Способ переработки осмий, -ренийсодержащих растворов

(51)7 22 11/00, 22 61/00 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Абишева Зинеш Садыровна Загородняя Алина Николаевна Букуров Тулеген Нурмаганбетович Абайдильдинов Муканбеткали Сапабекович Шарипова Айнаш Сугурбековна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Институт металлургии и обогащения Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к металлургии редких металлов, к способам переработки осмий-, ренийсо держащих маточных растворов, получаемых в сорбционных и экстракционных процессах. Способ включает осаждение из исходного раствора рения аммиачным раствором в присутствии сульфата цинка при мольном соотношении рения в исходном растворе к ионам цинка, равном 11,2-1,4,затем выделение осмийсодержащего осадка серной кислотой при температуре 80-100 С, прокаливание осадка в атмосфере СО 2 и окислительный обжиг в присутствии соединений кальция с отгонкой и улавливанием осмия в щелочной раствор и получением из него металлического осмия. Технический результат изобретения заключается в повышении степени концентрирования осмия и увеличение степени извлечения рения. 11852 Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к металлургии осмия и рения, и может быть использовано при переработке осмий-,ренийсодержащих маточных растворов, полученных в сорбционных и экстракционных процессах. Известен способ переработки осмий-, ренийсодержащих растворов (патент РК 1096, кл. С 22 В 11/00, 1997), предусматривающий выделение осмий-, ренийсодержащего осадка серной кислотой,содержащей триоксид серы. Полученный продукт прокаливают в атмосфере СО 2 и за счет выгорания органических составляющих происходит концентрирование осмия и рения в твердом продукте. Затем полученный после прокаливания продукт подвергают окислительному обжигу в присутствии карбоната кальция. В процессе обжига осмий отгоняется и улавливается в щелочной раствор, из которого выделяют металлический осмий, а рений остается в продукте обжига - огарке в виде перрената кальция. К недостаткам способа относится недостаточно высокая степень концентрирования осмия в осмий-,ренийсодержащем осадке при его выделении серной кислотой, что увеличивает энергоемкость процесса,материало- и трудозатраты на единицу получаемого осмиевого продукта и, соответственно, снижает эффективность процесса. Кроме того, степень извлечения рения по данному способу недостаточно высокая, так как при осаждении совместного осмий-, ренийсодержащего осадка в условиях способа не происходит полного осаждения рения из-за сравнительно высокой растворимости образующихся при осаждении серной кислотой соединений рения. Задачей изобретения является разработка способа переработки осмий-, ренийсодержащих растворов, позволяющего селективно выделить из исходного раствора осмий и рений и обеспечивающего высокую эффективность процесса путем снижения энергоемкости, материало- и трудозатрат на единицу получаемого осмиевого продукта. Технический результат изобретения заключается в повышении степени концентрирования осмия в осмийсодержащем осадке и увеличении степени извлечения рения. Достижение указанного технического результата обеспечивается в способе переработки осмий-, ренийсодержащих растворов, включающем осаждение из исходного раствора рения аммиачным раствором в присутствии сульфата цинка при мольном соотношении рения в исходном растворе к ионам цинка,равном 11,2-1,4, выделение осмийсодержащего осадка серной кислотой при температуре 80-100 С,прокаливание осадка в атмосфере 2 и окислительный обжиг в присутствии соединений кальция с отгонкой и улавливанием осмия в щелочной раствор и получением из него металлического осмия. Предпочтительно, выделение осмийсодержащего осадка проводить серной кислотой, содержащей триоксид серы в количестве 8-10 мас 2 Желательно, при осаждении рения