Палладий в чистом виде в природе встречается редко. Обычно его добывают из никелевых и иных руд. Для получения чистого материала проводят аффинаж палладия, в ходе которого используются соляная кислота и кислород. Промышленные технологии добычи материала требуют использования опасных химических реагентов, поэтому применять такие способы в домашних условиях нельзя.
Зачем нужен палладий
Дома аффинаж палладия проводят в целях:
- получения чистого материала, используемого в качестве катализатора;
- последующей перепродажи драгметалла.
В основном преследуют последнюю цель, так как металл постоянно дорожает и, при наличии достаточного количества исходных компонентов, его продажа может принести существенную прибыль. Так, стоимость грамма палладия сегодня оценивается свыше 1 тысячи рублей.
Материал чаще всего получают из радиодеталей и компонентов, составляющих современную электронику. В подобных изделиях металл встречается в составе платинового, серебряного, золотого и иных сплавов. Реже он использовался в чистом виде.
Важно отметить, что продать материал можно только в специализированной точке по скупке драгметаллов, имеющей соответствующую лицензию.
Палладий – это дорогостоящий металл, используемый в качестве одного из основных компонентов современной электроники. В основном его добывают для последующей перепродажи.
Способ относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использован для получения палладия в виде металла.
Известен способ восстановления палладия муравьиной кислотой, по которому к соли палладия прибавляют муравьиную кислоту, добавляют ацетат натрия до щелочной реакции по метилоранжу и прогревают раствор на водяной бане до полной коагуляции осадка (С.И. Гинзбург и др. изд-во. «Аналитическая химия платиновых металлов». «Наука», М., 1972, с. 203).
Недостатком способа является необходимость использования дополнительного дорогостоящего реагента — ацетата натрия, что увеличивает затраты на процесс.
Известен способ получения металлического палладия, включающий восстановление палладия из кислого или щелочного раствора, содержащего хлор-ионы и формиат-ионы стадийно, не менее чем в две стадии, причем каждую последующую стадию начинают после завершения восстановления на предыдущей стадии путем введения в пульпу соли палладия формиат-ионов (Ю.Н. Назаров, Н.В. Туляков, В.П. Горбатенко и др. Патент РФ №2154685 от 20.08.2000).
Недостатком способа является многостадийность процесса, которая приводит к задалживанию драгоценного металла в производственном цикле.
Известен способ осаждения палладия из растворов его хлоридов муравьиной кислотой при рН 4 в течение 2 часов. (М.А. Меретуков, A.M. Орлов. «Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт». М., Металлургия, 1991, с. 251).
Недостатком способа является неполнота осаждения палладия, а также самопроизвольное вспенивание пульпы в процессе восстановления и образование «зеркала» за счет восстановления палладия на стенках реакционного оборудования.
Известен способ получения металлического палладия, включающий растворение палладийсодержащего материала, осаждение палладия из раствора в виде соли, отделение осадка соли палладия фильтрацией и его отмывку, растворение соли в воде, восстановление палладия до металла муравьиной кислотой при рН не менее 6 ед., отделение металлического палладия фильтрацией, его промывку и сушку (Л.А. Поляков, А.Н. Татаринов, Ю.А. Монастырев и др. Патент РФ №2210609 от 20.08.2003).
Недостатком является самопроизвольное вспенивание пульпы в процессе восстановления и образование «зеркала» за счет восстановления палладия на стенках реакционного оборудования.
Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому и принят в качестве прототипа.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предполагаемое изобретение является устранение указанных недостатков.
Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе получения металлического палладия, включающем осаждение палладия из раствора в виде соли, отделение осадка соли палладия фильтрацией и его отмывку, растворение соли, восстановление палладия до металла муравьиной кислотой при рН не менее 6 ед., отделение металлического палладия фильтрацией, его промывку и термическую обработку — растворение соли палладия проводят в растворе гидроксида натрия с концентрацией 80-150 г/л, а полученный раствор прогревают в течение 0.5-1.5 часов.
Сущность способа заключается в следующем.
Процесс восстановления палладия муравьиной кислотой при проведении в нейтральных и слабощелочных средах сопровождаются бурной реакцией с получением мелкодисперсных порошков, образующих тонкие пленки («зеркало») на стенках реакционных аппаратов.
По предлагаемому способу соль дихлордиаммин палладия растворяют в растворе гидроксида натрия:
Опытным путем установлено, что оптимальной концентрацией гидроксида натрия в растворе, обеспечивающей полноту растворения соли палладия и спокойное протекание реакции его последующего восстановления, является 80-150 г/л. При содержании в растворе NaOH менее 80 г/л не достигается полнота растворения соли дихлордиаммин палладия и при введении в пульпу муравьиной кислоты наблюдается резкое вспенивание. Подщелачивание до концентрации более 150 г/л не улучшает показатели перехода в раствор палладия, но ведет к не производительному расходу реагента.
