CC BY
46
УДК 541.183
А. А. Абдусаломов, И. Д. Трошкина
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
СОРБЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПАЛЛАДИЯ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ АКТИВНЫМИ УГЛЯМИ
Изучена сорбция палладия активными углями различного происхождения из концентрированных сернокислых растворов. Элюирование палладия с активных углей проводили растворами аммиака. Установлено, что наилучшими сорбционно-десорбционными характеристиками по отношению к палладию обладают активные угли АУ-4 и АУ-5 на основе каменноугольного сырья.
Palladium sorption from concentrated sulfuric acid solutions by activated carbons of different origin was investigated. Elution of palladium from activated carbons was carried out with a solution of ammonia. I was found that the best sorption-desorption characteristics with respect to palladium have activated carbons AU-4 and AU-5 on the basis of raw coal.
Рениевое сырье Узбекистана отличается повышенной комплексностью с выявленной в последние годы значительной долей платиновых металлов. Источником попутного извлечения рения и платиновых металлов являются медно-молибденовые месторождения Алмалыкского рудного поля. Их особенностью является присутствие радиогенного изотопа осмия-187 - продукта распада рения-187, а также заметных количеств палладия, платины, иридия, рутения, родия. Ограниченные природные запасы, низкое содержание в рудах платиновых металлов обусловливает необходимость вовлечения в переработку различных видов сырья, поиска высокоэффективных и экономичных технологий их извлечения. Палладий извлекают из сырья, в основном, гидрометаллургическими методами. Одним из перспективных гидрометаллургичеких методов извлечения палладия из растворов является сорбция на синтетических ионообменных смолах и активных углях. Этот способ позволяет перерабатывать разбавленные сильнокислые и высокоминерализованные растворы, содержащие небольшие концентрации палладия, при этом возможно получение концентрата палладия за одну стадию. Большим преимуществом процесса сорбционного извлечения благородных металлов является возможность сравнительно легкого внедрения этой стадии в существующие технологические схемы.
Целью работы является исследование возможности сорбционного извлечения и концентрирования палладия из сернокислых растворов, моделирующих растворы ренийсодержащей промывной кислоты активными углями, в том числе модифицированными.
Активные угли (АУ) относят к нанопористым углеродным материалам. Они достаточно широко используются для извлечения платиновых металлов и рения из низкоконцентрированных растворов сложного солевого состава [1], причем для извлечения платиновых металлов необходимы угли, отвечающие повышенным требованиям по механической прочности (более 90 %).
В работе в качестве сорбционных материалов использовали активные угли, получаемые из каменноугольного сырья фирмой NINGXIA HUI AUTONOMUS REGION IMP. AND EXP. CORP. (Китай) (табл. 1), и модифицированный активный уголь, покрытый политетрафторэтиленом, УС-ПТФЭ (Россия), получаемый из спекающихся углей (разработка Института горючих ископаемых, Россия) (табл. 2).
Табл. 1. Характеристики активных углей, получаемых из каменноугольного сырья
Уголь (АУ) Зольность не более, % Влага не более, % Прочность не менее, % Емкость по йоду, мг-г-1 Плотность, -3 г-см
АУ-1 14,58 3.26 93,5 1007 474
АУ-4 8,12 2,55 93,6 1058 435
АУ-5 8,64 2,72 94,2 1026 485
Табл. 2. Норовые характеристики и удельная поверхность _углеродного сорбента УС-НТФЭ_
Характеристики Значение
Удельная поверхность, м2/г Удельная поверхность (диаметр пор от 17до 3000А), м2/г Удельная поверхность микропор, м2/г Кумулятивный объем пор (диаметр пор от 17до 3000 А) Объем микропор, см3/г 945 ± 21 (по БЭТ) 1269 ±13 (по Ленгмюру) 279 (по Хелси) 247 (по Гаркинсу-Юру) 713±15 (по Хелси) 435±10 (по Гаркинсу-Юру) 0,286±0,057 0,140±0,003 (по Хелси) 0,221±0,005 (по Гаркинсу-Юру)
Сорбциоииые характеристики этих АУ в отношении палладия не описаны.
Для приготовления растворов, содержащих палладий, использовали хлорид палладия(И) РёС12 с массовой его долей 60,2 % (ОАО «АУРАТ»). Концентрацию палладия(11) в растворах варьировали от 10-4 до 10-2 моль/л. Во всех случаях использовали свежеприготовленные растворы. Содержание палладия(11) в растворах определяли фотометрическим методом с хлоридом олова(11). Измерения проводили на фотоколориметре КФК-3-1.
Сорбцию палладия из сернокислых растворов осуществляли в статических условиях при перемешивании (аппарат для встряхивания «Экрос» марки 6410 М, 300 качаний в 1 мин.). Отношение навески АУ (г) к объёму раствора (мл) составляло 1 : 500 (г : мл) (при десорбции 1 : 60).
Эксперименты по сорбции палладия проводили при комнатной температуре из сернокислых растворов следующего состава (г/л): серная
— 3+
кислота - 100; С1- - 2; Бе- 1; палладий - 0,018; рений - 0,019. Результаты опытов по сорбции палладия АУ представлены в табл. 3.
Табл. 3. Сорбция палладия активными углями из модельного раствора
Концентрация
Активный уголь палладия в растворе после сорбции Емкость по палладию, Е Коэффициент распределения Kd, см3/г Степень сорбции, %
мг/л ■10 ммоль/л мг/г ■10 ммоль/г
АУ-1 1,7 1,6 8,2 7,7 4903 90,8
АУ-4 1,4 1,3 8,4 7,9 6200 92,5
АУ-5 2,3 2,1 7,9 7,4 3488 87,5
УС-ПТФЭ 1,2 1,1 8,5 7,9 7114 93,4
Как видно из табл. 3, наилучшими сорбционными характеристиками по отношению к палладию обладает модифицированный активный уголь УС-ПТФЭ. При этом степень сорбции палладия уменьшается в ряду: УС-ПТФЭ>АУ-4>АУ-1>АУ-5.
Коэффициент распределения палладия К^, рассчитанный как отношение равновесной емкости АУ по металлу к равновесной концентрации его в растворе, при сорбции активным углем УС-ПТФЭ составил 7114 см /г.
Десорбцию палладия с АУ осуществляли аммиачным раствором (8 %) при комнатной температуре. Результаты опытов по элюированию палладия в статических условиях представлены в табл. 4.
Табл. 4. Десорбция палладия с активных углей растворами аммиака
Активный уголь Исходная емкость по палладию Остаточная емкость по палладию, Коэффициент распределения Kd, г/см3 Степень десорбции, %
мг/г ■10 ммоль/г мг/г ■10 ммоль/г
АУ-1 8,2 7,7 3,8 3,6 19,3 53,7
АУ-4 8,4 7,9 2,6 2,5 36,6 68,7
АУ-5 7,9 7,4 2,2 2,0 43,9 72,5
УС-ПТФЭ 8,5 7,9 6,0 5,6 6,8 29,0
Как видно из табл. 4, больший коэффициент распределения (~44) при десорбции палладия наблюдается для активного угля АУ-5.
Таким образом, наилучшими сорбционно-десорбционными характеристиками при извлечении палладия из концентрированных сернокислых растворов обладают активные угли АУ-4 и АУ-5.
Библиографический список: 1. Палант А.А., Трошкина И.Д., Чекмарев А.М. Металлургия рения. М.: Наука. 2007. 298 с.