использовать аммиачный раствор при концентрации аммиака 0,30,5 моль/л. Сущность изобретения заключается в следующем. В предлагаемом способе из исходного осмий-,ренийсодержащего раствора первоначально осаждают рений аммиачным раствором в присутствии сульфата цинка при заданном соотношении рения в исходном растворе к ионам цинка, равном 11,2-1,4. При этом в растворе образуется тетраамминперренат цинка, который обладает низкой растворимостью, что обеспечивает высокую степень осаждения рения. Кроме того, заданные условия одновременно способствуют нахождению осмия в растворе в виде растворимых сульфитокомплексов. При соотношении рения к ионом цинка более 11,4 возможно нахождение осмия в растворе не только в виде растворимых сульфитокомплексов осмия, выпадающих в осадок при последующем подкислении, но и в виде образующихся растворимых аммиакатов осмия, которые при осаждении осмия серной кислотой не будут выпадать в осадок,что приведет к снижению степени извлечения осмия. При проведении осаждения рения в присутствии осмия при соотношении менее 11,2 снижается степень извлечения рения. После селективного выделения рения из раствора проводят осаждение осмиевого осадка, в котором за счет отсутствия рения произошло концентрирование осмия. Согласно предлагаемому способу, осаждение осмия осуществляют при температуре 80-100 С, что позволяет повысить степень извлечения осмия в осадок и дополнительно увеличивает степень концентрирования осмия. Увеличение степени концентрирования осмия в осадке позволяет, в свою очередь, снизить энергоемкость, материало- и трудозатраты на единицу получаемого осмиевого продукта как непосредственно на стадии осаждения осмиевого осадка, так и на последующих стадиях переработки осадка и аффинажа осмия. В предпочтительном варианте наиболее полное осаждение осмия происходит при выделении осмийсодержащего осадка серной кислотой, содержащей 8-10 мас. триоксида серы за счет достижения высокой степени окисления осмия до. Высокая степень осаждения рения обеспечивается при его выделении аммиачным раствором при концентрации аммиака 0,3-0,5 моль/л, что способствует образованию малорастворимых комплексов солей рения с цинком. Таким образом, предлагаемый способ переработки осмий-, ренийсодержащих растворов является высокоэффективным процессом, обеспечивающим селективное выделение рения и осмия с высокой степенью извлечения при низких энергоемкости,материало- и трудозатратах. Примеры осуществления способа. 11852 Пример 1 К 10 л раствора, содержащего 7 г/л рения,25 мг/л осмия, 30 г/л органических веществ, добавляли при перемешивании раствор аммиака до достижения концентрации аммиака 0,3 моль/л и 280 мл раствора сернокислого цинка, содержащего 104 г/л цинка (мольное соотношение рения в исходном растворе к ионам цинка составило 11,2). Перемешивание вели в течение 30 минут при комнатной температуре. При этом выпадал мелкокристаллический осадок белого цвета. После чего осадок отфильтровывали. Содержание рения в растворе после осаждения составило 0,26 г/л, осмия 23,74 мг/л, органических веществ - 28,49 г/л. Извлечение рения из раствора в осадок составило 96,осмий и органические вещества в осадок не извлекаются. Осадок, представленный только одной фазой (3)4(О 4)2, перерабатывали с получением товарной соли - перрената аммония. Таким образом, достигнуто селективное отделение рения от осмия. К 10,53 л раствора, содержащего 0,26 г/л рения,23/74 мг/л осмия, 28,49 г/л органических веществ,добавляли при перемешивании 1,69 л (16 об.) серной кислоты, содержащей 10 мас. триоксида серы,нагревали до 80 С и перемешивали в течение 30 минут. После фильтрации получено 100 г концентрированного по осмию осадка, содержащего мас. 0,2475 осмия, 2,13 рения, 80 органических веществ. Степень извлечения осмия в осадок составила 99 . Полученный осмийсодержащий осадок прокаливали в атмосфере