydsmelten med vann etterfulgt av filtrering, mens iridium oppløses ved å behandle den resulterende rest med saltsyre.

Metallene som således er separert fra hverandre, behandles deretter for ytterligere anrikning. Ruthenium og osmium anrikes vanligvis ved en samlet klordestillasjon etterfulgt av en sal-petersyredestillasjon for osmium. Rhodium behandles for fjerning av forurensninger, såsom palladium, tellur og andre uedle metaller som også gjøres løselige ved smeltingen med KHSO^. Iridium må separeres fra store mengder bly og andre forurensninger som finnes i konsentratet, hvilke er blitt løselige ved smeltingen med natriumperoksyd (Na2C>2) •

Prosessen ovenfor utføres ofte med noe som må sies å være unødvendig store mengder konsentrater, hvorved det tilsvarende anvendes store mengder dyre reagenser. Dessuten er forurensningene, særlig tellur, av og til vanskelig å fjerne.

Fra norsk patentskrift 123.317 er det kjent en fremgangsmåte til utvinning av metallisk osmium, hvor det utføres opp-varming av et osmiumholdig materiale til mellom 6 50 og 1092°C. Under betingelsene for nevnte fremgangsmåte fjernes ikke hverken Te, As, Bi eller Ag, og dessuten vil bare fra 60 til 70% bly bli fjernet.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fremgangsmåte for anrikning av slike konsentrater som vil bevirke fjerning av besværlige forurensninger som Te, As, Bi, Ag og Pb, som vil fjerne osmium og som vil minske hovedmengden av de sekundære platinametallene som skal raffineres, med en tilsvarende besparelse av reagenser og omkostninger på utstyr.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved en fremgangsmåte som kjennetegnes ved at konsentratet oppvarmes til en temperatur mellom 1100 og 1500°C i en oksygeninneholdende gasstrøm, og at oppvarmingen foretas i et tidsrom som er tilstrekkelig til å sikre kvantitativ forflyktigelse av i konsentratet nærværende bly, arsen, sølv, vismut, tellur og/eller osmium og oksydasjon av ruthenium, rhodium og iridium til deres oksyder.

Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse fjernes forurensningene Te, As, Bi og Ag kvantitativt, og ruthenium foreligger som rutheniumdioksyd som dannes ved tem-peraturer på minst 1050°C. Rutheniumdioksyd er lettere å bringe i oppløsning enn rutheniummetall.

Som gasstrøm anvendes det fortrinnsvis luft, og konsentratet oppvarmes fortrinnsvis til ca. 13 00°C.

Ifølge den foretrukne form utføres oppfinnelsen hovedsakelig på følgende måte, idet prosesstrinnene er vist klart i det medfølgende flytdiagram:

Et konsentrat av sekundære platinametaller oppvarmes i

et trinn 1 i en luftstrøm ved ca. 1300°C i 20 timer.

Det har vist seg at under disse betingelser fjernes osmium kvantitativt fra konsentratet sammen med bly, arsen, sølv, vismut og tellur, mens mindre enn 10% ruthenium og bare spor av de andre platinametaller forflyktiges; Dampene vaskes i et trinn 2 med en 10 prosentig NaOH-oppløsning som utfeller alle metallene som oksydhydrater (som bunnfeller i en beholder) med unntakelse av rutheniumoksyd og osmiumoksyd som omdannes til løselige natriumsalter ifølge likningene;

Ruthenium utfelles i trinn 2 fra alkalioppløsningen ved 2-tilsetning av etanol som reduserer okso-anionet RuO^ til et uoppløselig oksydhydrat som sannsynligvis er Ru20.j.nH20. Denne utfelling frafiltreres i beholderen sammen med slammet som inneholder de andre metaller som er blitt forflyktiget og re-sirkuleres til trinnet for blylegeringsdannelse i metallpro-sessen eller til et annet hensiktsmessig punkt dersom blylegeringsdannelse ikke benyttes.