При прогреве полученного раствора палладий частично выпадает в осадок его гидроксида по реакции (2), который при дальнейшей обработке муравьиной кислотой восстанавливается до металла по реакции (3) и образует центры кристаллизации для роста частиц порошка.
Экспериментально было определено, что оптимальной продолжительностью прогрева является интервал от 0.5 до 1.5 часов. Меньшее время прогрева не обеспечивает достаточного укрупнения осадков и не предотвращает восстановление палладия на стенках реакционного оборудования с образованием «зеркала». Более длительный прогрев способствует образованию крупных частиц гидроксидов, которые препятствуют полноте протекания реакции (3).
Ниже приведен пример осуществления способа.
Пример 1 (по прототипному способу). Соль дихлордиамминпалладия массой 100 г с содержанием палладия 35,4% поместили в стеклянный стакан, объемом 1 л, распульповали в воде и обработали раствором гидроксида натрия до значения рН=8.5. Пульпу отфильтровали. Раствор обработали восстановителем — муравьиной кислотой. После перемешивания пульпы осадок отделили фильтрацией и после промывки водой прокалили с получением металла, который проанализировали на наличие примесей по ГОСТ №31291-2005. Наличие «зеркала» на стенках стакана и увеличение объема пульпы при восстановлении определяли визуально. Результаты в таблице 1.
Пример 2. Соль дихлордиамминпалладия массой 100 г с содержанием палладия 35,4%, поместили в стеклянный стакан, объемом 1 л, распульповали в растворе гидроксида натрия заданной концентрации. Раствор прогрели в течение заданного времени, а затем обработали восстановителем — муравьиной кислотой. После перемешивания пульпы осадок отделили фильтрацией и после промывки водой прокалили с получением металла. Полученный палладий проанализировали на наличие примесей по ГОСТ №31291-2005. Наличие «зеркала» на стенках стакана и увеличение объема пульпы при восстановлении определяли визуально. Результаты представлены в таблице 1.
Как показано в приведенной таблице, использование заявляемого способа позволяет избежать самопроизвольного вспенивания пульпы в процессе восстановления и образования «зеркала» за счет восстановления палладия на стенках реакционного оборудования, при этом качество палладия соответствует ГОСТу №31291-2005.
Способ получения металлического палладия, включающий осаждение палладия из раствора в виде соли, отделение осадка соли палладия фильтрацией и его отмывку, растворение соли, восстановление палладия до металла муравьиной кислотой при рН не менее 6, отделение металлического палладия фильтрацией, его промывку и термическую обработку, отличающийся тем, что растворение соли палладия проводят в растворе гидроксида натрия с концентрацией 80-150 г/л и полученный раствор прогревают в течение 0,5-1,5 часов.
Область применения палладия
Ценность палладия обусловлена его физическими и химическими свойствами:
- высокая теплота плавления, превышающая 1,5 тысячи градусов;
- стойкость к воздействию воды и щелочей;
- хорошая электропроводность;
- не контактирует с аммиаком.
При этом металл вступает в реакцию с концентрированной азотной кислотой, в связи с чем последняя применяется для его аффинирования.
Области применения палладия сведены в приведенную ниже таблицу.
| Область применения | Назначение |
| Катализаторы | Палладиевые катализаторы применяются для проведения крекинга нефти или обнаружения микроскопических скоплений угарного газа в воздухе. |
| Очистка водорода | Посредством металла проводится глубокая очистка водорода от разнообразных примесей. |
| Гальванотехника | В гальванотехнике используется палладиевый хлорид. Последний применяется в качестве металлизации диэлектриков, например, при производстве электрических плат. |
| Электрические контакты | Благодаря их высокой стойкости к износу, сплавы палладия применяются в военной и аэрокосмической отрасли при создании электрических приборов и микросхем. |
| Ювелирные изделия | Добавление драгоценного металла в золото позволяет изменить цвет последнего. |
| Медицина | Для изготовления медицинских приборов, зубных протезов. |
Также материал применяется при создании:
- измерительных приборов с целью исключения образования на их поверхности коррозии;
- химической аппаратуры типа перегонных кубов и другого.
Палладиевое напыление позволяет предотвратить искрение в электрических контактах.
Все приведенные в таблице изделия могут стать потенциальными источниками аффинажного металла.
Домашние методы определения подлинности палладия
В домашних условиях можно определить, какой металл перед вами находится, даже не имея в запасе глубоких познаний в физике и химии или дорогостоящего оборудования в кустах.
Так, если вы приобрели на блошином рынке кольцо безо всяких опознавательных знаков, и продавец упорно уверял, что это белое золото, есть несколько способов определить, действительно ли в украшении содержится палладий, или это сплав никеля. Итак, как проверить, какой перед нами металл?
