Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук –обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия¹ ; ОАО «Красноярский завод цветных металлов имени В. Н. Гулидова», Красноярск, Россия²

А. А. Акименко, инженер лаборатории гидрометаллургических процессов¹, научный сотрудник², канд. хим. наук, эл. почта: AAkimenko@krastsvetmet.ru

Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия^{1 ;} Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия²
О. В. Белоусов, ведущий научный сотрудник лаборатории гидрометаллургических процессов¹, профессор кафедры металлургии цветных металлов², докт. хим. наук, эл. почта: ov_bel@icct.ru

Р. В. Борисов, научный сотрудник лаборатории гидрометаллургических процессов¹, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых², канд. хим. наук, эл. почта: roma_boris@list.ru

Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Н. В. Белоусова, заведующий кафедрой металлургии цветных металлов3, докт. хим. наук, профессор, эл. почта: netmamba@mail.ru

Изучены особенности растворения родия и родий-иридиевого сплава в солянокислых средах в титановом автоклавном оборудовании при повышенном давлении кислорода. По результатам сканирующей электронной микроскопии и низкотемпературной адсорбции азота установлено, что образец «Rh-чернь» состоит из сферических гранул диаметром 1–3 мкм и обладает удельной поверхностью 2,8 м2/г. Согласно данным рентгенофазового анализа (РФА), образец представлен фазой родия(0). Материал «Rh – Ir-сплав» имеет существенные морфологические отличия от предыдущего и представляет собой частицы неправильной формы с размерами от нескольких микрометров до десятых долей миллиметра с удельной поверхностью около 1 м²/г. По результатам РФА сплав состоит из металлического родия (57 %), хлорида родия и водорастворимой фазы галита (17 %). Массовое соотношение Rh:Ir в сплаве составляет 9:1, а иридий, вероятно, находится в аморфном состоянии. Обнаружено, что в среде соляной кислоты (3 моль/л) при температуре 190 ^оС и давлении кислорода (1 МПа) образец «Rh-чернь» количественно растворяется за 2 ч, а при 170 ^оС в раствор переходит около 20 % Rh. Показано, что через 8 ч контакта «Rh – Ir-сплава» c 3 моль/л HCl (t = 190 ^оС, р(O₂) = 1 МПа) растворяются 87 % Rh и 95 % Ir. После выщелачивания в кеке было выявлено наличие полиморфных труднорастворимых модификаций хлорида родия (III). Установлено, что титан в тех же условиях имеет низкую скорость коррозии, что позволяет рекомендовать его в качестве материала для реакторов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект 25-29-00159).

1. Hughes A. E., Haque N., Northey S. A., Giddey S. Platinum group metals: A review of resources, production and usage with a focus on catalysts // Resources. 2021. Vol. 10, Iss. 9. 93.
2. Guo H., Fang Z., Li H., Fernandez D. et al. Rational design of rhodium-iridium alloy nanoparticles as highly active catalysts for acidic oxygen evolution // ACS nano. 2019. Vol. 13, Iss. 11. P. 13225–13234.
3. Mao Z., Xian W., Qin-qin G., Chang-yi H. et al. Optimization of process parameter s for hot isostatic pressing of Ir – Rh alloys based on first-principles calculations // Materials Research Express. 2022. Vol. 9, No. 11. 116513.
4. Blackburn G. F., Caldwell F. R. Reference tables for thermocouples of iridium-rhodium alloys versus iridium // Journal of Research of the National Bureau of Standards, Section C: Engineering and Instrumentation. 1964. Vol. 68C, No. 1. P. 41–59.
5. High temperature behaviour of Iridium–Rhodium alloys. Oxidation resistance and compatibility // Platinum Metals Review. 1967. Vol. 11, Iss. 2. P. 53–55.
6. Ding Y., Zhang S., Liu B., Zheng H. et al. Recovery of precious metals from electronic waste and spent catalysts: A review // Resources, Conservation and Recycling. 2019. Vol. 141. P. 284–298.
7. Yakoumis I., Panou M., Moschovi A. M., Panias D. Recovery of platinum group metals from spent automotive catalysts: A review // Cleaner Engineering and Technology. 2021. Vol. 3. 100112.