Osmium som forblir i løsning utfelles deretter i et trinn 3 ved romtemperatur som et oksydhydrat, sannsynligvis C^O^.nt^O ved surgjøring av oppløsningen med HC1 til pH 4,0:

Det således oppnådde osmium kan anrikes ved gjenoppløsning i et trinn 4 i HNO^ og etterfølgende destillasjon.

Det ansees at den ovennevnte temperatur på 13 00°C er vik-tig, idet dersom temperaturen er for høy går for mye ruthenium tapt, og dersom den er for lav er reaksjonshastigheten for lang-som.

Det kalsinerte materiale fra ovnen, som inneholder rhodium, iridium og mer enn 90% av rutheniumet, overveiende som dioksydet RuC^/ smeltes med KOH ved 700°C i 90 min. til dannelse av et vannløselig rutheniumsalt ^(RuO^).

Det dannete ruthinat utlutes med vann, mens de andre platinametaller forblir uløselige og separeres fra ruthenium ved filtrering. Idet ruthinatet reduseres meget lettvint av organisk materiale utføres denne filtrering på en sintret glassplate og ikke på filtrerpapir. Ruthenium i filtratet utfelles deretter som oksydhydrat R^O^.nl^O ved romtemperatur i et trinn 6 ved tilsetning av alkohol. Det således oppnådde ruthenium inneholder vanligvis noen uedle metaller, såsom Fe, Cu og Ni, som det kan renses fra ved oppløsning i et trinn 7 i HClO^ og etterfølgende destillasjon.

Rhodium og iridium som forblir uoppløselige etter KOH-smeltingen kan bringes i løsning med HC1 pluss ^ 2°2 under trykk i en autoklav i et trinn 8. Rhodium og iridium som oppløses således kan deretter renses mer lettvint ved konvensjonelle fremgangsmåter, idet hovedmengden av de forstyrrende grunnstoffer, såsom Pb, As, Te, Bi og Ag er fraværende på dette trinn som følge av høytemperaturrøstingen av konsentratet.

Fordelene med oppfinnelsen, som er beskrevet ovenfor,

er derfor følgende:

a) Hovedmengden av forstyrrende grunnstoffer, såsom Pb, As, Bi, Te og Ag etc, fjernes på et enkelt trinn, nemlig røste-trinnet, hvorved etterfølgende anrikning av platinametallene forenkles betydelig. b) Mengden av materiale som skal behandles for separer-ingen av de sekundære platinametaller minskes betydelig og

bidrar derved til å minske omkostningene for raffineringen av metallene idet det er nødvendig med mindre reagenser, arbeid og utstyr.

c) Ifølge oppfinnelsen er det frembrakt en fremgangsmåte for separering og anrikning av ruthenium og osmium. Fremgangs-måten er en annen enn den fremgangsmåte som for tiden anvendes og som krever lang tid for å fullføres og som også omfatter

mange separate trinn av forskjellig type.

d) Som et resultat av omdannelsen av ruthenium til dets dioksyd (RuC^) ved glødingen kan den vanlige, korrosive Na2C>2-sintring erstattes med en KOH-smelting. Denne teknikk har vist seg å gi utmerkete resultater. Dessuten er prisen og korro-siviteten for KOH langt mindre enn for ^2*32 • e) Som følge av KOH-smeltingen har det vist seg at iridium-og rhodiumoksydene som er til stede i resten er nesten kvantitativt oppløselig i HCl + H202 ved 150°C ved den etterfølgende oppløsning i autoklaven.

Eksempel

Trinn 1

100 g av et konsentrat av sekundære platinametaller, med analyse som angitt i tabell I nedenfor, ble røstet i en luft-strøm ved 1300°C i 20 timer.

Luft ble trukket over konsentratene ved sug gjennom to opptaksbeholdere som inneholdt en 10 prosentig vandig NaOH-oppløsning og som var anordnet i rekke.

Innholdene i beholderne ble deretter tilført til osmium-utvinningskretsen.