По весу и плотности
Метод простой и быстрый. Но понадобятся достаточно точные весы – с погрешностью до одной сотой грамма. И дистиллированная вода, ее достать легко в любой аптеке или автомагазине.
Что я делала, чтобы определить, из чего сделано мое кольцо:
- Взвешиваю сухое украшение – 3,12 г.
- Наливаю в стакан дистиллированную воду, ставлю его на платформу весов и взвешиваю. Масса стакана с водой – 172,21 г. Если весы с функцией обнуления – этот этап можно пропустить, просто обнулив показания весов.
- Подвешиваю кольцо на нитке и полностью погружаю его в стакан с водой так, чтобы изделие не касалось дна или стенок.
- Фиксирую взвешенный результат – 172,48 г.
- Разница между массами приравнивается к объему кольца. 172,48-172,21=0,27 см3.
- Высчитываю плотность изделия: 3,120/0,27=11,56 г/см3.
- Смотрю в интернете таблицу плотностей металлов. В диапазоне от 8 до 12 находятся несколько подходящих:
- серебро – 10,49;
- палладий – 12,02;
- никель – 8,96.
Учитывая, что ювелирный сплав палладия содержит обычно серебро и никель, делаю вывод, что кольцо мое – палладиевое, причем достаточно высокой пробы. Нельзя не порадоваться, определив подобную ценность.
С помощью азотной кислоты
Палладий – единственный из драгоценных металлов платиновой группы, который растворяется в азотной кислоте, поэтому по реакции на небольшую каплю реактива можно определить, какой сплав перед нами.
Если поверхность исследуемого металла окрасится в красноватый оттенок, можно с уверенностью сказать, что перед нами палладий. Отмечу, что при работе с кислотами стоит быть предельно осторожным и использовать средства защиты.
С помощью пробирного камня
Пробирный камень — сланцевая или яшмовая пластина черного цвета с набором игл из драгметаллов для проведения пробы. Из набора выбираем наиболее подходящую по цвету к исследуемому металлу иглу и чертим линию на пробирном камне. Затем зачищаем небольшой участок нашего изделия и чертим им на пробирном камне такую же полоску.
После чего концентрированной азотной кислотой проводим линию поперек начерченных, оставляем до полного высыхания и сравниваем по цвету действие реагента. Если окраска образца совпадает с пробой, значит, удалось определить именно драгоценный металл.
С помощью йодистого калия и царской водки
Метод достаточно трудоемкий и требует мер предосторожности. Царская водка – это смесь соляной и азотной кислот в соотношении 1:3. Вещество прекрасно растворяет все драгоценные металлы, именно с ее помощью определяют их наличие в сплаве. Поскольку нас интересует палладий, добавлю, что осадить его из раствора можно, добавив йодид калия. Процесс хорошо показан в видео.
Где найти материал
Дома основным исходным материалом для проведения аффинажа станут различные радиодетали. Применяя его в сплавах, на основе которых производители изготавливают микросхемы, разработчикам последних удается значительно повысить их срок службы.
Палладий можно добить из конденсаторов КМ. В них он встречается в виде сплава с платиной. Также металл включен в состав конденсаторов других типов, применяемых в российских (включая советские) и иностранных радиодеталях. В зависимости от типа электросхемы и условий ее работы, соотношение исходных компонентов в сплавах может меняться.
В транзисторах рассматриваемый драгметалл встречается очень редко. Если его и применяют в таких микросхемах, то в малом количестве. Поэтому транзисторы не используются в аффинаже с целью получения металла.
Палладий внешне напоминает серебро и платину, так как все материалы имеют одинаковый светлый оттенок. Визуально отличить их друг от друга бывает сложно даже опытному специалисту. Отделить материалы можно за счет предварительно разогретой азотной кислоты: платина с ней не вступает в реакцию. С другой стороны, последняя растворяется в смеси, известной, как «водка царская». Для осуществления этой реакции исходные компоненты необходимо нагреть.
Выделить палладий из пробирного камня можно следующим путем:
- Заостренным краем металлического куска следует с нажимом провести по этому камню, оставляя на его поверхности царапину.
- Изготавливается смесь из 10-процентного раствора калия и йода, в который затем добавляется азотная и соляная кислоты.
- Полученный реагент наносится на царапину.
Если после проведенных манипуляций образовалось красно-коричневое пятно, значит, в составе первого содержится платина.
Керамические конденсаторы
Для проведения аффинажа необходимо подготовить дорогостоящие компоненты и соответствующую посуду. Поэтому во избежание дополнительных расходов, рекомендуется перед началом работы подготовить достаточное количество исходных материалов, в составе которых присутствует много палладия.
