способ выделения осмия из бедных осмийсодержащих хроматных растворов

Формула изобретения

Способ выделения осмия из бедных осмийсодержащих растворов сорбцией, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют из хроматных растворов гидроксидом щелочноземельного металла при соотношении щелочноземельного металла к Os = (20 - 100) : 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии редких металлов и может быть использовано при извлечении осмия на предприятиях металлургической и химической промышленности из хромсодержащего сырья.

В настоящее время осмий при переработке хромсодержащего сырья не извлекается; хромиты рассматриваются исключительно как монометальное сырье для производства хрома и его соединений. В то же время содержание осмия в хромитах в 3-5 раз превышает его содержание в промышленных минерально-сырьевых источниках платиновых металлов, что определяет необходимость изыскания эффективных способов его попутного извлечения (Грейвер Т.Н. Предупреждение техногенного рассеяния редких и платиновых металлов. Цветные металлы. 1994, N 2, С. 12-14).

Наличие в технологии производства монохромата операции окислительного обжига при 1200^oC приводит к переходу, содержащегося в хромите, осмия в форме летучего тетраоксида в газовую фазу и, соответственно, к безвозвратному техногенному рассеянию осмия с неутилизируемыми газами и пылями. Применение мокрой газоочистки обжиговых газов позволяет уловить осмий щелочными растворами, содержание осмия в которых может составлять 0.1-1 г/л. При этом в поглотительных растворах накапливается значительное количество хрома в форме монохромата (до 100 г/л) за счет интенсивного улетучивания хрома при обжиге (Грейвер Т.Н., Андреев Ю.В., Петров Г.В. О поведении платиновых металлов при спекании хромитов. XY Черняевское совещание по химии, анализу и технологии платиновых металлов. Тезисы докладов, М. 1993).

Известные способы выделения осмия из щелочных растворов - осаждение, сорбция, цементация и др., - обладая целым рядом как достоинств, так и недостатков, не учитывают особенностей осмийсодержащих хроматных щелочных растворов (Гинзбург С.И., Езерская Н.А., Прокофьева И.В. и др. // Аналитическая химия платиновых металлов. Сер. Аналитическая химия элементов. М. 1972).

Например, известен в аналитической и производственной практике способ извлечения осмия из раствора, заключающийся в сорбции на ионообменных смолах. Процесс сорбции реализуется при концентрации щелочи 80 г/л, температуре 20^oC с использованием анионообменной смолы ЭДЭ-10П. Емкость анионита составляет 3.95-2.4% (Синицын Н.М., Кунаев А.М., Пономарева Е.И. и др. // Металлургия осмия. Алма-Ата: Наука, 1981. С. 136).

Для выделения осмия из разбавленных щелочных растворов применяется сорбция на активированных углях (См. там же. С. 137).

Эти способы ориентированы на извлечение осмия из щелочных растворов с высокой концентрацией осмия. Применение их для выделения осмия из насыщенных по хрому и бедных по осмию растворов затруднительно ввиду сложности сорбционного концентрирования осмия из растворов, содержащих шестивалентный хром, который обладает сильными окислительными свойствами, значительного расхода, низкой емкости по осмию и высокой стоимости сорбентов.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения может быть выбран способ выделения осмия из бедных технологических растворов сложного состава сорбцией, включающий количественное выделение на оксидах и сульфидах цветных металлов и железа (См. там же, с. 139).

Недостатками данного способа выделения осмия применительно к бедным осмийсодержащим хроматным растворам являются:

1. Низкое извлечение осмия из раствора.

2. Зависимость результатов сорбции от содержания хрома в растворе.

Задачей изобретения является полное извлечение осмия бедных осмийсодержащих хроматных растворов (концентрацией осмия 0.1 - 1 г/л), исключение зависимости результатов выделения осмия от содержания шестивалентного хрома в растворе в широких пределах (10 - 100 г/л Cr).

Задача достигается применением способа выделения осмия из бедных осмийсодержащих растворов сорбцией, отличающегося тем, что сорбцию осуществляют из хроматных растворов гидроксидом щелочноземельного металла при соотношении щелочноземельного металла к Os = (20-100):1.

Способ реализуют следующим образом.

В щелочной хроматный (концентрация хрома 10-100 г/л) раствор с содержанием осмия 0,1-1 г/л вводится гидроксид щелочноземельного металла в соотношении Me:Os = (20-100):1, например, гидроксид магния Mg(ОН)₂.

Введение гидроксида магния, обладающего высокой сорбционной способностью по отношению к присутствующим в растворе анионным комплексам осмия, приводит к полному извлечению осмия в кек, который является осмиевым концентратом. Хроматный раствор после полного выделения осмия не требует дополнительного применения методов доизвлечения осмия. Утилизация таких растворов может быть осуществлена традиционными приемами.

Оптимальность отличительных признаков состоит в следующем: нижний предел соотношения Me:Os = 20:1 при выборе расхода гидроксида щелочноземельного металла определяет тот минимум, при котором обеспечивается полное извлечение осмия из раствора; верхний предел (100:1) определяется технологической (не повышает извлечение осмия из раствора) целесообразностью.

Изложенное подтверждается следующими примерами.

Пример 1. В щелочной хроматный раствор с концентрацией хрома 50 г/л и осмия 0,5 г/л вводился гидроксид магния в вариантных расходах (соотношение Me: Os = 10: 1-110:1). При оптимальном соотношении Me:Os = 60:1 извлечение осмия в кек составляет 99,6%.

Пример 2. В щелочной хроматный раствор с вариантной концентрацией хрома 5 - 105 г/л и осмия 0,5 г/л вводился гидроксид магния в соотношении Me:Os = 60: 1. В указанном диапазоне концентрации хрома снижения извлечения осмия в кек не происходит.

Пример 3. В щелочной хроматный раствор с вариантной концентрацией осмия 0,05 и 1 г/л и концентрацией хрома 50 г/л вводился гидроксид магния в соотношении Me: Os = 60: 1. В указанном диапазоне концентрации осмия снижения извлечения осмия в кек не происходит.

Пример 4. Прототип. В щелочной хроматный раствор с концентрацией осмия 0,5 г/л и концентрацией хрома 50 г/л вводился гидроксид железа. Извлечение осмия в кек составляет 45,3%.

Примеры, подтверждающие оптимальность признаков, представлены в таблице.

Благодаря применению данного способа достигается эффект:

Технический - увеличение в 2 раза (до 99-100%) извлечения осмия из хроматного раствора, возможность эффективного выделения осмия из раствора с низкой концентрацией осмия, независимость результатов сорбции от содержания хрома в растворе (см. таблицу), создание попутного производства осмия при переработке хромсодержащего сырья.

Экономический - увеличение рентабельности переработки хромсодержащего сырья за счет повышения комплексности его использования при организации попутного извлечения осмия.