СО 2 при температуре 950 С в течение 1 часа. Получено 20 г огарка с содержанием, мас. осмия - 1,2375, рения - 11,35, органики - 0,15. К полученному огарку добавляли 0,6 г карбоната кальция и проводили окислительный обжиг при температуре 900 С, осмий улавливали 200 мл 15 раствора . В результате получено 20,45 г огарка, содержащего мас. рения - 11,6, осмия - 0,0242, органика отсутствует, и 200 мл раствора , содержащего 1,21 г/л осмия. Степень извлечения осмия в раствор составила 98 , рений и органика в растворе не обнаружены. Рений, оставшийся в огарке в водорастворимой форме перрената кальция, извлекают известными методами. Из полученного щелочного раствора известными методами аффинажа выделяли металлический осмий. Полученный металл содержал не менее 99,9 основного вещества. Пример 2 К 10 л раствора, содержащего 7 г/л рения,25 мг/л осмия, 30 г/л органических веществ, добавляли при перемешивании раствор аммиака до достижения концентрации аммиака 0,4 моль/л и 303 мл раствора сернокислого цинка, содержащего 104 г/л цинка (мольное соотношение рения в исходном растворе к ионам цинка составило 11,3). Перемешивание вели в течение 30 минут при комнатной температуре. При этом выпадал мелкокристаллический осадок белого цвета. После чего осадок отфильтровывали. Содержание рения в растворе после осаждения составило 0,24 г/л, осмия 23,5 мг/л, органических веществ - 28,2 г/л. Извлечение рения из раствора в осадок составило 96,3 ,осмий и органические вещества в осадок не извлекаются. Осадок, представленный только одной фазой (3)4(О 4)2, перерабатывали с получением товарной соли - перрената аммония. Таким образом, достигнуто селективное отделение рения от осмия. К 10,64 л раствора, содержащего 0,24 г/л рения,23,5 мг/л осмия, 28,2 г/л органических веществ, добавляли при перемешивании 1,5 л (14 об.) серной кислоты, содержащей 8 триоксида серы, нагревали до 90 С и перемешивали в течение 30 минут. После фильтрации получено 90 г концентрированного по осмию осадка, содержащего мас. 0,274 осмия, 2,2 рения, 80 органических веществ. Степень извлечения осмия в осадок составила 98,8 . Осадок прокаливали в атмосфере СО 2 при температуре 950 С в течение 1 часа. Получено 18 г огарка с содержанием, мас. осмия - 1,37, рения - 11,0, органики - 0,12. К полученному огарку добавляли 0,72 г карбоната кальция и проводили окислительный обжиг при температуре 900 С, осмий улавливали 200 мл 15 раствора . В результате получено 18,54 г огарка, содержащего мас. рения - 10,68, осмия - 0,027, органика отсутствует, и 200 мл раствора , содержащего 1,225 г/л осмия. Степень извлечения осмия в раствор составила 98 , рений и органика в растворе не обнаружены. Рений, оставшийся в огарке в воднорастворимой форме перрената кальция, извлекают известными методами. Из полученного щелочного раствора известными методами аффинажа выделяли металлический осмий. Полученный металл содержал не менее 99,9 основного вещества. Пример 3 К 10 л раствора, содержащего 7 г/л рения,25 мг/л осмия, 30 г/л органических веществ, добавляли при перемешивании раствор аммиака до достижения концентрации аммиака 0,5 моль/л и 327 мл раствора сернокислого цинка, содержащего 104 г/л цинка (мольное соотношение рения в исходном растворе к ионам цинка составило 11,4). Перемешивание вели в течение 30 минут при комнатной температуре. При этом выпадал мелкокристаллический осадок белого цвета. После чего осадок отфильтровывали. Содержание рения в растворе после осаждения составило 0,228 г/л, осмия 23,27 мг/л, органических веществ - 27,93 г/л. Извлечение рения из раствора в осадок составило 96,5 ,3 11852 осмий и органические вещества в осадок не извлекаются. Осадок, представленный только одной фазой (3)4(О 4)2, перерабатывали с получением товарной соли - перрената аммония. Таким образом, достигнуто селективное отделение рения от осмия. К 10,743 л