| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2167212
СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ВУГЛЕЦЮ,
ЩО МІСТИТЬ ШЛЯХЕТНИЙ МЕТАЛ
Ім'я винахідника: Касік А.Г .; Громов П.Б .; Романова Л.М .; Демидов К.А.
Ім'я патентовласника: Інститут хімії та технології рідкісних елементів і мінеральної сировини ім.І.В.Тананаева Кольського наукового центру РАН; Відкрите акціонерне товариство "Кольська гірничо- металургійна компанія"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1999.06.28
Винахід відноситься до технології благородних металів, переважно срібла, паладію, платини, і може бути використано для вилучення їх з вуглець матеріалів, в тому числі вугільних каталізаторів, сорбентів, органічних залишків. Здійснюють термічну обробку матеріалу в присутності окислювача, в якості якого використовують сульфат лужного металу при співвідношенні C: SO 4-2 = 1: 1,5-2,5, при температурі 900-1100 ° С протягом 0,5-2,0 ч з утворенням додатково сульфіду лужного металу, витравлюють плав з перекладом утворився сульфіду в розчин і відокремлюють осад, що містить благородний метал. Пропонований спосіб дозволяє підвищити ступінь вилучення благородного металу до 97,5-99,8% і отримати додатковий продукт: сульфід літію, натрію або калію в залежності від виду окислювача, використовуваного в процесі. Крім того, при реалізації способу вуглець підкладки використовується для отримання сульфидного продукту.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до технології благородних металів, переважно срібла, паладію, платини, і може бути використано для вилучення їх з вуглець матеріалів, в тому числі вугільних каталізаторів, сорбентів, органічних залишків.
Платину, паладій, срібло зазвичай наносять на поверхню підкладки каталізатора, в якості якої використовують вугілля, органічна речовина або інший матеріал. Метал знаходиться на поверхні носія в невеликих кількостях (від 0.05 до 1-2 мас.%). Вугілля є високоефективним реагентом для сорбції срібла та інших благородних металів і широко використовується при очищенні розчинів, що містять благородні метали. Органічними серебросодержащий матеріалами єфотографічна плівка, фотопапір, електронні друкарські плати. В ході реакцій каталізатор адсорбує компоненти реакційної маси і втрачає свою активність. Тому після кількох робочих циклів постає питання про регенерації або утилізації каталізатора. Однак існуючі способи утилізації матеріалів на основі вуглецю, що містять благородні метали, малоекономічних і не забезпечують повноти використання всіх компонентів, в тому числі матеріалу підкладки.
Відомий спосіб переробки матеріалу на основі вуглецю, що містить благородний метал, зокрема паладій (див. Патент Німеччини N 2659391, МКІ 2 C 22 B 11/02, 1977), шляхом обробки відпрацьованого палладийсодержащих каталізатора або отриманої з нього золи фтором або сумішшю фтору з фтористим воднем при температурі 200-500 o C. Утворюється фтористий паладій потім розкладають кислотами.
Недоліками способу є необхідність роботи з газоподібним фтором, складність апаратурного оформлення і високі вимоги до безпеки процесу.
Відомий спосіб переробки матеріалу на основі вуглецю, що містить благородний метал, зокрема срібло або метал платинової групи (див. Патент Німеччини N 2508906, МКІ 2 C 22 B, 1975), шляхом обробки протягом 4 годин водної суспензії матеріалу при температурі 200 o C і тиску 75 атм. в атмосфері, що містить кисень у кількості, достатній для окислення всього вуглецю.
Недоліками даного способу є порівняно невисока витяг благородного металу, наприклад паладію (96.7%), необхідність використання автоклавного обладнання та тривалість процесу.
Відомий і спосіб переробки матеріалу на основі вуглецю, що містить благородний метал, зокрема паладій (див. Авторське свідоцтво ЧССР, N 181439, МКІ 3 В 01 J 23/44, 1980), згідно з яким палладийсодержащих каталізатор спалюють в атмосфері повітря, при цьому окислювачем є присутній в ньому кисень, золу після спалювання каталізатора виділяють соляною кислотою і відокремлюють фільтрацією розчин, що містить паладій, від нерозчинного залишку. Для підвищення вилучення паладію залишок від вилуговування змішують з відпрацьованим каталізатором і суміш спалюють. Отриману золу витравлюють повторно соляною кислотою. Ступінь вилучення паладію складає 96-97%.
Недоліками відомого способу є недостатньо висока витяг паладію, втрата матеріалу підкладки при спалюванні і значна тривалість процесу, обумовлена тим, що швидкість спалювання становить кілька відсотків на годину.
Винахід направлено на вирішення завдання підвищення ступеня вилучення благородного металу в концентрат і отримання додатково сульфидного продукту з використанням матеріалу підкладки.
Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки матеріалу на основі вуглецю, що містить благородний метал, що включає термічну обробку матеріалу в присутності окислювача і відділення благородного металу від продуктів термічної обробки, відповідно до винаходу в якості окислювача використовують сульфатсодержащій реагент при співвідношенні C: SO 4-2 = 1: 1.5-2.5, а термічну обробку здійснюють при температурі 900-1100 o C з отриманням додатково сульфидсодержащих продукту.
