Химия и химические технология/ 7. Неорганическая химия

Авина С.И., к.т.н. Гончаров И.И., Бондаренко Л.Н.

Национальный технический университет˝ Харьковский политехнический институт˝ г. Харьков, Украина

Исследование процесса выщелачивания примесей из платиносодержащих шламов азотного производства

Платиновые металлы в природе находятся в виде самородной платины, реже в виде минералов сперрилита, куперита и браггита, а также как компонент медно-никелевых или сульфидно-медно-никелевых руд.

Основные месторождения металлов платиновой группы находяться в Южноафриканской Республике, Канаде, России. Большую часть платиноидов добывают в ЮАР, но также надо отметить, что некоторые ресурсы имеются в России, Канаде, США, а также Колумбии. В Украине месторождения металлов платиновой группы отсутствуют, поэтому страна вынуждена приобретать платиновые металлы за рубежом [1].

Таблица – Мировое потребление металлов платиновой группы

Область применения	Pt	Pd	Rh	Ir	Ru
Химическая промышленность	4,5	3,4	2,8	48,0	37,0
Электротехническая промышленность	4,3	26,5	1,8	-	55,0
Автомобильная промышленность	31,6	43,5	89,5	-	-
Ювелирная промышленность	37,8	3,0	-	-	-
Стекольная промышленность	4,7	-	3,7	-	-
Нефтеперерабатывающая промышленность	2,5	-	-	-	-
Закупки инвесторами	7,2	-	-	-	-
Прочее	7,4	23,6	2,2	52,0	8,0

Одними из важнейших областей применения платины являются автомобильная, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. В качестве катализатора различных реакций используется около половины всей потребляемой платины. Одним из важнейших каталитических процессов является окисление аммиака до оксида азота (II) с целью получения азотной кислоты (по оценочным данным ежегодно идет до 10 % добываемой в мире платины).

Одной из проблем производства азотной кислоты являются значительные потери платиноидного катализатора в контактном аппарате синтеза аммиака [2]. Учитывая то, что металлы платиновой группы очень дорогие и остродефицитные, а Украина, как было сказано ранее, не располагает собственными месторождениями платиноидов, исследования направленные на уменьшение потерь и вложений металлов платиновой группы, а также извлечение платиноидов из различных платиносодержащих шламов являются актуальными и своевременными.

В процессе эксплуатации установок производства азотной кислоты под давлением 0,716 МПа было установлено, что внутренняя поверхность аппаратов покрыта очень мелким налетом, который содержит в себе металлы платиновой группы. Для исследования выбран шлам, который был извлечен из котла-утилизатора нитрозных газов производства азотной кислоты.

Процесс извлечения металлов платиновой группы из шлама можно условно разделить на две стадии. На первой происходит выщелачивание растворимых примесей из шлама, а на второй растворение платиноидов в смеси соляной и азотной кислот (растворение в царской водке).

На рисунке приведены данные по выщелачиванию растворимых примесей из шлама азотного производства с помощью соляной кислоты.

Анализируя графические данные можно, сделать вывод, что процесс выщелачивания примесей из шлама азотного производства практически заканчивается к 30 минуте. При этом достигается наибольшее значение степени выщелачивания, которая равняется 27% для 10 % раствора соляной кислоты и 36 % для концентрированной соляной кислоты соответственно.

Рис. – Зависимость степени выщелачивания шлама азотнокислотного производства от времени взаимодействия с соляной кислотой.

Таким образом, исследование показало, что для соляной кислоты с концентрацией 28 % наблюдается меньшая степень выщелачивания по сравнению с концентрированной соляной кислотой, но использование 28 % кислоты в этом процессе представляется более целесообразным с точки зрения экономии реагента. При этом оптимальное время выщелачивания примесей из шлама азотного производства сохраняется.

Литература:

1. Авина С.И, Гончаров И.И., Лысикова И.В. Анализ потребления платины за последние три десятилетия // Вестник НТУ ХПИ. – Харьков. – 2006. – № 12. – с. 94 – 97.

2. Караваев М.М., Засорин А.П., Клещев Н.Ф. Каталитическое окисление аммиака. – М. 1983. – 286с.