zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2023-89-10-5-11zldm-2030Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISИнтенсификация вскрытия упорного сплава на основе платины и родияIntensification of opening a thrust alloy based on platinum and rhodiumЕгошинаА. B.EgoshinaA. V.

Анастасия Владимировна Егошина 

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 30

 

Anastasia V. Egoshina 

634050, Tomsk, Lenina prosp., 30

antaresave@mail.ruСлепченкоГ. Б.SlepchenkoG. B.

Галина Борисовна Слепченко 

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 30

 

Galina B. Slepchenko

634050, Tomsk, Lenina prosp., 30

Национальный исследовательский Томский политехнический университетРоссияNational Research Tomsk Polytechnic UniversityRussian Federation2023241020238910511Copyright © Егошина А.B., Слепченко Г.Б., 20232023Егошина А.B., Слепченко Г.Б.Egoshina A.V., Slepchenko G.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2030

Сплавы на основе металлов платиновой группы обладают высокой химической стойкостью, что вызывает ряд трудностей при их растворении. На сегодняшний день среди гидрометаллургических методов растворение в царской водке является одним из наиболее эффективных способов вскрытия коррозионно-стойких сплавов. Основной недостаток этого метода — выделение токсичных газообразных веществ, таких как нитрозилхлорид и оксиды азота. Чтобы уменьшить объем выделяющихся газов без снижения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) системы в данной работе предложен способ растворения Pt – Rh сплава в HCl – HNO3 c дозированным добавлением HNO3 при заданном значении окислитель-восстановительного потенциала системы. Потенциал системы, выбранный на основании потенциалов систем HNO3 – HCl – Pt и HNO3 – HCl – Rh, составил 0,85 и 0,9 В. В работе также исследовано влияние дисперсности и дефектности Pt – Rh сплава на показатели его растворения. В результате показано, что растворение Pt – Rh сплава с содержанием родия 15 % в HCl – HNO3 при постоянном значении ОВП = 0,9 В по сравнению с классическим использованием смеси HCl и HNO3 в объемном отношении 1:3 позволяет снизить расход азотной кислоты на 40 %, сократить время процесса, увеличить коэффициент извлечения как для платины, так и для родия, а также уменьшить объем выделяющихся оксидов азота в два раза (теоретический расчет). Установлено, что процесс механоактивации сплава сокращает время растворения и приводит к практически количественному растворению образца.

A high chemical resistance inherent in the alloys based on platinum group metals is one of the reasons for a number of difficulties that arise when dissolving such materials. Nowadays, the dissolution in aqua regia is one of the most effective methods for dissolving corrosion-resistant alloys. The main disadvantage of this method is a release of toxic gaseous substances such as nitrosyl chloride and nitrogen oxides. To decrease the volume of gases thus released without reducing the redox potential of the system, we proposed a method of dissolving a Pt – Rh alloy in HCl-HNO3 with a controlled dosed supply of HNO3 at a given value of the oxidation-reduction potential (ORP) of the system. The potential of the system has been chosen proceeding from the potential for HNO3 – HCl – Pt and HNO3 – HCl-Rh systems and amounted to 0.85 and 0.9 V. The impact of the dispersion and the inherent flaw of PtRh alloys on the dissolution indices of the alloy was also considered. It is shown that the dissolution of a Pt – Rh alloy with a rhodium content of 15 % in HCl – HNO3 at a constant value of ORP = 0.9 V compared to the use of the classic mixture (HCl:HNO3 = 1:3 vol.) provides a decrease in nitric acid consumption by 40%, reduction of the process time, increase in the recovery factor for both platinum and rhodium, and a two-fold reduction of the volume of released nitrogen oxides (theoretical calculation). It is also revealed that the process of mechanical activation of the alloy reduces the dissolution time and leads to almost quantitative dissolution of the sample.

