Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Мурманская обл., Россия:

Н. С. Арешина, ст. науч. сотр., эл. почта: areshina@chemy.kolasc.net.ru
А. Г. Касиков, зав. сектором гидрометаллургии кобальта, никеля и благородных металлов
А. М. Петрова, ст. науч. сотр.
Е. С. Кшуманева, науч. сотр.

Исследованo извлечение рутения из многокомпонентных растворов от переработки отходов жаропрочных никелевых сплавов методом дистилляции. С применением модельных сернокислых растворов показана эффективность использования окислителей, содержащих Cr (VI) или Сo (III). Изучена кинетика дистилляции рутения из реальных растворов, полученных при вскрытии отходов жаропрочных никелевых сплавов. Для окисления рутения в хлоридных средах предложено проводить предварительную сернокислотную обработку с целью конверсии устойчивых хлоридных комплексов в сульфатные и сульфатно-хлоридные. Определены оптимальные параметры дистилляции, при которых извлечение рутения в поглотительный раствор 6 моль/л HCl составило 85–99 %. Из насыщенного раствора путем упаривания и гидролитического осаждения получен гидратированный оксид рутения. Предложена технологическая схема переработки многокомпонентных рутенийсодержащих растворов (сульфатных, хлоридных и сульфатно-хлоридных). При необходимости конверсии хлоридных комплексов схема включает предварительную сернокислотную обработку растворов. Раствор, содержащий 3–5 моль/л H₂SO₄, направляют на дистилляцию с применением дихромата калия или кобальтосодержащего гидратного продукта в качестве окислителя. Выбор окислителя определяется составом исходного раствора, а также возможностями переработки кубового остатка дистилляции. Более предпочтительным является окислитель на основе кобальта (III), основными преимуществами которого являются стабильность протекания процесса за счет постепенного растворения в серной кислоте и меньшая токсичность. Содержащийся в газовой фазе RuO₄ поглощается раствором HCl, из которого осаждают гидратированный оксид рутения, пригодный для получения чистого металла. Благодаря высокой избирательности предложенный метод дистилляции рутения можно применять для его извлечения из различных сульфатных, сульфатно-хлоридных или хлоридных растворов, независимо от вида исходного сырья.

Исследования выполнены при частичной поддержке по Программе фундаментальных исследований Отделения химии и наук о материалах РАН (Программа № 5 «Создание новых видов продукции из минерального и органического сырья»).

