Способ переработки осмийсодержащих растворов

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(73) Научно-производственное объединение Жезказганцветмст иМ.К.И.СатПаева, Институт Металлургии И обогащения НЦ КПМС РК(54) СПОСОБ ПЕРЕРАЬОТКИ ОСМИЙСОДЕР ЖАЩИХ РАСТВОРОВ(57) Изобретение позоляет селективно извлекатьосмий из осмийсодержащих растворов и повысить степень его извлечения.Осаждение осмия из растворов, содержащих рений и органические вещества, проводят серной кислотой содержащей триоксид серы и количестве 840 мас. при объемном соотношении раствора к кислоте, равном Б-81 полученный осмийсодержащий осадок прокаливают в атмосфере СО до остаточного содержания органических веществ в продукте 0,54 мас., а окислительный обжиг осадка после прокаливанияведут в присутствии карбоната кальция в количестве 3-5 мас. .Предлагаемое изобретение относится к технологии получения благородных металлов, в частности, к способам получения осмия из осмийсодержащих растворов и может быть использовано для переработки промпродуктов медного производства.Основным источником осмия являются сульфидные модно-никелевые руды и медные руды,обогащенные рением.Основной осмиевый продукт в медноникелевом производстве это анодные шламы,которые осаждаются из растворов при электролитическом рафинировании черновой меди и никеля.Дополнительным источником получения осмия могут служить растворььобразующиеся, например,в медном производстве при извлечении рения изпромывной серной кислоты по экстракционной технологии. При этом на стадии твердофазной резкстракции образуются растворы, содержащие осмий, рений и органические вещества переработка которых с целью извлечения осмия известнымиИзвестен способ переработки осмийсодерэкащих анодных шламов осажденных при электролитическом рафинировании меди, методом суфатизирующего обжига с концентрированной серной кислотой в две стадии сначала при температуре 150200 Сзатем при 210-350 С с добавлением сульфатов щелочных металлов и введением в выщелачивающий раствор сульфата железа (Н) (авторское свидетельство СССР Не 389158 кл.С 22 В 7/00, 1973. При этом до 50 осмия, содержащегося в исходном продукте,безвозвратно теряется в виде легколетучей четырехокиси на второй стадии обжига. Это является существенным недостатком способа.Переработка по данному способу растворов,содержащих осмии, рении и органические вещества,невозможна, так как осмий будет размазываться между твердой и газовой фазами, вместе с рением и органикой, т.е. затруднительно селективно выделить осмий с высокой степенью извлечения.Наиболее близким по технической сущности кпредлагаемому изобретению является способ,по которому осмий содержащий анодный шлам осаждают при электролитическом рафинировании черновых металлов из растворов серной кислоты,затем полученный анодный шлам для очистки от примесей подвергают многократному сульфатизирующему обжигу при соотношении продукта и концентрированной серной кислоты 11-3 и температуре 150-25 ОС с последующим водным выщелачиванием спека и отделением твердой фазы от раствора после каждой стадии сульфатизации. (Патент США Не 3413114, кл.75 1211968). При этом происходит концентрирование осмия в шламе за счет перехода в раствор при выщелачивании сульфатов железа, меди и никеля. Затем осмий выделяется из полученного концентрата путем окислительного обжига его на воздухе при 815-925 С. Газовая фаза, содержащая осмий, поглощается раствором НаОН, а из щелочного раствора осмий выделяется известными методами. Способ характеризуется невысокой степенью извлечения осмия на стадиях осажденияКроме того, существенным недостаткам указанного способа является необходимость многократного повторения операций сульфатизации при 15 О-25 ОС с последующим выщелачиванием,фильтрацией и сушкой для получения осмиевого концентрата, что осложняет аппаратурное оформление процесса и делает технологическую схему переработки осмийсодержащего материала громоздкой и малопроизводительной.