способ получения порошка сульфата родия

Формула изобретения

Способ получения порошка сульфата родия, включающий получение исходного спека путем термообработки смеси порошка родия с пероксидом бария, выщелачивание полученного спека разбавленной серной кислотой, обработку пульпы раствором пероксида водорода, фильтрацию, отделение осадка сульфата бария, отличающийся тем, что после выщелачивания исходного спека в разбавленной серной кислоте проводят фильтрацию и отделение осадка сульфата бария, затем доводят pH раствора до значения 1,0-3,0 путем введения в него исходного спека, после чего проводят обработку пульпы раствором пероксида водорода и отделяют осадок, а полученный раствор упаривают и высушивают в ротационном испарителе при температуре нагревающей жидкости в бане 120-160°С.

Описание изобретения к патенту

Способ получения порошка сульфата родия относится к химико-металлургическому производству металлов платиновой группы (МПГ) и их соединений.

Известен способ получения порошка сульфата родия, включающий осаждение баритовой водой из раствора трихлорида родия - гидрата окиси родия (III), растворение гидрата окиси родия (III) в разбавленной серной кислоте, фильтрацию нерастворимого осадка, упаривание водного раствора сначала на водяной бане, а затем досуха в вакууме над серной кислотой до образования красного порошка сульфата родия [1].

К недостаткам способа относятся: длительность процесса получения соли по данному способу, неоднородность соединений по химическому составу и крупности.

Известен способ получения раствора желтого сульфата родия, включающий получение исходного спека путем термообработки смеси порошка родия с пероксидом бария, выщелачивание полученного спека разбавленной серной кислотой, обработку пульпы раствором пероксида водорода, фильтрацию и отделение осадка сульфата родия. Данный способ принят за прототип.

К недостаткам можно отнести то, что способ предусматривает получение только раствора сульфата родия (желтая форма) [2].

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является получение однородных по химическому составу и крупности порошков сульфата родия.

Заданный технический результат достигается тем, что в заявленном способе получения порошка сульфата родия, включающем получение исходного спека путем термообработки смеси порошка родия с пероксидом бария, выщелачивание полученного спека разбавленной серной кислотой, обработку пульпы раствором пероксида водорода, фильтрацию, отделение осадка сульфата бария, после выщелачивания исходного спека в разбавленной серной кислоте проводят фильтрацию и отделение осадка сульфата бария, затем доводят pH раствора до значения 1,0-3,0 путем введения в него исходного спека, после чего проводят обработку пульпы раствором пероксида водорода и отделяют осадок, а полученный раствор упаривают и высушивают в ротационном испарителе при температуре нагревающей жидкости в бане 120-160°С.

Сущность способа заключается в следующем. После выщелачивания исходного спека серной кислотой необходимо провести фильтрацию сульфата бария, так как его присутствие затрудняет проведение дальнейших операций. Перед упариванием необходимо провести доводку pH раствора до значения (1,0-3,0) путем дополнительного выщелачивания исходного спека при нагревании. При значении pH раствора меньше 1,0 из-за избытка серной кислоты затруднено осыпание порошка сульфата родия с внутренней поверхности реакционной колбы ротационного испарителя при сушке. Порошок получается неоднородным по крупности и химическому составу. Значительная часть соли остается на стенках колбы. Повышение pH при доводке до значения более 3,0 приводит к гидролизу сульфатных соединений родия с образованием осадка гидратированного оксида родия. Полученный сульфатный раствор имеет зеленую окраску, вероятно, из-за присутствия в растворе части родия в степени окисления (IV). Обработка раствором пероксида водорода проводится с целью восстановления родия (IV) до родия (III), о чем свидетельствует изменение окраски раствора от зеленой до желтой и изменение значения окислительно-восстановительного потенциала от 700-750 мВ до 500-550 мВ. Отделение осадка проводится с целью последующего получения целевого продукта высокой чистоты. Упаривание раствора и сушку соли ведут в ротационном испарителе при температуре нагревающей жидкости в бане (120-160)°С. При температуре менее 120°С процесс сушки соли сильно затягивается во времени. Повышение температуры более 160°С не приводит к существенному ускорению процесса упаривания, но требует более сложного аппаратурного оформления, использования дорогостоящих теплоносителей и больших затрат электроэнергии. Использование ротационного испарителя для упаривания раствора и сушки соли обеспечивает получение однородных по химическому составу и крупности порошков за счет постоянного перемешивания и одинаковой температуры во всем объеме реакционной смеси.

Пример (предлагаемый способ)

140 г порошка родия смешали с 420 г пероксида бария. Полученную шихту загрузили в кварцевый тигель и поместили в муфельную печь. Включили нагрев и выдержали шихту при температуре 1000°С в течение 4 часов. Спек охладили и измельчили до крупности 5 мм, получили 540 г порошка. 450 г полученного порошка при перемешивании распульповали в 1800 мл 2 М серной кислоты, пульпу перемешали без нагревания в течение 6 часов и отфильтровали образовавшийся осадок сульфата бария. Осадок промыли 0,5 молярным раствором серной кислоты, основной раствор и промводы объединили, получили 1800 мл раствора желтого сульфата родия со значением pH, равным 0,2, и разделили на три равные части. Первую часть раствора (600 мл) разделили еще на три части, каждую из которых упарили в ротационном испарителе и высушили полученную соль при заданной температуре (см. таблицу). Другие две части раствора (по 600 мл) залили в термостатируемый стеклянный реактор (каждую отдельно), нагрели до 80°С и при перемешивании небольшими порциями вводили исходный спек до установления значения pH раствора, равного соответственно 1,0 и 3,0. Затем в полученную пульпу ввели раствор пероксида водорода до изменения цвета раствора от зеленого до желтого (при этом значение окислительно-восстановительного потенциала изменилось от 700-750 мВ до 500-550 мВ) и отфильтровали. Каждый из полученных растворов разделили на три равные части (по 200 мл) и в ротационном испарителе упарили и высушили соли при заданной температуре.

№ опыта	Температура упарки и сушки соли, °С	РН раствора	Продолжительность сушки соли, мин	Выход соли, %
1	100	0,2	180	17
2	120	0,2	180	42
3	160	0,2	180	76
4	100	1,0	158	100
5	120	1,0	80	100
6	160	1,0	55	100
7	100	3,0	149	100
8	120	3,0	75	100
9	160	3,0	58	100

Как видно из приведенной таблицы, проведение упарки растворов и сушки солей в заявляемом интервале температур и значений pH с использованием ротационного испарителя позволяет получать порошки сульфата родия со 100% выходом. При получении солей без предварительной доводки значений pH достигнуть 100% выхода соли даже при длительной сушке не удается.

Источники информации

1. И.А.Федоров. Родий. М.: Наука, 1966., с.53.

2. Патент №2112063 (Россия). Способ получения раствора желтого сульфата родия. / Ильяшевич В.Д., Сидоренко Ю.А.