1. Sankuviruthiyil M. Ujwaldev, Kallikkakam S. Sindhu, Amrutha P. Thankachan, Gopinathan Anilkumar. Recent advances in
aerobic oxidation with ruthenium catalysts // Tetrahedron Letters. 2016. Vol. 57, No. 50. P. 5551–5559.
2. Sankuviruthiyil M. Ujwaldev, Kallikkakam S. Sindhu, Amrutha P. Thankachan, Gopinathan Anilkumar. Recent developments and perspectives in the ruthenium-catalyzed olefin epoxidation // Tetrahedron. 2016. Vol. 72, No. 41. P. 6175–6190.
3. Wenbo Shi, Xiaolong Liu, Junlin Zeng, Jian Wang, Yaodong Wei, Tingyu Zhu. Gas-solid catalytic reactions over rutheniumbased catalysts // Chinese Journal of Catalysis. 2016. Vol. 37, No. 8. P. 1181–1192.
4. Heon Jae Jeong, Jun Woo Kim, Dong Young Jang, Joon Hyung Shim. Atomic layer deposition of ruthenium surfacecoating on porous platinum catalysts for high-performance direct ethanol solid oxide fuel cells // Journal of Power Sources. 2015. Vol. 291. P. 239–245.
5. Gregorczyk K., Banerjee P., Rubloff G. W. Conduction in ultrathin ruthenium electrodes prepared by atomic layer deposition // Materials Letters. 2012. Vol. 73. P. 43–46.
6. Vougioukalakis G. C., Philippopoulos A. I., Stergiopoulos T., Falaras P. Contributions to the development of ruthenium-based sensitizers for dye-sensitized solar cells // Coordination Chemistry Reviews. 2011. Vol. 255, No. 21–22. P. 2602–2621.
7. Касиков А. Г., Петрова А. М. Рециклинг рения. — М. : РИОР ; Инфра-М, 2014. — 95 с.
8. Гинзбург С. И., Езерская Н. А., Прокофьева И. В., Федоренко Н. В., Шленская В. И., Бельский Н. К. Аналитическая химия платиновых металлов. — М. : Наука, 1972. — 403 с.
9. Ливингстон С. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины. — М. : Мир, 1978. — 366 с.
10. Аналитическая химия металлов платиновой группы : сборник обзорных статей / сост. и ред. Ю. А. Золотов, Г. М. Варшал, В. М. Иванов. — Изд. 2-е. — М. : КомКнига, 2005. — 592 с.
11. Бимиш Ф. Аналитическая химия благородных металлов. В 2 ч. Ч. 1. — М. : Мир, 1969. — 297 с.
12. Chi V. Ly, Hiroshi Hidaka. Determination of ruthenium contents in terrestrial minerals by isotope dilution mass spectrometry after preconcentration via distillation // Geochemical Journal. 2004. Vol. 38. P. 485–490.
13. Balcerzak М., wicicka Е. Determination of ruthenium and osmium in each other's presence in chloride solutions by direct and third-order derivative spectrophotometry // Talanta. 1996. Vol. 43, No. 3. P. 471–478.
14. Toshiyasu Kiba, Kikuo Terada, Tomoe Kiba, Kazuo Suzuki. Separation and determination of ruthenium by evolution with chromium(VI)-condensed phosphoric acid reagent // Talanta. 1972. Vol. 19, No. 4. P. 451–464.
15. Котляр Ю. А., Меретуков М. А., Стрижко Л. С. Металлургия благородных металлов. В 2 кн. Кн. 2. — М. : Руда и Металлы, 2005. — 392 с.
16. Pat. US2011/0165041 (A1). Processes for the recovery of ruthenium from materials containing ruthenium or ruthenium oxides or from ruthenium-containing noble metal ore concentrates / Meyer H., Grehl M., Nowottny C., Stettner M., Kralik J. ; filed 18.03.2011; publ. 07.07.2011.
17. Pat. 7938880 US. Apparatus for removing ruthenium from solution containing platinum group metal / Nagai H. ; filed 04.02.2010 ; publ. 10.05.2011.
18. Pat. US2009/0191106 (A1). Processes and devices for removing ruthenium as RuO4 from ruthenate-containing solutions by distillation / Meyer H., Grehl M., Alt H.-J., Patzelt P., von Eiff H., Zell B. ; filed 23.01.2009 ; publ. 30.07.2009.
19. Pat. 6036741 US. Process for producing high-purity ruthenium / Shindo Y., Suzuki T. ; filed 16.07.1998 ; publ. 14.03.2000.
20. Бимиш Ф. Аналитическая химия благородных металлов. В 2 ч. Ч. 2. — М. : Мир, 1969. — 400 с.
21. Пат. 2131939 РФ. Способ извлечения осмия из ионообменной смолы / Касиков А. Г., Арешина Н. С., Громов П. Б. и др. ; заявл. 22.06.1998 ; опубл. 20.06.1999, Бюл. № 17.
22. Касиков А. Г., Арешина Н. С., Громов П. Б., Хомченко О. А., Пономарев А. А. Извлечение осмия и серебра из промпродуктов и отходов комбината «Североникель» // Цветные металлы. 2000. № 10. С. 19–22.
23. Основы металлургии. Т. 5. Малые, благородные и радиоактивные металлы. Трансурановые элементы / отв. ред. Н. С. Грейвер, Н. П. Сажин, И. А. Стригин, А. В. Троицкий. — М. : Металлургия, 1968. — 630 с.
24. Пат. 2094501 РФ. Способ получения аффинированного рутения / Ильяшевич В. Д., Рюмин А. И., Мамонов С. Н., Сидоренко Ю. А., Ходюков Б. П. ; заявл. 05.09.1995 ; опубл. 27.10.1997.
25. Pat. 8663735 US. In situ generation of RuO₄ for ALD of Ru and Ru related materials / Xu Chonging, Li Weimin, Cameron T. M. ; filed 13.02.2010 ; publ. 04.03.2014.