Способ не применим для извлечения осмия,из растворов, содержащих рений и органические вещества, изза существенных различий в составе исходных продуктов. Выделение осмиевого продукта из указанных растворов в процессе электрорафинирования невозможно.В предлагаемом способе переработки осм ийсодержащих растворов в качестве исходного продукта используют растворьцсодержащие рений и органические вещества, из которых выделяют осмийсодержащий осадок серной кислотой,содержащей триоксид серы в количестве 8-10 мас. при объемном соотношении исходного раствора к кислоте, равном Б-81 полученный осмийсодержащий осадок проваливают в атмосфере СО, до остаточного содержания органических веществ в продукте 05-10 мас., и подвергают окислительному обжигу в присутствии карбоната кальция в количестве 3-5 мас. с отгонкой и улавливанием осмия в щелоч ной раствор и выделением из него металлического осмия.Способ позволяет селективно выделить осмий с высокой степенью извлечения, что является техническим результатом предлагаемого способа.Сущность способа заключается в следующем.При контакте исходного раствора, содержащегокислотой происходит выделение ароматических и непредельных углеводородов в виде смолистых веществ, обладающих в моментвыделения развитой поверхностью. Одновременно в результате присутствия в серной кислоте триоксида серы происходит окисление осмия до высшей степени окисления (/. Соединения восьмивалентного осмия сорбируются на смолистых веществах и выпадают в осадок. При этом рений также сорбируется и выпадает в осадок.Выделение осмийсодержащего осадка по предлагаемому способу серной кислотой,содержащей триоксид серы в количестве 8-10 мас. при объемном соотношении исходного раствора к кислоте, равном б 81 является необходимым и достаточным для наиболее полного выделения из органикусодержащего раствора смолистых веществ, на поверхности которых сорбируются соединения осмия (ИМ), что позволяет выделять осмий в осадок с высокой степенью извлечения (96-9 В в отличие от прототипа, по которому при электролитическом рафинировании из серно кислоты в анодный шлам выпадает 80 осмия.Содержание в серной кислоте триоксида серы менее В мас. не позволяет полностью окислить осмий до высшей степени окисления (ЧИП, что приводит к уменьшению степени извлечения осмия в осадок.Содержание в серной кислоте триоксида серы более 10 мас. приводит к частичной возгонке осмия в виде летучего оксида, что уменьшает степень его извлечения в осадок.При поддержании соотношения исходного раствора к кислоте 81 количество выделившихся смолистых веществ недостаточно, что также ведет к снижению степени извлечения осмия.Поддержание соотношения растворов менее 61 приводит к получению вязких плохофильтруем ых осадков, что осложняет их дальнейшую переработку.Полученный осмийсодержащий осадок содержит, мас. осмия 008-02, рения 5-10,органики 80-85.Последующее прокаливание полученного осмийсодержащего продукта в атмосфере СО ведет к выгоранию органики в виде СО и создает восстановительную атмосферу, препятствующую воагонке осмия и рения в виде легколетучих высших оксидов в процессе прокалки, что позволяет удерживать осмий и рений в твердом остатке.Проведение прокаливания до остаточного содержания органических веществ в продукте 0,51 мас. необходимо для поддержания восстановительной атмосферы, при остывании осадка и предотвращения улетучивания осмия. Таким образомда счет выгорания органических составляющих происходит отделение осмия от основной массы органики и его концентрированиепри высокой степени извлечения, т.к. осмий остается в твердом продукте при прокаливании. По прототипу отделение О, от примесей включает сульфатизацию,выщеличивание, фильтрацию и сушку и повторяется многократно, что значительно осложняет процесс и ведет к потерям целевого компонента.