8. Sun S., Jin C., He W., Li G. et al. A review on management of waste three-way catalysts and strategies for recovery of platinum group metals from them // Journal of Environmental Management. 2022. Vol. 305. P. 114383.
9. Sun S., Jin C., Zhao W., He W. et al. Process and mechanism of enhanced HCl leaching of platinum group metals from waste three-way catalysts by Li₂CO₃ calcination pretreatment // Journal of Hazardous Materials. 2023. Vol. 452. 131348.
10. Yoshimura A., Tochigi S., Matsuno Y. Fundamental study of palladium recycling using “Dry Aqua Regia” considering the recovery from spent auto-catalyst // Journal of Sustainable Metallurgy. 2021. Vol. 7. P. 266–276.
11. Kasuya R., Nomura K., Narita H. Solubilization of Rhodium in hydrochloric acid using an alkali metal salt method // Metallurgical and Materials Transactions B. 2020. Vol. 51. P. 377–385.
12. Jacob K. T., Prusty D., Kale G. M. Phase relations and Gibbs energies of spinel phases and solid solutions in the system Mg – Rh – O // Journal of Alloys and Compounds. 2012. Vol. 513. P. 365–372.
13. Jacob K. T., Gupta P., Han D., Uda T. Thermodynamic properties of YbRhO3 and phase relations in the system Yb – Rh – O // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2016. Vol. 37. P. 503–509.
14. Lee J., Kim Y. Chemical dissolution of iridium powder using alkali fusion followed by high-temperature leaching // Materials Transactions. 2011. Vol. 52, Iss. 11. P. 2067–2070.
15. Paiva A. P., Piedras F. V., Rodrigues P. G., Nogueira C. A. Hydrometallurgical recovery of platinum-group metals from spent auto-catalysts – focus on leaching and solvent extraction // Separation and purification technology. 2022. Vol. 286. 120474.
16. Белоусова Н. В., Белоусов О. В., Борисов Р. В., Акименко А. А. Автоклавное растворение платиновых металлов в солянокислых окислительных средах // Известия вузов. Цветная металлургия. 2021. Т. 27. № 5. С. 50–57. DOI: 10.17073/0021-3438-2021-5-50-57
17. Белоусова Н. В., Белоусов О. В., Борисов Р. В., Гризан Н. В. Особенности растворения металлического родия в кислых окислительных средах в гидротермальных условиях // Журнал прикладной химии. 2019. Т. 92. № 8. С. 1010–1014. DOI: 10.1134/S0044461819080073
18. 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. Vol. 109, No. 11. P. 677–683.
19. Gok O., Anderson C. G., Cicekli G., Cocen E. L. Leaching kinetics of copper from chalcopyrite concentrate in nitrous-sulfuric acid // Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2014. V. 50, Iss. 1. P. 399–413.
20. 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. Vol. 78. P. 93–113.
21. 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. Vol. 53, No. 2. P. 352–357.
22. ГОСТ 5583–78. Кислород газообразный технический и медицинский. Технические условия. – Введ. 01.01.1980.
23. Белоусов О. В., Белоусова Н. В., Борисов Р. В. Особенности растворения порошков металлического иридия в окислительных солянокислых средах // Цветные металлы. 2022. № 8. С. 40–45.
24. Борисов Р. В., Белоусов О. В., Дорохова Л. И., Жижаев А. М. Особенности растворения высокодисперсных порошков иридия в кислых средах // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: химия. 2017. Т. 10, № 3. С. 325–332. DOI: 10.17516/1998-2836-0029
25. Акименко А. А., Белоусов О. В., Борисов Р. В. Сравнение химической стойкости титана, тантала и платины в соляно-кислых окислительных средах в автоклаве // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2023. Т. 85. № 4. С. 152–158. DOI: 10.20914/2310-1202-2023-4-152-158
26. Акименко А. А., Белоусов О. В., Борисов Р. В., Грабчак Э. Ф. Исследование химической устойчивости титана в модельных солянокислых растворах аффинажного производства // Цветные металлы. 2021. № 9. С. 46–52.
27. Беляев А. В., Венедиктов А. Б., Храненко С. П. О природе хлоридов родия(III) // Координационная химия. 1983. Т. 9, № 1. С. 120–129.