В современной электронике содержание этого материала невелико. И чтобы получить металл в относительно большом объеме, следует запастись необходимым количеством керамических конденсаторов: КМ-3, КМ-4, КМ-5 и КМ-6. Именно они, по мнению специалистов, соответствуют приведенным выше условиям. Однако керамические конденсаторы стоят дорого.
Найти КМ можно в электронике, выпущенной в советское время. Керамические конденсаторы ранее использовались в:
- аналоговой технике;
- компьютерах;
- генераторах;
- измерительных устройствах (Е7-14, Р2-73);
- осциллографах (C-114, 116 и другие) и так далее.
Керамические конденсаторы являются оптимальным исходным материалом для аффинажа. Их можно найти в советской электротехнике или обратиться к людям, занимающимся получением золота. Последние нередко не обращают внимание на палладий.
Примеры аффинажа
Аффинаж проводится различными методами. Для выделения материала дома оптимальным выбором станут:
- электролиз;
- последовательные химические реакции.
Для проведения электролиза потребуется высококонцентрированная серная кислота. Она замещает собой электролит. В качестве катода используется свинец, а анод – электродеталь, из которой выделяется требуемый материал. В процессе проведения процедуры исходные медные и латунные сплавы остаются нетронутыми. После электролиза выделяется палладий с различными примесями. Для их удаления металл помещается в соляно-азотную кислоту.
Перед началом процедуры в емкость, заполненную электролитом, подается напряжение 11-13 вольт. Воздействие электрического тока приводит к образованию в сосуде порошка или хлопьев. Именно в таком виде выделяется палладий.
Электролиз – это относительно простой способ получения металла. Добыть палладий посредством химической реакции сложнее, так как, в зависимости от состава сплава, подбираются исходные реагенты. Так, для отделения серебра и золота потребуются:
- азотная и соляная кислоты, в том числе и их смесь;
- аммиак.
Важно помнить о том, что в процессе получения палладия посредством химической реакции в окружающее пространство выделяется множество опасных для организма веществ. Перед началом процедуры рекомендуется надеть средства защиты (перчатки и маску) и создать условия для вентиляции помещения.
Формула изобретения
1. Способ получения палладия, растворимого в азотной кислоте, включающий восстановление суспензии порошка соединения палладия(II), отличающийся тем, что в качестве соединения палладия(II) используют хлорид палладия(II), восстановление ведут при температуре 50-110°C с использованием в качестве восстановителя 20-50%-ного водного раствора формиата натрия или 20-70%-ного водного раствора формиата аммония, подкисленных концентрированными муравьиной или ледяной уксусной кислотой до значения pH 3-5 и подогретых до 50-110°C, а в качестве суспендирующей жидкости используют уксусную кислоту, взятую в количестве 200-400% от мольного количества палладия в виде 70÷100%-ного водного раствора, или муравьиную кислоту, взятую в количестве 200-400% от мольного количества палладия в виде 60÷95%-ного водного раствора, при этом при использовании в качестве суспендирующей жидкости уксусной кислоты количество восстановителя берут 110-150% от мольного количества палладия, а при использовании муравьиной кислоты — 50-100% от мольного количества палладия.
2. Способ получения палладия, растворимого в азотной кислоте, включающий восстановление суспензии порошка соединения палладия(II), отличающийся тем, что в качестве соединения палладия(II) используют хлорид палладия(II) и восстановление ведут при температуре 50-110°C водным раствором муравьиной кислоты, взятой в количестве 200-500% от мольного количества палладия в виде концентрированного 60-95%-ного водного раствора, с добавлением 5-15%-ного водного раствора аммиака до достижении pH раствора значения 3-5.
Отделение палладия от золота
Для проведения такой химической реакции необходимо исходный материал поместить в смесь, состоящую из концентрированной азотной и соляной кислот. Данный состав известен как «Царская водка». Если на руках имеется палладиево-серебряный сплав, то в качестве реагента используется азотная кислота.
В соляно-азотный раствор добавляется дистиллированная вода. Далее смесь в таком виде выдерживается примерно сутки, в течение которых происходит расщепление веществ. По окончании отведенного срока в емкости образуется осадок в виде хлорида серебра, который следует отфильтровать.
Для отделения палладия от золота, оставшихся в составе, в смесь добавляется аммиак. Емкость вновь следует оставить на двое суток. Далее отфильтровывается золотой раствор. Его рекомендуется поместить в отдельную емкость и восстановить драгоценный металл при помощи цинка.
Оставшийся палладиевый фильтрат подвергается воздействию небольшого количества соляной кислоты. В результате такой реакции появляется осадок, имеющий желтый оттенок с примесью оранжевого. Через несколько часов его необходимо профильтровать, высушить и прокалить, нагрев до температуры в 500 градусов. Итогом этой операции станет порошок, состоящий из палладия.