Остаточное содержание органики менее 0,5 мас. является недостаточным для обеспечения восстановительной среды до полного остывания продукта. В результате часть осмия может возгоняться в виде тетраоксида осмия, что при ведет к снижению степени излечения осмия.Остаточное содержание органики в продукте более 1 мас. уменьшает отделение осмия от органических веществ.Полученный после прокаливания продукт содержит сконцентрированный осмий и рений и является осмиевым концентратом, Который подвергают окислительному обжигу в присутствии карбоната кальция в количестве 3-5 мас..При этом в окислительной атмосфере начинают образовываться оксиды осмия и рения. Начиная с температуры 500-550 С протекает реакция разложения карбоната кальция СаСОЗ СаО С 0 которая полностью заканчивается при температуре 900950 С.С момента появления в системе СаО начинается реакция заимодействия образовавшихся оксидов кальция и рения с образованием хорошо растворимого в воде перрената кальция (для осмия такая реакция неизвестна) что сдвигает реакцию разложения СаСОЗ вправо.Продукты разложения карбоната кальция улучшают процесс окисления за счет создания рыхлости в шихте при обжиге и тем самым увеличивают реакционную поверхность шихты и доступ к шихте кислорода воздуха, что позволяет повысить степень извлечения ценных компонентов. Кроме того, увеличение реакционной поверхности позволяет избежать спекания и получить после обжига саморассыпающийся продукт, который не требуется измельчать для последующего выщелачивания из него перрената кальция.Тетраоксид осмия 080 образующийся в окислительной атмосфере при температуре выше 250 С до В 50-9 О 0 С практически полностью возгоняется и улавливается щелочными растворам и.Степень извлечения осмия на стадии окислительного обжига в присутствии карбоната кальция в количестве 3-5 мас. составляет 9598, по прототипу не превышает 88.Углекислый газ, который выделяется при разложении карбоната кальция в процессе обжига взаимодействует с оставшейся частью органики и обеспечивает полное ее выгорание и виде оксида углерода СО, который не является загрязняющей примесью и возгоняется.Проведение окислительного обжига в присутствии карбоната кальция в количестве менее 3 мас.ухудшает процесс окисления и отгонки осмия и приводит к неполному выгоранию оставшейся органики,так как недостаточно развита поверхность контакта, что снижает селективность и степень извлечения осмия. Кроме того, недостаток карбоната кальция сказывается и на получении саморасссыпающегося кека, что ухудшает Процесс последующего выщелачивания полученного при обжиге водорастворимого перрената кальция и загрязняет раствор оставшимися органическими веществамиПрисутствие карбоната кальция в количестве 6 олее 5 мас. приводит к появлению значительного количества СО, и может снизить степень отгонки осмия из-за создания в системе неитральновосстановител ьной атмосферы, что также приведет к снижению селективности и степени извлечения осмия.Таким образом на стадии окислительного обжига отгоняется осмий с высокой степенью извлечения и происходит полное селективное отделение осмия от рения от оставшейся части органических веществ.Уловленный щелочными растворами осмий далее выделяют в виде металлического известными методами, применяемыми в технологии аффинажа.Пример 1. 50 л осмиевого раствора,содержащего осмия - 5 мг/л, рения - 4 г/л,органических веществ - 30 г/л, перемешивали в течение 2 минутс 8,3 л серной кислоты, содержащей 8 мас. триоксида серы (объемное соотношение исходного раствора к Н,ЗО, 51). После фильтрации получено 240 г осадка, содержащего,мас. 0,1 осмия, 80 органики, 7 рения.Степень извлечения осмия в осадок 96 .Этот продукт прокаливали в атмосфере СО,при температуре 950 С в течение 1 часа.К полученному осадку добавляли 1,48 г карбоната кальция З мас.) и проводили окислительный обжиг при температуре 900 С осмий улавливали 200 мл 15 раствора МаОН.