платинородиевый сплаврастворениецарская водкаplatinum rhodium alloydissolutionaqua regiaReferencesГеращенко О. А., Гордое А. Н., Еремина А. К. и др. Температурные измерения: справ. — Киев: Наукова думка, 1989. — 704 с.Gerashchenko O. A., Gordoye A. N., Eremina A. K., et al. Temperature measurements: Reference book. — Kiev: Naukova Dumka, 1989. — 704 p. [in Russian].Пиксайкин В. М., Пшакин Г. М., Рощенко В. А. Обзор методов и приборов для определения незаявленных ядерных материалов и деятельности / Наука и всеобщая безопасность. 2006. Т. 14. № 1. С. 49 – 72.Piksaikin V. M., Pshakin G. M., Roschenko V. A. Review of methods and instruments for determining undeclared nuclear materials and activities / Nauka Vseob. Bezopasn. 2006. Vol. 14. N 1. P. 49 – 72 [in Russian].Алексеева Т. Ю., Карпов Ю. А., Дальнова О. А. и др. Современное состояние и проблемы аналитического контроля отработанных автомобильных катализаторов (обзор). Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 11. С. 5 – 14. DOI: 10.26896/1028-6861-2017-83-11-5-14Alekseeva T. Yu., Karpov Yu. A., Dalnova O. A., et al. Current state and problems of analytical control of waste automotive catalysts (review) / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2017. Vol. 83. N 11. P. 5 – 14 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2017-83-11-5-14Аринова А. Б., Дмитриенко В. П. Основные особенности и перспективы развития технологии восстановления родия / Успехи современной науки. 2019. № 1. С. 13 – 18.Arinova A. B., Dmitrienko V. P. Main features and prospects for the development of rhodium recovery technology / Usp. Sovr. Nauki. 2019. N 1. P. 13 – 18 [in Russian].Муфтахова О. С. Обзор ситуации на мировом рынке цветных металлов за 2014 год / Евразийское Научное Объединение. 2015. Т. 2. ¹ 6. С. 83 – 87.Muftakhova O. S. Overview of the situation on the world market for non-ferrous metals in 2014 / Eurasian Scientific Association. 2015. Vol. 2. N 6. P. 83 – 87 [in Russian].Suoranta T., Zugazua O., Niemelä M., Perämäki P. Recovery of palladium, platinum, rhodium and ruthenium from catalyst materials using microwave-assisted leaching and cloud point extraction / Hydrometallurgy. 2015. Vol. 154. P. 56 – 62. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.03.014Suoranta T., Zugazua O., Niemelä M., Perämäki P. Recovery of palladium, platinum, rhodium and ruthenium from catalyst materials using microwave-assisted leaching and cloud point extraction / Hydrometallurgy. 2015. Vol. 154. P. 56 – 62. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.03.014Kizilaslan E., Aktas S., Sesen M. K. Towards environmentally safe recovery of platinum from scrap automotive catalytic converters / Turkish J. Eng. Environ. Sci. 2009. Vol. 33. N 2. P. 83 – 90. DOI: 10.3906/muh-0901-10Kizilaslan E., Aktas S., Sesen M. K. Towards environmentally safe recovery of platinum from scrap automotive catalytic converters / Turkish J. Eng. Environ. Sci. 2009. Vol. 33. N 2. P. 83 – 90. DOI: 10.3906/muh-0901-10Al-Harahsheh M., Kingman S., Bradshaw S. The reality of non-thermal effects in microwave assisted leaching systems? / Hydrometallurgy. 2006. Vol. 84. N 1 – 2. P. 1 – 13. DOI: 10.1016/j.hydromet.2006.03.056Al-Harahsheh M., Kingman S., Bradshaw S. The reality of non-thermal effects in microwave assisted leaching systems? / Hydrometallurgy. 