Вилучення платини, паладію, золота та срібла - золото - витяг та афінаж вторинних металів
При розчиненні платини в царській горілці виходить гексахлороплатинова або платинохлористоводнева кислота H2[PtCl6], яка при випаровуванні розчину виділяється у вигляді червоно-бурих кристалів складу H2[PtCl6]*6H2O (у цьому вигляді можна зберігати та накопичувати платину для подальших операцій).
2. Вилучення платини
2.1 З лабораторних залишків Платинову чернь можна отримати, обробляючи розчин, що містить солі H2[PtCl6], мурашиною кислотою та вуглекислим натрієм: H2[PtCl6] + 2HCOOH + 3Na2CO3 = Pt + 6NaCl + 5CO2 + 3H2O У розчин, що регенерується, додають HCOOH, суміш нагрівають до кипіння і, безперервно помішуючи, поступово доливають розчин Na2CO3. Осад, що випав, збирають, промивають водою, підкисленою HCl, і сушать.
2.2 З хлороплатинату амонію При прожарюванні хлороплатинату амонію (NH4)2[PtCl6] при 600°C виходить губчаста платина.
2.3 Із залишків після визначення іонів калію В ємність, що містить залишки після визначення К+ (осад К2[PtCl6] і розчин H2[PtCl6]) додають надлишку NH4Cl. Осади К2[PtCl6] та (NH4)2[PtCl6] поміщають у велику банку, що містить 2 л дистильованої води та 25 мл 85% мурашиної кислоти. Банку нещільно закривають і залишають на 3-5 днів за кімнатної температури. Осад, що виділився платини промивають гарячою водою для видалення Cl- (проба з AgNO3) і сушать.
2.4 Класичний спосіб виділення платинових металів із збагачених руд
а. Тривале нагрівання сирої платини та брухту у фарфорових котлах із царською горілкою. При цьому майже вся платина і паладій виглядають Н2[PtСl6] і H2[PdCI6], частково родій, іридій у вигляді H3[RhCl6] і H2[IrCI6], рутеній (?) і основна маса неблагородних металів (залізо, мідь, свинець і інші) переходять у розчин. Унерозчиненому залишку містяться кварц, з'єднання осмію з іридієм, хромистий залізняк.
б. Цей осад відфільтровують, повторно обробляють царською горілкою, а потім відправляють на вилучення цінних компонентів – осмію та іридію.
в. Платина в розчині знаходиться у вигляді двох комплексів: H2[PtCl6] – більша частина – та (NO)2[PtCl6]. Додаючи в розчин HCl, руйнують комплекс (NO)2[PtCl6], щоб вся платина перетворилася на комплекс H2[PtCl6]. Тепер потрібно зробити так, щоб присутні в розчині іридій, паладій, родій не пішли в осад разом із платиною. Для цього їх переводять у сполуки, які не осаджуються хлористим амонієм (Ir3+, Pd2+), а потім розчин «доводять», прогріваючи його з кислотами (сірчаною або щавлевою) або (за способом І.І. Черняєва) з розчином тростинного цукру. Операція доведення – процес важкий та тонкий. При нестачі відновника (кислота, цукор) хлороплатинат, що осаджується, забруднюватиметься іридієм, при надлишку ж сама платина відновиться до добре розчинних сполук Pt2+, і вихід благородного металу знизиться.
р. Розчин хлористого амонію вводять у холоду. При цьому основна частина платини у вигляді дрібних яскраво-жовтих кристалів (NH4)2[PtCl6] випадає в осад. Основна маса супутників платини та неблагородних домішок залишається в розчині. Осад додатково очищають розчином нашатирю та сушать; фільтрат ж відправляють в інший цех, щоб виділити з нього дорогоцінні домішки сирої платини – паладій, родій, іридій та рутеній (подвійний хлорид рутенію та натрію розчиняється у спирті і таким чином відокремлюється від аналогічного з'єднання іридію). Сухий осад поміщають у піч. Після декількох годин прожарювання при 800. 1000°C отримують губчасту платину у вигляді спеклого порошку сіро-стального кольору.
Технологія отриманняпаладія
Властивості. Щільність – 12,02 г/см3, температура плавлення – 1554 °С. Розчинний у азотній кислоті. Є у вигляді компонента в білому золоті. Основний "головний біль" - відділення від вісмуту або миш'яку, що також розчиняються в азотній кислоті. Подолати це вдалося лише на рівні розчинності хлоридів.
Відфільтрований розчин нітратів срібла, паладію та вісмуту упарюємо до стану сиропу, щоб позбутися залишків кислот. Розбавляємо дистильованою водою. Приливаємо концентровану соляну кислоту – випадає білий сирний осад – хлорид срібла. Відокремлюємо хлористе срібло, розчин має бути прозорим. Знову випаровуємо, позбавляючись від соляної кислоти. У випарений розчин приливаємо, помішуючи, аміак (гідроксід амонію) - обережно, реакція протікає бурхливо.