В результате получено 49,23 г тердого продукта, содержащего, мас. 35 рения, 0,013 осмия, 0 органики и 200 мл раствора гчаон,содержащего 1,1 г/л осмия. Степень извлечения осмия в раствор 95 рений и органика в растворе не обнаружены.Таким образом, произошло селективное извлечение осмия в щелочной раствор. Рений полностью остается в огарке в водорастворимой форме перрената кальция, органика полностью выгорает в форме СО.Из полученного щелочного раствора известными методами аффинажа выделялиметаллический осмий. Полученный металл содержал не менее 99,9 основного вещества.Пример 2. 50 л осмиевого раствора,содержащего осмия 5 мг/л, рения - 4 г/л,органических веществ 30 г/л, перемешивали в течение 2 минут с 7,15 л серной кислоты,содержащей 9 мас. триоксида серы (объемное соотношение исходного раствора к кислоте 71). После фильтрации получено 232 г осадка,содержащего мас. 0,104 осмия, 82 органики, 7,5 рения. Степень извлечения осмия в осадок 97.Этот продукт прокаливали в атмосфере углекислого газа при температуре 930 С в течение 1 часа.Получено 46,4 г осадка с содержанием, мас. осмия 0,52, рения 37,5, органики - 0,7. Степень извлечения осмия 100 , рения- 100 органикиК полученному осадку добавляли 1,93 г карбоната кальция (4 мас. и проводили окислительный обжиг при 900 Сосмий улавливали 200 мл 15 Раствора ЫаОН.В результате получено 48 г твердого продукта,содержащего мас. 34,07 рения, 0,012 осмия,Оорганики и 200 мл раствора НаОН содержащего 1,15 г/л осмия.Степень извлечения осмия в раствор 96,рений и органика в растворе не обнаружены.Таким образом, произошло селективное извлечение осмия в щелочной раствор. Рений полностью остается в огарке с водорастворимой форме перрената кальция, органика полностью выгорает в форме СО.Из полученного щелочного раствора известными методами аффинажа выделяли металлический осмий. Полученный металл содержал не менее 99,9 основного вещества.Пример З. 50 л осмиевого растора,содержащего осмия 5 мг/л, рения 4 г/л,органических веществ 30 г/л перемешивали в течение 2 минут с 6,25 л серной кислоты,содержащей 10 мас. триоксида серы (объемное соотношение исходного раствора к кислоте 81. После фильтрации получено 213 г осадка,содержащего. мас. 0,115 осмия, 84 органики, 7,9 рения. Степень извлечения осмия в осадок 98.Этот продукт прокаливали в атмосфере углекислого газа при температуре 910 С в течение 1 часа.Получено 42,6 г осадка с содержанием, мас. осмия 0,575, рения 39,5, органики 1,0. Степень извлечения осмия - 100 рения 100 ,органики 0,2 .К полученному осадку добавляли 2,24 г. карбоната кальция (5 мас.) и проводили окислительный обжиг при 900 С, осм ий улавливали 200 мл 15 раствора ЫаОН.Степень извлечения осмия в раствор 98 рений и органика в растворе не обнаружено. Таким образом, произошло селективное извлечение осмия в щелочной раствор. Рений полностью остается в огарке в водорастворимой форме перрената кальция. Органика полностью выгорает в форме СО.Из полученного щелочного раствора известными методами аффинажа выделяли металлический осмий. Полученный металл содержал Не менее 99,9 основного вещества.Способ переработки осимийсодержащих растворов, включающий выделение из исходного раствора осмийсодержащего осадка, его обработку и последующий окислительный обжиг сотгонкой и улавливанием осмия в щелочной раствор и выделением из него металлического осмия,отличающийся тем, что в качестве исходного продукта используют растворы, содержащие рений и органические вещества, выделение осмийсодержащего осадка проводят серной кислотой, содержащей триоксид серы в количестве 8-10 мас. при объемном соотношении исходного раствора к кислоте, равном е-вп, полученный осмийсодержащий осадок прокаливают в атмосфере СО, до остаточного содержания органических веществ в продукте 0,5 1,0 мас.,а окислительный обжиг осадка после прокаливанияведутв присутствии карбоната кальция в количестве 3-5 мас. .Верстка Казпатент, Исполнитель О.В.Машкова Ответственный за выпуск Э.З. Фаизова