раствора, содержащего 0,228 г/л рения, 23,27 мг/л осмия, 27,93 г/л органических веществ, добавляли при перемешивании 1,3 л (12 об.) серной кислоты, нагревали до 100 С и перемешивали в течение 30 минут. После фильтрации получено 80 г концентрированного по осмию осадка,содержащего мас. 0,308 осмия, 2,385 рения, 80 органических веществ. Степень извлечения осмия в осадок составила 98,6 . Осадок прокаливали в атмосфере СО 2 при температуре 950 С в течение 1 часа. Получено 16 г огарка с содержанием, мас. осмия - 1,54, рения - 11,925, органики - 0,15. К полученному огарку добавляли 0,8 г карбоната кальция и проводили окислительный обжиг при температуре 900 С, осмий улавливали 200 мл 15 раствора . В результате получено 16,6 г огарка, содержащего мас. рения - 11,493, осмия - 0,0296, органика отсутствует, и 200 мл раствора , содержащего 1,207 г/л осмия. Степень извлечения осмия в раствор составила 98 , рений и органика в растворе не обнаружены. Рений из огарка извлекают известными методами. Из полученного щелочного раствора известными методами аффинажа выделяли металлический осмий. Полученный металл содержал не менее 99,9 основного вещества. Пример по прототипу. К 10 л раствора, содержащего 7 г/л рения,25 мг/л осмия, 30 г/л органических веществ, добавляли при перемешивании 1,4 л серной кислоты, содержащей 9 мас. триоксида серы (объемное соотношение исходного раствора к кислоте 71) и перемешивали. После фильтрации получено 500 г осадка, содержащего мас. 0,0485 осмия, 10,88 рения,80 органических соединений. Степень извлечения осмия в осадок составила 97 , рения - 77,7 . Осадок прокаливали в атмосфере СО 2 при температуре 950 С в течение 1 часа. Получено 100 г огарка с содержанием, мас. осмия - 0,2425, рения - 54,4, органики - 0,16. К полученному огарку добавляли 4 г карбоната кальция и проводили окислительный обжиг при температуре 900 С. В процессе обжига осмий возгоняется и улавливается щелочным раствором, а рений взаимодействует с карбонатом кальция с образованием водорастворимого перрената кальция и полностью остается в огарке. В результате получено 102,6 г огарка, содержащего мас. рения - 53,02, осмия - 0,005, органика отсутствует, и 200 мл раствора , содержащего 1,188 г/л осмия. Степень извлечения осмия в раствор составила 98 , рений и органика в растворе не обнаружены. Степень извлечения рения в огарок составила 77,7 . Рений из огарка извлекают известными методами и получают перренат аммония. Из полученного щелочного раствора известными методами аффинажа выделяли металлический осмий. Полученный металл содержал не менее 99,9 основного вещества. Таким образом, переработка раствора по прототипу приводит к получению бедных по содержанию осмия осадков по сравнению с предлагаемым способом по прототипу 0,0485 осмия, по предлагаемому способу 0,2475-0,308 мас Степень извлечения рения по прототипу составила 77,7 , а по предлагаемому способу - 96-96,5 . ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ переработки осмий-, ренийсодержащих растворов, включающий выделение осмийсодержащего осадка серной кислотой, прокаливание осадка в атмосфере СО 2 и окислительный обжиг в присутствии соединений кальция с отгонкой и улавливанием осмия в щелочной раствор и получением из него металлического осмия, отличающийся тем, что первоначально из исходного раствора осаждают рений аммиачным раствором в присутствии сульфата цинка при мольном соотношении рения в исходном растворе к ионам цинка, равном 11,2-1,4, а выделение осмийсодержащего осадка серной кислотой проводят при температуре 80-100 С. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выделение осмийсодержащего осадка проводят серной кислотой, содержащей триоксид серы в количестве 8-10 мас 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что осаждение рения проводят аммиачным раствором при концентрации аммиака 0,3-0,5 моль/л.