Добиваємося синього або зеленого кольору розчину, в якому опадають білі пластівці-хлорид вісмуту, нерозчинний в аміаку. Хлорид же паладію повністю розчинився. Фільтруємо розчин, потім приливаємо, знову ж таки помішуючи, соляну кислоту - випадають пластівці лимонно-жовтого кольору - сульфід паладію.
Закінчення реакції - жовтий осад у жовтому прозорому розчині.
Ретельно промитий та зневоднений сульфід паладію можна просто сплавити – він відновиться до металу під дією температури. Однак для надання товарного вигляду найкраще відновити гідразином до черні і потім сплавити і відгранулювати.
Технологія отримання золота
У сплавленому стані м'який жовтий метал, здатний витягуватись у найтонші нитки. Золото, приготоване відновленням солей, залежно від відновлювача, має різні фізичні властивості. Препарат у порошку має бурий колір, у стані найтоншого роздроблення – червоний. Дуже тонкі листочкизолота просвічують синім та зеленим кольором, залишаючись жовтими у відбитому світлі. Щільність золота плавленого 19,3 г/см3. Температура плавлення становить 1063°C. При охолодженні нижче за температуру червоного гартування, якщо в золоті присутні сторонні метали, з'являється раптово сильне зелене світло (бликування). Застигаючи, метал значно зменшується в об'ємі. Золото розчиняється в царській горілці та в HCl, насиченій хлором.
Дрібно подрібнений золотий брухт обливають у колбі міцною соляною кислотою, нагрівають до кипіння на пісочній бані і поступово доливають краплями HNO3 (пл. 1,40) до повного розчинення металу. Потім розчин упарюють на водяній бані, ретельно оберігаючи від пилу, щоб уникнути відновлення. Упарювання ведуть до тих пір, поки проба рідини не твердне при охолодженні.
2. Фільтрування та осадження Гарячу червоно-буру рідину розбавляють великою кількістю води та відфільтровують осад AgCl (який з'явиться, якщо в шламі було срібло). Фільтрат нагрівають до 80-90°C і осадження золота доливають розчин FeCl2 (за іншими даними можна брати розчин FeSO4). Золото, що випало у вигляді порошку, промивають декантацією і кілька разів кип'ятять з розб. HCl (з наступною декантацією) доти, поки в киплячій рідині не буде навіть слідів жовтого фарбування (що залежить від присутності Fe3+). Осад відфільтровують через беззольний фільтр.
Фільтр щільно згортають і укладають у тигель. Зверху фільтр засипають бурою або селітрою у такій кількості, щоб фільтр був прикритий. Після сплавлення виймають золотий король і промивають водою.
Технології отримання чистого металевого срібла
Спосіб 1. Електроліз AgNO3
Чистий метал можна отримати електролізом насиченого при 25°С розчинутричі перекристалізованого AgNO3. Електроліз проводять з полірованими графітовими електродами, поміщеними в мішечки з бязі на відстані 2 см один від одного, при напрузі 3 і щільності струму 0,006 А/см2. Осад Ag знімають із катода і сплавляють.
Спосіб 2. Зі сплавів, що містять Au, Cu, Pb, Sn, As, Zn та ін. c переведенням в хлорид і подальшим відновленням Zn
Потрібні такі речовини: азотна кислота, соляна кислота, хлорид натрію (кухонна сіль), металеві цинк або алюміній.
1. Розчинення Вироби кладуться в досить місткий термостійкий посуд (відбудеться спінювання і сильний розігрів) і заливається азотною кислотою. Розчинення йде відповідно до реакцій: 3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O
4Sn +10HNO3 = H2SnO3 + 4 NO2 + H2O
Примітка: за останньою реакцією розчиняється лудіння та олово з припоїв, утворюється біла нерозчинна ні в кислотах, ні в розчинах лугів b-олов'яна кислота.
Інші метали (крім золота та платини) розчиняються, як і срібло, з утворенням відповідних солей – нітратів.
Якщо кислота досить міцна, виділятиметься бурий газ (NO2), якщо розведена – безбарвний оксид азоту (II) - NO. Сильного спінювання слід уникати, тому що разом з бризками ви втрачатимете своє дороге срібло, і потім кислота досить їдке виробництво, можна зіпсувати прилеглі речі :-).
Після закінчення реакції необхідно перевірити повноту розчинення, тому що срібло розчиняється менш активно, ніж інші метали, і може залишитися частково. Якщо при нагріванні або приливанні нової порції кислоти розчинення не відбувається, все, що потрібно, вже розчинено.
Якщо ж у сировині були присутні деталі з добавками золота або платини, то ці металиазотної кислоти не розчиняються і також мають залишитися.
