способ извлечения осмия

Формула изобретения

Способ извлечения осмия из растворов, включающий его сорбцию, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют силикагель, модифицированный комсплексообразующими или анионообменными группами, и сорбцию проводят рН < 8 в среде HCl с концентрацией 0,1 - 6 моль/л, или H₂SO₄ с концентрацией 0,1 - 4 моль/л, или в водном растворе соединений осмия независимо от степени его окисления и формы существования в течение 10 - 15 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии цветных, редких и рассеянных элементов и может быть использовано в практике аффинажа платиновых металлов.

Известен способ выделения осмия [1], включающий окисление до тетраоксида, дистилляцию и поглощение последнего раствором едкого натра, фильтрацию полученного раствора дигидроксоосмата натрия, восстановление гипосульфитом натрия до осмата, осаждение хлоридом аммония соли Фреми (осмилтетрамминдихлорида).

Способ обладает рядом существенных недостатков, среди которых:

- длительность выделения, обусловленная многооперационностью вследствие необходимости предварительного переведения осмия в высшую степень окисления,

- низкая степень извлечения (80 - 92%), обусловленная распределением осмия между маточными растворами и целевыми промпродуктами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, основанный на сорбции осмия из солянокислых растворов при помощи полиакрилонитрилдиметилметакрилата волокнистой структуры и диметиламина [2] . Способ включает стадии подготовки раствора к сорбции - введение соляной кислоты до ее концентрации 0,1 моль/л - и собственно сорбции, осуществляемой в течение 15-30 мин при температуре 20 - 80^oC.

К недостаткам способа следует отнести невысокую степень извлечения осмия - до 70%, возможность осуществления процесса только в среде 0,1 М HCl и только в исходной форме OsCl²₆^-. Изменение кислотности растворов перед сорбцией, степени окисления осмия или выбор в качестве исходной формы любого другого соединения осмия (IV), кроме гексахлоросмата, неизбежно приводит к снижению степени извлечения и сорбционной емкости сорбента, появлению черного окрашивания раствора и сорбента, обусловленного появлением гидролизованных форм осмия.

Данный способ выбран в качестве прототипа.

Задачей изобретения является повышение степени извлечения микроколичеств осмия и унификация процесса сорбции.

Задача достигается тем, что в исследуемый раствор, содержащий осмий в степенях окисления +8, +6, +4, +3 либо при одновременном присутствии нескольких его форм в водном растворе (до pH 8), среде HCl с концентрацией 0,1 - 6 моль/л или H₂SO₄ с концентрацией 0,1-4 моль/л, вводят сорбент - кремнезем, химически модифицированный комплексообразующими или анионообменными группами и в статических условиях при механическом перемешивании раствора проводят сорбцию в течение 10-15 мин.

Сущность способа заключается в том, что находящийся в растворе осмий количественно извлекается сорбентом - кремнеземом, химически модифицированным, например, производным тиомочевины с образованием на поверхности сорбента смешанных координационных соединений осмия (III, IV). При этом форма нахождения осмия в исходном растворе, степень его окисления, природа кислоты и pH среды до величины pH 8 не влияют существенно на степень извлечения осмия, так как стадии комплексообразования на поверхности предшествует стадия восстановления осмия до смешанной степени окисления. Образование тиомочевинных комплексов осмия оказывается предпочтительнее с термодинамической и кинетической точки зрения, чем существование смешаннолигандных гидролизованных форм осмия или его гидратированного диоксида. Процесс сорбции соединений осмия при помощи модифицированных кремнеземов протекает быстро (в течение 10-15 мин) и количественно, что позволяет сконцентрировать и полностью извлечь осмий даже из очень разбавленных растворов.

Диапазон содержания HCl (0,1 - 6 моль/л) и H₂SO₄ (0,1 - 4 моль/л), а также кислотность раствора (pH<8) и время сорбции подобраны экспериментально с учетом в качестве критерия максимальной степени извлечения осмия. Увеличение содержания кислоты выше указанных пределов приводит к некоторому снижению степени извлечения осмия, что, по-видимому, связано с протонированием сорбента. Повышение pH среды выше 8 ведет к разрушению сорбента, а также к появлению коллоидных растворов диоксида осмия. Время сорбции менее 10 мин недостаточно для полного извлечения осмия.

Для лучшего восприятия способа предлагаются следующие примеры.

Пример 1 (прототип). К 100 мл солянокислого раствора осмия, содержащего 0,012 мг/мл осмия в виде OsCl²₆^- и 2 моль/л HCl, добавляют сорбент - полиакрилонитрилдиметилметакрилат волокнистой структуры. Сорбцию осуществляют в лабораторном реакторе с мешалкой в течение 30 мин.

Степень извлечения осмия рассчитывают, определяя остаточную концентрацию осмия кинетическим методом. В данном примере степень извлечения составила 53%, что обусловлено высокой кислотностью раствора. При использовании в качестве исходной формы тетраоксида осмия степень извлечения снижается до 47%.

Пример 2 (предлагаемый способ). В лабораторный реактор с мешалкой помещают 100 мл раствора осмия (IV) с концентрацией 0,010 мг/мл. В реактор вводят 1 г сорбента - кремнезема, химически модифицированного производными тиомочевины - аллилтиомочевиной. Сорбцию проводят в течение 15 мин. Степень извлечения осмия, рассчитанная, как указано в примере 1, составляет 100%.

Данные о результатах извлечения осмия при других значениях кислотности среды, природы кислоты, времени и формы существования осмия приведены в таблице.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет эффективнее, со степенью извлечения 100% против 45 - 60% для прототипа извлекать микроколичества осмия за 10 - 15 мин вне зависимости от формы существования осмия в растворе и степени его окисления.