Сравнение химической стойкости титана, тантала и платины в солянокислых окислительных средах в автоклаве
Автор: Акименко А.А., Белоусов О.В., Борисов Р.В.
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Химическая технология
Статья в выпуске: 4 (98) т.85, 2023 года.
Бесплатный доступ
В современной гидрометаллургии процессы автоклавного выщелачивания находят широкое применение, что связано с рядом преимуществ перед процессами, протекающими в открытых системах. В аффинажной отрасли страны внедрение таких технологий затруднительно, и одна из причин - высокие требования к коррозионной устойчивости конструкционных материалов. В настоящей работе исследовано поведение металлических пластин тантала, титана и платины в растворах соляной кислоты с добавками пероксида водорода в автоклавных условиях, в температурном диапазоне 100-200 °С. Показано, что удельная скорость растворения платины в автоклавных условиях на несколько порядков выше скоростей растворения титана и тантала в аналогичных условиях. Так, при температуре 130 °С платиновая пластина полностью растворяется в течение 2 часов, что соответствует удельной скорости растворения 1500⋅10-12 г·м2/сек; скорость растворения титана и тантала в тех же условиях составила 40⋅10-12 и менее 1⋅10-12 г·м2/сек, соответственно. Создание окислительных условий способствует пассивации тантала и, в значительной степени, титана. Платина, наоборот, в окислительных условиях интенсивно переходит в раствор. С учетом того, что в большинстве случаев сырье МПГ представляет собой дисперсные порошки с высокой удельной поверхностью, титановое оборудование может быть рекомендовано к их переработке. Установлено, что титан достаточно стабилен в присутствии окислителя в растворах 3М соляной кислоты до температуры 160 °С. Тантал в солянокислых окислительных средах стабилен до температуры 200 °С. Полученные в работе количественные данные могут быть использованы для разработки технологий переработки сырья, содержащего металлы платиновой группы, и создания соответствующего оборудования.
Автоклав, благородные металлы, титан, тантал, скорость растворения
Короткий адрес: https://sciup.org/140304442
IDR: 140304442 | УДК: 66.046.8/546.92+546.82+546.883 | DOI: 10.20914/2310-1202-2023-4-152-158
Comparison of chemical firmness of the titanium, tantalum and platinum in muriatic oxidizing environments in the autoclave
In modern hydrometallurgy, autoclave leaching processes are widely used, which is associated with a number of their advantages over processes occurring in open systems. In the Russian refining industry, the introduction of such technologies is difficult, and one of the reasons is the high requirements for the corrosion resistance of structural materials. In this work, the behavior of metal plates of tantalum, titanium and platinum in solutions of hydrochloric acid with additions of hydrogen peroxide under autoclave conditions was studied in the temperature range of 100-200°C. It has been shown that the specific dissolution rate of platinum under autoclave conditions is several orders of magnitude higher than the dissolution rates of titanium and tantalum under similar conditions. Thus, at a temperature of 130°C, a platinum plate dissolves completely within 2 hours, which corresponds to a specific dissolution rate of 1500·10-12 g m2/s; the dissolution rate of titanium and tantalum under the same conditions was 40·10-12 and less than 1·10-12 g·m2/s, respectively. The creation of oxidizing conditions promotes the passivation of tantalum and, to a large extent, titanium. Platinum, on the contrary, under oxidizing conditions intensively goes into solution. Taking into account the fact that in most cases PGM raw materials are dispersed powders with a high specific surface area, titanium equipment can be recommended for their processing. It has been established that titanium is quite stable in the presence of an oxidizing agent in solutions of 3 M hydrochloric acid up to a temperature of 160°C. Tantalum in hydrochloric acid oxidizing environments is stable up to a temperature of 200°C. The quantitative data obtained in the work can be used to develop technologies for processing raw materials containing platinum group metals and to create corresponding equipment.
Список литературы Сравнение химической стойкости титана, тантала и платины в солянокислых окислительных средах в автоклаве
- Roux J.O., du Toit M., Shklaz D. Novel redesign of a pressure leach autoclave by a South African platinum producer // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2009. V. 109. №. 11. P. 677–683.
- Gok O., Anderson C.G., Cicekli G., Cocen E.L. Leaching kinetics of copper from chalcopyrite concentrate in nitroussulfuric acid // Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2014. V. 50. №. 1. P. 399–413.