Поставлена задача вирішується і тим, що в якості сульфатсодержащего реагенту використовують сульфат лужного металу, переважно літію, натрію і калію.
На рішення поставленого завдання направлено то, що термічну обробку ведуть протягом 0,5-2,0 годин.
Рішення поставленого завдання досягається і тим, що сульфидсодержащих продукт являє собою сульфід лужного металу.
Сутність винаходу полягає в тому, що матеріали на основі вуглецю, що містять благородні метали, використовуються для отримання сульфідів лужних металів. При цьому забезпечується витяг шляхетних металів і утилізація вуглецю основи згідно реакції
2C + Me 2 SO 4 ---> Me 2 S + 2CO 2, (1)
де Me - Li, Na, K.
Так як в атмосфері печі міститься кисень, вуглець витрачається і в наступних реакціях
2C + O 2 = 2CO (2)
2CO + O 2 = 2CO 2 (3)
Температуру процесу слід підтримувати в інтервалі 900-1100 o C. При температурі нижче 900 o C швидкість відновлення сульфатів невисока, так як відновлення при цих температурах відбувається в основному за рахунок дії оксиду вуглецю:
4CO + Me 2 SO 4 ---> Me 2 S + 4CO 2 (4)
Тільки після появи рідкої фази (температура плавлення Li 2 SO 4 - 859 o C, Na 2 SO 4 - 890 o C, K 2 SO 4 - 1069 o C), смачивающей поверхню частинок вуглець матеріалу, процес відновлення сульфатів починає йти інтенсивно. Підвищення температури вище 1100 o C недоцільно, так як виграш від подальшого збільшення швидкості процесу не компенсує енергетичні витрати на розігрів системи. Після плавлення сульфату спостерігається "кипіння" плаву, викликане бурхливим виділенням газів, однак разом з формуванням сульфіду і зростання його змісту плав загусає.
Відповідно до реакцією (1) витрата вуглецю повинен становити близько 25% від ваги SO 4-2, але так як процес супроводжується вигоранням вуглецю по реакціях (2) і (3) витрата його виявляється значно вище розрахованого по рівнянню (1). Проведення процесу при співвідношенні C: SO 4-2 більш 1: 1.5 призводить до того, що частина вуглецю залишається не прореагувала і, в кінцевому підсумку, - до отримання біднішого концентрату благородних металів. При роботі в інтервалі співвідношення C: SO 4-2 = 1: 1.5-2.5 в образующемся плаву залишається деяка кількість сульфату, що дозволяє підтримувати плав в досить рідких стані при температурах нижче температури плавлення відповідних сульфідів. Кількість непоновлення сульфату має бути тим більше, чим нижче температура в печі. Якщо, наприклад, відновлювати весь сульфат натрію, то температура кінця процесу повинна бути більше 1180 o C - температури затвердіння сульфіду натрію. Проведення процесу при співвідношенні C: SO 4-2 менше 1: 2.5 призводить до перевитрати реагенту. У плаву залишається великий надлишок сульфату, який забруднює одержуваний сульфід.
Тривалість процесу відновлення знаходиться в межах 0.5-2.0 годин і залежить від крупності частинок вуглець матеріалу і температури процесу. Збільшення часу відновлення понад 2 години недоцільно, так як при цьому практично не досягається підвищення ступеня перетворення матеріалу і вилучення металів, а при тривалості менше 0.5 години реакція не встигає пройти в повному обсязі.
Після охолодження і затвердіння плаву його подрібнюють і направляють на вилуговування. Крім домішок, що утворилися в результаті побічних реакцій, плав може містити залишок непрореагировавшего вуглець матеріалу і золу від його згоряння. Вилуговування проводять водою при температурі 80-100 o C і при постійному перемішуванні.
Після розчинення плаву в воді, що утворився розчин відокремлюють від нерозчинного осаду. Розчин, що містить при температурі 80-100 o C до 30-35% сульфіду лужного металу, і є сульфідним продуктом. Сульфіди можуть бути отримані у вигляді розчинів або після упарки їх і кристалізації - у вигляді твердого продукту.
В осаді, який становить ~ 5-10% від ваги взятого матеріалу, концентрується до 99.8% благородного металу. Основним джерелом втрат металу є лужний розчин сульфіду, в якому можливе утворення розчинних Тіосполуки. Однак при переході від калію до літію втрати металу з розчином зменшуються. Це ймовірно, обумовлено меншою розчинністю літію в розчинах зі зниженою лужністю. Одержуваний концентрат містить до 15.2% витягується благородного металу.
Сутність і переваги запропонованого способу можуть бути пояснені наступними прикладами.
Приклад 1. У тигель завантажують 20 г каталізатора, що містить 1.27% Pd, додають 60 г сульфату натрію (C: SO 4-2 = 1: 2.0) і суміш перемішують. Тигель встановлюють в піч і включають нагрів, швидкість нагріву близько 10 o C / хв. Температура проведення процесу 1000 o C. Після виходу на режим витримують розплав при заданій температурі протягом 1 години і виймають тигель з печі. Плав подрібнюють, додають воду до забезпечення співвідношення Т: Ж, рівного 1: 3 і, підтримуючи температуру в межах 100 o C, витравлюють плав. Сульфідні продукт у вигляді сульфіду натрію при цьому переходить в розчин, з якого його відокремлюють фільтрацією від нерозчинного осаду. Осад, що містить паладій, промивають водою і сушать. Вага осаду 2.047 г, вміст паладію 12.15%, ступінь вилучення 97.9%.