Kalsineringsresten fra ovnen, hvorav en analyse er angitt

i tabell II nedenfor, veide 68,0 (dvs. vekttap = 32%).

Trinn 2

Kalsineringsresten ble deretter smeltet med fem ganger ,dens egen vekt (350 g) KOH i en digel av rustfritt stål ved

700°C i 90 min. Smeiten ble helt i en jernskål og fikk størkne. Den størknete smelte ble deretter knust og utlutet med vann ved romtemperatur. Den resulterende oppløsning ble deretter filtrert gjennom en sintret glassplate.

Filtratet som inneholdt 87,5% av det ruthenium som opprinnelig var til stede i metallkonsentratet, ble tilført til rutheniumutvinningskretsen.

Utlutingsresten, hvorav en analyse er angitt i tabell III nedenfor, veide 2 0,5 g (dvs. vekttap i % av det opprinnelige = 79,5%).

Trinn 3

Utlutingsresten ble anbrakt i en teflonbombe sammen med 160 ml HC1 (36 prosentig) og 10 ml (100 vol) ^ 2°2' Bomben ble deretter dx-eiet i en ovn ved 150 C, og reaksjonen fikk fort-sette i 4 timer. Inneholdet i bomben fikk deretter kjølne til romtemperatur og ble avfiltrert. Den oppnådde rest veide 1,2 g. En analyse av resten er angitt i tabell IV nedenfor. Resten ble resirkulert til blysmeltingstrinnet og det oppnådde filtrat, som inneholdt 95% av det ruthenium og iridium som opprinnelig var i metallkonsentratet, ble behandlet for separering av rhodium og iridium ved fremgangsmåten ifølge norsk patentskrift 134.877.

Osmiumutvinningssyklus.

Til NaOH-oppløsningene i beholderne ble det tilsatt 3 ml 95 prosentig etanol ved romtemperatur, og oppløsningen ble

filtrert under vakuum. Resten, utfellingen, hvorav det er angitt en analyse i tabell V nedenfor, veide 43,0 g og ble re- <

sirkulert til blyoppsamlingstrinnet.

Filtratet som inneholdt mer enn 98% av osmiumkonsentratet

ble deretter surgjort med saltsyre til pH 4,0, og oppløsningen fikk stå natten over. Den oppnådde osmium-oksydhydratutfelling ble deretter avfiltrert og filtratet fjernet.

3,7 g osmium som ble oppnådd på denne måte inneholdt bare

spor av de andre edle metaller, og som oksydhydrat er det i en meget hensiktsmessig form for endelig rensing, dvs. oppløsning i HNO-j og etterfølgende destillasjon som OsO^.

Rutheniumutvinningssyklus.

35,7 g ruthenium i KOH-utlutingsfiltratet ble deretter

utfelt som oksydhydrat, Ru^O-j.nl^O ved romtemperatur med 20

ml 95 prosentig etanol. Oppløsningen bie filtrert og edle metaller i filtratet utfelt med f^S og resirkulert til høy-temperaturglødingstrinnet, dvs. trinn 2.

Det R^O-j.nl^O som ble oppnådd på denne måte inneholdt

bare spor av andre platinametaller, og som oksydhydrat foreligger det i en meget hensiktsmessig form for endelig rensing,

dvs. oppløsning i HClO^ etterfulgt av destillasjon som RuO^.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til anrikning av et konsentrat av ett eller flere sekundære platinametaller ved oksyderende røsting, karakterisert ved at konsentratet oppvarmes til en temperatur mellom 1100 og 1500°C i en oksygeninneholdende gasstrøm, og at oppvarmingen foretas i et tidsrom som er tilstrekkelig til å sikre kvantitativ forflyktigelse av i konsentratet nærværende bly, arsen, sølv, vismut, tellur og/eller osmium og oksydasjon av ruthenium, rhodium og iridium til deres oksyder.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det som gasstrøm anvendes luft.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at konsentratet oppvarmes til ca.

13 00°C.