- Zinoviev V.А., Kalashnikova М.I., Lisakov Yu.N., Pelikh Yu.М. Testing of new corrosion-resistant materials and alloys for autoclave processes // Tsvetnye Metally. 2015. №. 7. P. 68–73. doi: 10.17580/tsm.2015.07.12
- Mpinga C.N., Eksteen J.J., Aldrich C., Dyer L. Direct leach approaches to Platinum Group Metal (PGM) ores and concentrates: A review. Minerals Engineering. 2015. V. 78. P. 93–113.
- Adams M.D. Summary of gold plants and processes // Gold Ore Processing. Elsevier, 2016. P. 961–984.
- Bobozoda S., Boboev I.R., Strizhko L.S. Gold and copper recovery from flotation concentrates of Tarror deposit by autoclave leaching. Journal of Mining Science. 2017. V. 53. №. 2. P. 352–357.
- Saguru C., Ndlovu S., Moropeng D. A review of recent studies into hydrometallurgical methods for recovering РGМs from used catalytic converters // Hydrometallurgy. 2018. № 182. P. 44–56.
- Islam A., Ahmed T., Awual M.R., Rahman A. et al. Advances in sustainable approaches to recover metals from ewaste-A review // J. Clean. Product. 2020. V. 244. P. 118815. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.118815
- Salman K., Yen-Peng T. Recycling pathways for platinum group metals from spent automotive catalyst: A review on conventional approaches and bio-processes // Resources, Conserv., Recycl. 2021. V. 170. P. 105558. doi: 10.1016/j.resconrec.2021.105588
- Padamata S.K., Yasinskiy A.S., Polyakov P.V., Pavlov E.A. et al. Recovery of noble metals from spent catalysts: A review // Metall. Mater. Trans. B. 2020. V. 51. №. 5. P. 2413–2435. doi: 10.1007/s11663–020–01913-w
- Oraby E.A., Li H., Eksteen J.J. An alkaline glycine-based leach process of base and precious metals from powdered waste printed circuit boards // Waste Biomass Valoriz. 2020. V. 11. №. 8. P. 3897–3909. doi: 10.1007/s12649–019–00780–0
- Batnasan A., Haga K., Shibayama A. Recovery of precious and base metals from waste printed circuit boards using a sequential leaching procedure // JOM. 2018. V. 70. №. 2. P. 124–128. doi: 10.1007/s11837–017–2694-y
- Ding Y., Zhang S., Liu B., Zheng H. et al. Recovery of precious metals from electronic waste and spent catalysts: A review // Resources, Conserv., Recycl. 2019. V. 141. P. 284–298. doi: 10.1016/j.resconrec.2018.10.041
- Карпов А.Г., Шубенкина Н.Н., Шнайдер А. Проблемы эксплуатации автоклавов и выбор конструкционных атериалов для изготовления оборудования автоклавных производств // Экспозиция Нефть Газ. 2012. №. 2 (20). С. 5–7.
- Акименко А.А., Белоусов О.В., Борисов Р.В., Грабчак. Э.Ф. Исследование химической устойчивости титана в модельных солянокислых растворах аффинажного производства // Цветные металлы. № 9. 2021. С. 46–52.
- Bishop C.R. Corrosion tests at elevated temperatures and pressures // Corrosion. 1963. V. 19. №. 9. P. 308–314.
- Белоусов О.В., Белоусова Н.В., Рюмин А.И., Борисов Р.В. Переработка платино-палладиевого концентрата в гидротермальных условиях // Журнал прикладной химии. 2015. № 6. С. 1078–1081.
- Belousova N.V., Belousov O.V., Borisov R.V. Dissolution of metallic iridium powders in hydrochloric acid oxidizing media // Tsvetnye Metally. 2022. № 8:40–45. doi: 10.17580/tsm.2022.08.05
- Belousova N.V., Belousov O.V., Borisov R.V., Grizan N.V. Specific Features of Dissolution of Metallic Rhodium in Acid Oxidative Media under Hydrothermal Conditions // Russian Journal of Applied Chemistry. 2019. V. 92. №. 8. P.1102–1106. doi: 10.1134/S107042721908007X
- Belousova N.V., Belousov O.V., Borisov R.V., Akimenko A.A. Autoclave dissolution of platinum metals in hydrochloric acid oxidizing media // Russian journal of non-ferrous metals. 2021. № 5. P. 50–57
