Металлургия платины

Добыча и обогащение платинового сырья

Подобно золоту, платина встречается в рудах и россыпях.

Россыпи, образовавшиеся в результате разрушения и переноса поверхностными водами вещества коренных массивов, включают платину в виде частиц сплавов с другими металлами и химических соединений различной крупности – от тонкой пыли до 30–50 мм в поперечнике. Более крупные самородки встречаются редко, но иногда масса их достигает нескольких килограммов.

По составу различают железистую платину (< 6 % Fe), поликсен (6–10 % Fe) и ферроплатину (12–20 % Fe).

В палладистой платине 7–37 % палладия, в иридистой до 30 % иридия, а более богатые сплавы называют самородным иридием.

В числе природных химических соединений следует упомянуть сперрилит (PtAs₂), куперит (PtS), брэггит (Pt, Pd, Ni)S и иные минералы более сложного состава, содержащие медь, олово, теллур, висмут и другие элементы, они встречаются отдельно и в сростках.

Добыча и обогащение россыпей во многом сходны с добычей и обогащением золота. Шлиховой материал, главную массу которого составляет платина, имеет, например, такой состав:

Рудная платина из медно-никелевых руд переходит при плавке в штейны, затем в анодный никель и, наконец, концентрируется в шламах электролитического рафинирования. Шламы перерабатывают для извлечения селена и теллура, одновременно повышая содержание благородных металлов обжигом, выщелачиванием в кислотах, плавкой и, наконец, – повторным электролизом: отливают остаток в новые малые аноды и подвергают их электрохимическому растворению. В итоге получают концентраты, например, следующего состава:

Из сравнения цифр видно, что в шлихах больше платины, а в концентратах – палладия, кроме того, в последних чаще встречаются золото и серебро. Общие основы переработки шлихов и концентратов одинаковы; однако технология на разных заводах часто включает различные переделы из-за особенностей сырья и местных условий. Вследствие близости свойств платиноидов схемы их разделения обычно весьма сложны и разветвлены. Опуская это многообразие, мы ограничиваемся ниже только кратким описанием одного из наиболее простых вариантов.

Переработка шлихов и концентратов

Для перевода благородных металлов в раствор издавна пользуются смесью соляной и азотной кислот – царской водкой, известной еще древним алхимикам. Действие ее объясняется одновременным окислением и комплексообразованием, как это видно из следующей схемы:

Платина, палладий и частично иридий переходят в раствор по подобным реакциям и следующей общей схеме:

После суточного нагревания и перемешивания в раствор практически полностью переходят палладий, золото и платина, а иридий — только частично. В нерастворимом остатке, масса которого около 5 %, например, содержится 30 % иридия, 12 % рутения, 10 % платины, и 3 % родия.

Платину из фильтрата осаждают хлористым аммонием в виде труднорастворимого гексахлороплатината (IV) аммония. Для получения чистого осадка иридий и палладий предварительно восстанавливают. Применяют разные восстановители, например, сульфат железа (II), который одновременно осаждает золото:

Промытый и высушенный осадок гексахлороплатината (IV) аммония прокаливают при температуре 800 °С, получая ковкий серый порошок металла – платиновую губку, которая обычно требует еще сложной дополнительной очистки.

Палладий переводят в тетрахлоропалладат (II) аммония добавлением аммиака, а затем, осторожно подкисляя раствор соляной кислотой, выделяют желтый кристаллический осадок транс-дихлордиаминопалладия (хлорпалладозамина):

Прокаливая эту соль, получают порошок палладия.

Остаток от обработки царской водкой диспергируют – плавят со свинцом, гранулируют и растворяют в азотной кислоте. В раствор отходят серебро и свинец, а мелкий порошок платиноидов для выделения родия сплавляют с бисульфатом натрия и выщелачивают водой.

Родий в виде Rh₂(SO₄)₃ растворяется. Действием щелочи осаждают его гидрооксид, который вновь растворяют:

Далее, в слабокислой среде выделяют осадок гексанитрородиата (III) натрия:

Действием соляной кислоты эту соль переводят в (NH₄)₃RhCl₆, и, прокаливая последнюю, получают родиевую губку.

Рутений и иридий спекают с перекисью натрия при температуре 500 °С. Выщелачивание спека дает раствор Na₂RuО₄ и остаток IrO₂.

Четырехокcид рутения отгоняют в токе хлора и поглощают раствором соляной кислоты. Добавляя хлористый аммоний, осаждают коричневые кристаллы (NH₄)₂RuCl₆, которые после сушки восстанавливают в среде водорода с получением при 1000 °С порошка рутения.

Двуоксид иридия растворим в соляной кислоте. Действием хлорида аммония из раствора осаждают гексахлороиридат аммония(NH₄)₂IrCl₆, прокаливание его дает порошок иридия.

Осмий часто встречается в виде сплава с иридием – осмистого иридия, на который царская водка практически не действует. При необходимости извлечения осмия нерастворимый остаток диспергируют плавкой с цинком и выщелачиванием соляной кислотой. Мелкий порошок спекают с ВаО₂, обрабатывают спек смесью соляной и азотной кислот, а затем отгоняют осмий в виде весьма ядовитых паров OsO₄. В поглотителе с раствором щелочи получают Na₂OsO₄, который восстанавливают тиосульфатом, и осмий осаждают в виде соли Фреми [OsO₂(NH₃)₄]Cl₂, при прокаливании она дает осмиевую губку. Одна из схем переработки концентрата дана на рис. 104.