Иван Алексеев - Металлы драгоценные

Интересной особенностью осмия является то, что в технологии производства меди и никеля он распределяется по многочисленным продуктам – растворам, осадкам, шламам, газам и др. С целью концентрирования и последующего извлечения этого металла могут быть применены различные способы – экстракция, сорбция, осаждение, дистилляция.

Наиболее широкое применение экстракционного способа извлечения платиновых металлов обусловлено особыми свойствами платиноидов: склонностью их к комплексообразованию; легкостью перехода из одного валентного состояния в другое, что изменяет экстракционные свойства металлов и дает возможность разделить их; возможностью получения комплексов с разнообразными лигандами, что позволяет изменять знак заряда и, следовательно, применять все основные виды экстракции.

Наряду с экстракцией широко используются сорбционные методы разделения, очистки и выделения редких и благородных металлов. Применение ионного обмена для концентрирования металлов платиновой группы из растворов с большим содержанием примесей ограничивается в основном сорбцией примесей с оставлением платиноидов в растворе. Имеются способы отделения микрограммовых количеств осмия и рутения от меди, железа и никеля с использованием анионного обмена, осмия от рения, галогенокомплексов осмия от других платиновых металлов. Разработан способ извлечения осмия и других благородных металлов сорбцией их на модифицированном целлюлозном волокне. Способ позволяет отделять осмий от неблагородных металлов – никеля, меди, железа, кобальта и др., концентрация которых на три порядка превышает содержание благородных металлов, при извлечении из солянокислых и сульфатных растворов.

Что касается способа осаждения, то с помощью ряда неорганических и органических реагентов, выбор которых зависит от природы раствора, можно количественно осадить осмий из кислых и щелочных сред. Путем обработки щелочного раствора OsО4 избытком сульфида аммония и подкисления смеси соляной кислотой осмий осаждают в виде OsS2 Выделение осмия из раствора в форме его дисульфида можно осуществить также осаждением его сероводородом из кислых растворов, содержащих осмий.

В технологической и аналитической практике для выделения осмия из сложных смесей применяют способ дистилляции. Он основан на способности осмия образовывать летучую четырехокись при окислении твердых и жидких продуктов, содержащих этот металл. Способ дистилляции позволяет отделять осмий от основной массы сопутствующих платиновых и неблагородных металлов. Необходимо учитывать, что образование летучей четырехокиси свойственно не только осмию, но и рутению, Однако применение таких окислителей, как серная кислота – перекись водорода или азотная кислота, позволяет избирательно окислить и отделить осмий и от ближайшего аналога – рутения.

При переработке сульфидных медно-никелевых руд осмий с высокими показателями извлечения концентрируется в файнштейнах. Дальнейшее поведение осмия зависит от технологии переработки файнштейна.

При п и ро металлурги чес кой переработке продуктов флотации файнштейна осмий возгоняется на стадии обжига никелевого концентрата флотации файнштейна и в конце процесса конвертирования медных штейнов частично осаждается в оборотные пыли. При утилизации газов осмий концентрируется в промывной кислоте СКЦ, откуда успешно извлекается в течение многих лет на комбинате «Североникель». На Норильском ГМК газы не подвергаются мокрой очистке, и основная часть осмия теряется безвозвратно.

Гидрометаллургические методы переработки файнштейнов (Falkonbridge, Sumitomo и др.) с использованием гидрохлорирования или автоклавного окислительного выщелачивания создают предпосылки для обеспечения попутного высокого извлечения осмия.

Концентрирование платиновых металлов в файнштейнах применяется и при переработке собственно платиновых руд ЮАР и США. Файнштейны подвергаются окислительному автоклавному выщелачиванию с получением богатых платиновыми металлами остатков, направляемых на аффинаж. В отдельных случаях поведение осмия нуждается в экспериментальном уточнении. Однако, несомненно, при любом распределении осмия между концентратом платиновых металлов, растворами и абгазом возможно организовать его извлечение с незначительными затратами.

Альтернативная технология, запатентованная для собственно платиновых руд, обжиг – хлорное выщелачивание платиновых металлов также позволяет извлечь осмий из газов обжига, что экспериментально подтверждено российскими учеными.

Все перечисленные способы обеспечивают уровень извлечения осмия, приближенный к уровню извлечения платины.

Помимо этих традиционных источников платинометалльного сырья, содержащего осмий, имеется специфическое нетрадиционное сырье, например хромиты офиолитовых массивов, которые характеризуются относительно низким содержанием платины и палладия и высоким содержанием металлов – спутников платины. Содержание осмия в данных рудах в 3–5 раз превышает его содержание в медно-никелевых рудах. При переработке хромитовых концентратов в монохромат методом спекания их с содой и другими добавками осмий практически полностью возгоняется в газовую фазу и может быть выделен в виде богатого концентрата. Учитывая большие масштабы производства монохромата, этот источник позволит получить дополнительно значительное количество осмия.

Осмия предлагают и требуют мало, но возможны перемены

Осмий – наименее потребляемый металл среди платиноидов. В чистом виде он обычно не применяется вообще из-за хрупкости, окисляемости и летучести его окислов.

В сплавах с платиной и палладием его используют для изготовления электрических контактов; в сплавах с вольфрамом, кобальтом и никелем – для производства неистирающихся и коррозионно-устойчивых плавленых технических наконечников, способных выдерживать очень высокие удельные нагрузки. Из сверхтвердых сплавов на основе осмия изготовляют наконечники перьев авторучек, штифты для приборов, иглы компасов, детали часовых механизмов, ответственные части точных измерительных приборов. Эти сплавы, которые заменили применявшийся ранее природный иридосмин, содержат 60 % осмия, небольшое количество рутения, остальное – другие металлы платиновой группы. Некоторое количество осмия используют для изготовления медицинского инструмента.

В связи с высокой каталитической активностью осмий применяют в химической и нефтяной промышленности. Осмий в виде четырехокиси ОзО4 успешно служит мягким окислителем в медицине, биологии, при анализе новых полимерных материалов. Уникальные физические свойства этого металла позволяют применять его в качестве небольших легирующих добавок для придания сплавам особых свойств-прочности, химической стойкости, смачиваемости, пластичности и т. д.