Диоктилсульфид известен прежде всего как аналитический реагент. Но у него есть и промышленная биография: в 1980-х годах канадская компания Inco запатентовала схему аффинажа платиновых металлов, в которой именно ди-н-октилсульфид отвечал за извлечение палладия. Эта история хорошо показывает сильные и слабые стороны сульфидных экстрагентов в большой гидрометаллургии.
Задача аффинажного производства
После растворения концентрата платиновых металлов в соляной кислоте с хлором получается раствор, где вместе находятся золото, палладий, платина, родий, иридий, рутений и неблагородные металлы. Разделить их классическими осадительными методами можно, но долго, с многократными переосаждениями и большими потерями «в обороте». Экстракционные схемы, появившиеся в 1970–80-е годы, позволили разделять металлы последовательно и с высокой чистотой: каждый металл извлекается «своим» экстрагентом.
Схема Inco: каждому металлу — свой экстрагент
Патент US 4390366 (Inco Limited, 1983) описывает последовательное извлечение благородных металлов из хлоридного раствора:
| Металл | Экстрагент по патенту | Класс соединений |
|---|---|---|
| Золото | дибутилкарбитол | простые эфиры (кислородсодержащий экстрагент) |
| Палладий | диалкилсульфид, предпочтительно ди-н-октилсульфид, в алифатическом углеводороде | органические сульфиды |
| Платина | трибутилфосфат с модификатором | нейтральные фосфорорганические экстрагенты |
В числе пригодных сульфидов патент называет также ди-н-гексилсульфид и несимметричные алкилсульфиды, но предпочтительным указан именно ди-н-октилсульфид. В примере из патента использован раствор ДОС в алифатическом разбавителе Shellsol T.
Почему палладий — «сульфидный» металл
Палладий(II) в хлоридном растворе образует плоскоквадратный комплекс PdCl42−. Сульфидная сера — «мягкий» донор, а палладий — «мягкий» акцептор, поэтому сульфид последовательно вытесняет хлорид-ионы и образуется прочный нейтральный комплекс PdCl2(R2S)2. Платина(IV) в виде PtCl62− кинетически инертна и сульфидом практически не извлекается — на этом основана селективность разделения палладия и платины.
Слабое место: медленная кинетика
Замещение хлорида на сульфид в комплексе палладия идёт медленно. Патент прямо указывает, что экстракция палладия «довольно медленная», поэтому её ведут периодически, в реакторе с мешалкой, до установления равновесия; в примере смесь перемешивали три часа. Для сравнения: экстракция золота тем же сульфидом протекает за минуты. Поэтому в промышленных схемах для палладия позже стали применять и другие экстрагенты с более быстрой кинетикой (например, гидроксиоксимы), а сульфидные — там, где важнее селективность, чем производительность.
Отсюда практический вывод и для аналитиков: если в пробе есть палладий, время контакта фаз влияет на то, какая его доля перейдёт в органическую фазу вместе с золотом. Это одна из причин, почему методики жёстко фиксируют время встряхивания.
Что это значит сегодня
- ДОС — проверенный промышленный экстрагент палладия из хлоридных растворов с высокой селективностью относительно платины.
- Схема требует учёта кинетики: аппараты с большим временем пребывания или периодический режим.
- Для переработки отработанных катализаторов и электронного лома, где важна чистота палладия, сульфидная экстракция остаётся рабочим инструментом. Мы готовы испытать Экстрагент ДОС на растворе предприятия.
Источники
- Lea R. K., Edwards J. D., Colton D. F. (Inco Limited). Process for the extraction of precious metals from solutions thereof. Патент US 4390366, 1983. текст патента
- Pianowska K. et al. Solvent extraction as a method of recovery and separation of platinum group metals // Materials. 2023. обзор (открытый доступ)