2. Фільтрація Розчин, що містить срібло, відфільтровується, причому потім фільтр і те, що в ньому залишилося, заповнюється кілька разів водою для зменшення втрат. Промивні води збираються в основний розчин. Фільтрувати бажано через фільтр середньої щільності, за відсутності його – через кілька шарів промокашки. Якщо фільтрується погано, то, можливо, у вас занадто щільний розчин (розбавити!), або фільтр забився брудом – тоді його потрібно раз-другий промити і змінити. Можна позбутися великих залишків, що не розчинилися, шляхом попередньої фільтрації через ганчірку.
3. Осадження У відфільтрований розчин подається соляна кислота (надлишок). Рідина з осадом нагрівають, при цьому всі сторонні метали розчиняються в царській горілці, що утворилася (при використанні хлориду натрію в осад можуть перейти PbCl2, BiOCl, SbOCl). Після чого потрібно перевірити повноту осадження: до розчину, що відстоявся, приливається невелика кількість розчину HCl. Відсутність осаду або каламуті говорить про те, що срібло з розчину перейшло в осад:
AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3
Тепер для остаточного очищення осаду та своєї совісті хлорид срібла потрібно відфільтрувати та повторно прокип'ятити з 10% HCl (ч.д.а.). Якщо в сировині був присутній паладій, то розчин, що залишився, і перші промивні води відправляємо на видобуток паладію.
4. Промивання У тій же ємності починаємо промивати осад декантацією до зникнення кислої реакції та до негативної реакції на Cu+2 (К4[Fe(CN)6] не повинен давати червоно-бурого осаду). Для цього осад заливаємо водою. Добре перемішуємо. Чекаємо, коли відстояться. Акуратно, по паличці або через гумову трубку (як бензин із чужого бензобака),зливаємо. Знову заливаємо. Ще раз зливаємо - і так доти, доки не відмиємо осад від усіх домішок. Перевірити чистоту останніх промивних вод за допомогою кількох крапель розчину жовтої кров'яної солі.
5. Відновлення цинком (можна алюмінієм) Тепер можна розпочати отримання металевого срібла. Останній раз зливаємо з хлориду срібла воду (не захоплюючи осаду) і заливаємо в цю ж ємність до слабокислої реакції соляну (краще) або сірчану кислоту. Сюди поступово вводимо приблизно вдвічі більшу кількість металевого цинку (якщо точно, то 235 г на 1 кг AgCl). Металевий цинк переходить у хлористий, одночасно відновлюється срібло у вигляді непоказного сірого порошку:
2AgCl + Zn = 2Ag + ZnCl2
Після закінчення реакції зливаємо з осаду срібла кислоту, промиваємо новою порцією соляної чи сірчаної кислоти (для розчинення залишків цинку), потім промиваємо водою від кислоти та сушимо. Срібло отримано, залишилося тільки його сплавити в злиток (температура сплаву плавлення 960°С).
Спосіб 3. З галогенідів формальдегідом
Розмішують 500 г вологого галогеніду срібла 500 мл гарячої води. Отриману рідку кашку переносять у фарфорову склянку, з механічною мішалкою, доливають (під тягою) розчин 300г NaOH в 750 мл води і при 35-40°С вводять при безперервному перемішуванні 250 г 40% формальдегіду. Суміш перемішують 2-3 години, додають ще 200 мл формальдегіду і поступово протягом 2 годин підвищують температуру до 55-70°С. Осад срібла, що випав, відсмоктують на воронці Бюхнера, промивають 1 л гарячої води, потім 500 мл 2%H2SO4, 500 мл 2% NH4OH і, нарешті, гарячою водою до видалення Cl-. Промитий метал сушать за 40-50°С. Вихід 100%.
Спосіб 4. З фотографічних залишків
1. Залишки кип'ятять згранульованим цинком у присутності соляної кислоти, гранули цинку, що не розчинилися, витягують фарфоровим шпателем. Срібло, що відновилося, промивають декантацією водою, розчиняють в HNO3, потім соляною кислотою осаджують AgCl і сіль відновлюють, як зазначено вище.
2. Залишки випарюють насухо і суху масу кип'ятять (під тягою) з HCl (пл 1,19) та KClO3 до припинення виділення хлору. Осаду AgCl дають осісти, потім ретельно промивають водою декантацією і відновлюють, як зазначено вище.
3. Для виділення срібла з фіксуючих розчинів додають NH4OH до появи запаху NH3 і діють невеликим надлишком (NH4)2S або Na2S. Після відстоювання рідину зливають, осад Ag2S відсмоктують на вирві Бюхнера, промивають гарячою водою, сушать і прожарюють при 950°С, додавши 1-2 г безводної бури. Для видалення бури гранули металу кип'ятять із водою.