2006. Vol. 84. N 1 – 2. P. 1 – 13. DOI: 10.1016/j.hydromet.2006.03.056Jafarifar D., Daryanavard M. R., Sheibani S. Ultra fast microwave-assisted leaching for recovery of platinum from spent catalyst / Hydrometallurgy. 2005. Vol. 78. N 3 – 4. P. 166 – 171. DOI: 10.1016/j.hydromet.2005.02.006Jafarifar D., Daryanavard M. R., Sheibani S. Ultra fast microwave-assisted leaching for recovery of platinum from spent catalyst / Hydrometallurgy. 2005. Vol. 78. N 3 – 4. P. 166 – 171. DOI: 10.1016/j.hydromet.2005.02.006Upadhyay A. D., Lee J., Kim, E., et al. Leaching of platinum group metals (PGMs) from spent automotive catalysts using electro-generated chlorine in HCl solution / J. Chem. Technol. Biotechnol. 2013. Vol. 88. P. 1991 – 1999. DOI: 10.1002/jctb.4057Upadhyay A. D., Lee J., Kim, E., et al. Leaching of platinum group metals (PGMs) from spent automotive catalysts using electro-generated chlorine in HCl solution / J. Chem. Technol. Biotechnol. 2013. Vol. 88. P. 1991 – 1999. DOI: 10.1002/jctb.4057Буслаева Т. М. Химия и технология платиновых металлов (лекционный курс). https://doc4web.ru/uploads/files/195/ 85fe236baa6d7ec75f4f13bafabed9d5.docx?ysclid= 1mp79jobr134259798 (дата обращения 5 июня 2023).Buslaeva T. M. Chemistry and technology of platinum metals (lecture course). https://doc4web.ru/uploads/files/195/85fe236baa6d7ec75f4f13bafabed9d5.docx?ysclid=1mp79jobr134259798 (accessed June 5, 2023).Njegic B., Raff J. D., Finlayson-Pitts B., et al. Catalytic role for water in the atmospheric production of ClNO / J. Phys. Chem. A. 2010. Vol. 114. N 13. P. 4609 – 4618. DOI: 10.1021/jp912155aNjegic B., Raff J. D., Finlayson-Pitts B., et al. Catalytic role for water in the atmospheric production of ClNO / J. Phys. Chem. A. 2010. Vol. 114. N 13. P. 4609 – 4618. DOI: 10.1021/jp912155aЛитвинцев В. С., Мельникова Т. Н., Ятлукова Н. Г., Литвинова Н. М. Механоактивация в процессах рудоподготовки / ГИАБ. 2005. № S3. С. 306 – 311.Litvintsev V. S., Melnikova T. N., Yatlukova N. G., Litvinova N. M. Mechanical activation in ore preparation processes / GIAB. 2005. N S3. P. 306 – 311 [in Russian].Павлов Е. А., Мальцев Э. В., Гущинский А. А. Интенсификация процесса вскрытия упорных промпродуктов аффинажного производства. Часть 1. Влияние механоактивации на структуру и реакционную способность металлов спутников платины и материалов, их содержащих / Изв. Самарского науч. центра РАН. 2013. Т. 15. ¹ 6 – 2. С. 432 – 437.Pavlov E. A., Maltsev E. V., Gushchinsky A. A. Influence of mechanoactivation on the structure and reactivity of metals of platinum satellites and materials containing them / Izd. Samar. Nauch. Ts. RAN. 2013. Vol. 15. N 6 – 2. P. 432 – 437 [in Russian].Roine A. Outokumpu HSC Chemistry for Windows. Chemical reactions and Equilibrium software with extensive thermochemical database. — Pori: Outokumpu research OY, 2002.Roine A. Outokumpu HSC Chemistry for Windows. Chemical reactions and Equilibrium software with extensive thermochemical database. — Pori: Outokumpu research OY, 2002.Хомутова Е. Г. Каталитические методы определения платиновых металлов (обзор) / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 2. С. 5 – 14.Khomutova E. G. Catalytic methods for the determination of platinum metals (review) / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2013. Vol. 79. N 2. P. 5 – 14 [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.