Приклад 2. Процес ведуть згідно Прикладу 1 за винятком того, що розплав витримують при 900 o C протягом 1 години. Отримують розчин сульфіду натрію і палладийсодержащих осад. Вага осаду 2.193 г, вміст паладію 11.4%, ступінь вилучення 98.1%.
Приклад 3. Процес ведуть згідно Прикладу 1, але беруть 20 г каталізатора, що містить 1.27% Pd, додають 45 г сульфату натрію (C: SO 4-2 = 1: 1.5) і розплав витримують при 1100 o C протягом 1 години. Отримують розчин сульфіду натрію і палладийсодержащих осад. Вага осаду 1.396 г, вміст паладію 8.93%, ступінь вилучення 98.2%.
Приклад 4. Процес ведуть згідно Прикладу 1, але в якості окислювача використовують сульфат калію. Беруть 20 г каталізатора, що містить 1.27% Pd, додають 70 г сульфату калію (C: SO 4-2 = 1: 1.9) і розплав витримують при 1100 o C протягом 1 години. Отримують розчин сульфіду калію і палладийсодержащих осад. Вага осаду 1.627 г, вміст паладію 15.23%, ступінь вилучення 97.5%.
Приклад 5. Процес ведуть згідно Прикладу 1, але в якості окислювача використовують сульфат літію. Беруть 10 г каталізатора, що містить 1.27% Pd, додають 28 г сульфату літію (C: SO 4-2 = 1: 2.5) і розплав витримують при 1050 o C протягом 1 години. Отримують розчин сульфіду літію і палладийсодержащих осад. Вага осаду 1.373 г, вміст паладію 9.16%, ступінь вилучення 99.0%.
Приклад 6. Процес ведуть згідно Прикладу 5, відмінність полягає в тому, що беруть 10 г каталізатора, що містить 0.53% Pd, додають 20 г сульфату літію (C: SO 4-2 = 1: 1.75) і розплав витримують при 1 050 o C протягом 0.5 години . Отримують розчин сульфіду літію і палладийсодержащих осад. Вага осаду 0.559 г, вміст паладію 9.4%, ступінь вилучення 98.7%.
Приклад 7. Процес ведуть згідно Прикладу 1, відмінність полягає в тому, що беруть 10 г каталізатора, що містить 0.53% Pd, додають 25 г сульфату натрію (C: SO 4-2 = 1: 1.70) і розплав витримують при 1050 o C протягом 2 годин . Отримують розчин сульфіду натрію і палладийсодержащих осад. Вага осаду 1.053 г, вміст паладію 4.99%, ступінь вилучення 99.2%.
Приклад 8. Процес ведуть згідно Прикладу 1, відмінність полягає в тому, що беруть 20 г вугільного сорбенту, що містить 0,18% срібла, і додають 60 г сульфату натрію. Температура проведення процесу 1050 o C, час витримки розплаву - 2 години. Отримують розчин сульфіду натрію і серебросодержащий осад. Вага осаду 2.1 г, вміст срібла 2,38%, ступінь вилучення 99,8%.
Приклад 9. Процес ведуть згідно Прикладу 1, відмінність полягає в тому, що беруть 100 г вугільного сорбенту, що містить 0.96% платини, і додають 371 г сульфату натрію (C: SO 4-2 = 1: 2.5). Температура проведення процесу +1100 o С, час витримки розплаву 2 години. Отримують розчин сульфіду натрію і платиновмісних осад. Вага осаду 8.07 г, вміст платини 11.7%, ступінь вилучення 98,4%.
Таким чином, з наведених Прикладів слід, що пропонований спосіб дозволяє підвищити ступінь вилучення благородного металу до 97.5-99.8% і отримати додатковий продукт: сульфід літію, натрію або калію в залежності від виду окислювача, використовуваного в процесі. Крім того при реалізації способу вуглець підкладки використовується для отримання сульфидного продукту.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб переробки матеріалу на основі вуглецю, що містить благородний метал, що включає термічну обробку матеріалу в присутності окислювача і відділення благородного металу від продуктів термічної обробки, що відрізняється тим, що в якості окислювача використовують сульфатсодержащій реагент при співвідношенні З: SO 4-2 = 1: 1,5 - 2,5, а термічну обробку здійснюють при температурі 900 - 1100 o C з отриманням додатково сульфидсодержащих продукту.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості сульфатсодержащего реагенту використовують сульфат лужного металу.
3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що термічну обробку ведуть протягом 0,5 - 2,0 год.
4. Спосіб за допомогою одного з пп.1 - 3, що відрізняється тим, що сульфидсодержащих продукт являє собою сульфід лужного металу.
Версія для друку
Дата публікації 14.03.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.