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DE102022111440B3 - Process for recovering ruthenium from a ruthenium-containing material - Google Patents

Process for recovering ruthenium from a ruthenium-containing material Download PDF

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DE102022111440B3
DE102022111440B3 DE102022111440.6A DE102022111440A DE102022111440B3 DE 102022111440 B3 DE102022111440 B3 DE 102022111440B3 DE 102022111440 A DE102022111440 A DE 102022111440A DE 102022111440 B3 DE102022111440 B3 DE 102022111440B3
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DE
Germany
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ruthenium
acid
containing material
oxidizing agent
persulfate
Prior art date
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Active
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DE102022111440.6A
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German (de)
Inventor
Lesia Sandig-Predzymirska
Thais Veiga Barreiros
Alexandra Thiere
Aaron Weigelt
Michael Stelter
Alexandros Charitos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bergakademie Freiberg
Original Assignee
Bergakademie Freiberg
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Ruthenium aus einem Ruthenium-haltigen Material, mit den Schritten:a) Zugabe eines Oxidationsmittels zu einem Ruthenium-haltigen Material,b) Oxidation des Rutheniums zu Rutheniumtetroxid, undc) Einleiten des gebildeten Rutheniumtetroxids in eine wässrige Auffanglösung, dadurch gekennzeichnet, dassdie wässrige Auffanglösung eine Säure, ausgewählt aus Sulfonsäuren und Carbonsäuren mit mindestens zwei Carboxygruppen, enthält.Sie beschreibt darüber hinaus die Verwendung solch einer Säure im Verfahren sowie die Verwendung des Verfahrens in verschiedenen Bereichen.The invention relates to a method for recovering ruthenium from a ruthenium-containing material, with the steps: a) adding an oxidizing agent to a ruthenium-containing material, b) oxidizing the ruthenium to ruthenium tetroxide, and c) introducing the ruthenium tetroxide formed into an aqueous collecting solution , characterized in that the aqueous trapping solution contains an acid selected from sulfonic acids and carboxylic acids having at least two carboxy groups. It further describes the use of such an acid in the process and the use of the process in various fields.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Ruthenium.The invention relates to a method for recovering ruthenium.

Derzeitige Verfahren zur Rückgewinnung von Ruthenium, bspw. aus verbrauchten Katalysatoren, sind sehr komplex und umfassen mehrere Vorbehandlungs- und Nachbehandlungsschritte. Im ersten Schritt wird in der Regel das Ruthenium-haltige Material vorbehandelt, um Rutheniumoxid oder metallisches Rutheniumpulver zu erhalten.Current methods for recovering ruthenium, e.g. from spent catalysts, are very complex and involve multiple pre-treatment and post-treatment steps. In the first step, the ruthenium-containing material is usually pretreated in order to obtain ruthenium oxide or metallic ruthenium powder.

Ruthenium ist aufgrund seiner begrenzten Verfügbarkeit und hohen Nachfrage eines der teuersten Metalle aus der Platinmetallgruppe. Aufgrund seiner Wichtigkeit bei der Herstellung von Katalysatoren zur Erzeugung von Wasserstoff als emissionsfreie Energiequelle, nimmt die Bedeutung des Ruthenium-Recyclings immer weiter zu. Um die Verfügbarkeit dieses Metalls dauerhaft sicherzustellen, muss daher ein kostengünstiges und energieeffizientes Verfahren zur Gewinnung von Ruthenium aus den primären Rohstoffen und den End-of-Life Materialen entwickelt werden.Due to its limited availability and high demand, ruthenium is one of the most expensive metals from the platinum metal group. Ruthenium recycling is becoming increasingly important due to its importance in the manufacture of catalysts for the production of hydrogen as a zero-emission energy source. In order to ensure the long-term availability of this metal, a cost-effective and energy-efficient process for extracting ruthenium from primary raw materials and end-of-life materials must be developed.

Die meisten Rückgewinnungsverfahren für Ruthenium erfordern einen hohen Energieverbrauch, da zur Abtrennung von Ruthenium eine Hochtemperaturbehandlung erforderlich ist.Most ruthenium recovery processes require high energy consumption due to the high temperature treatment required to separate ruthenium.

Des Weiteren sind sie sehr komplex und umfassen mehrere Vorbehandlungs- und Nachbehandlungsschritte.Furthermore, they are very complex and involve several pre-treatment and post-treatment steps.

Das in Patent US4,002,470 beschriebene Verfahren beinhaltet das alkalische Aufschmelzen von Ruthenium-haltigem Material mit anorganischem Peroxid in einem Temperaturbereich von 250-750 °C innerhalb einer Zeit von 5-600 Minuten. Danach wird die Schmelze in Säure aufgelöst und mittels oxidierender Destillation mit Oxidationsmitteln wie Ammoniumpersulfat, Kaliumpermanganat, Kaliumdichromat, Natriumbismutat, Natriumperoxid, Bleiperoxid, Cersulfat, Natriumperchlorat oder einer Mischung daraus bei einer Temperatur zwischen 50 °C und 90 °C behandelt, so dass sich gasförmiges Rutheniumtetroxid bildet. Diese Oxidation erfolgt in Anwesenheit einer Säure, beginnend bei 1% bis 90% (Schritt II). Das Rutheniumtetroxid wird anschließend in einer absorbierenden Lösung gesammelt. Dabei wird Rutheniumtetroxid bei einer Temperatur zwischen 40 °C und 150 °C zu einer halogenierten Ruthensäure oder zu einem Ruthenat, je nach Absorptionsmittel, reduziert. Dabei ist ein Erhitzen mit Alkohol (z. B. Methylalkohol, Ethylalkohol, Propylalkohol, n-Butylalkohol, Isopropylalkohol und Isobutylalkohol) erforderlich, so dass das Rutheniumtetroxid vom Alkohol reduziert wird. Es ist auch anderweitig bekannt, RuO4 mittels wässrig-saurer Ethanol-Lösung zu reduzieren.That in patent US4,002,470 The method described involves the alkaline melting of ruthenium-containing material with inorganic peroxide in a temperature range of 250-750 °C within a time of 5-600 minutes. The melt is then dissolved in acid and treated by oxidizing distillation with oxidizing agents such as ammonium persulfate, potassium permanganate, potassium dichromate, sodium bismuthate, sodium peroxide, lead peroxide, cerium sulfate, sodium perchlorate or a mixture thereof at a temperature between 50 °C and 90 °C so that gaseous forms ruthenium tetroxide. This oxidation occurs in the presence of an acid, starting at 1% to 90% (Step II). The ruthenium tetroxide is then collected in an absorbent solution. Here, ruthenium tetroxide is reduced at a temperature between 40 °C and 150 °C to form a halogenated ruthenic acid or a ruthenate, depending on the absorbent. This requires heating with alcohol (e.g. methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, n-butyl alcohol, isopropyl alcohol and isobutyl alcohol) so that the ruthenium tetroxide is reduced by the alcohol. It is also known elsewhere to reduce RuO 4 using an aqueous acidic ethanol solution.

Aus US4,002,470 ist auch bekannt, die Monocarbonsäure Essigsäure als Auffanglösung zu verwenden. Nachteil ist, dass beim Auffangen des Rutheniumtetroxids hohe Verluste auftreten.Out of US4,002,470 is also known to use the monocarboxylic acid acetic acid as a collecting solution. The disadvantage is that high losses occur when the ruthenium tetroxide is collected.

Rutheniumtetroxid entspricht der Formel RuO4 und das Ru liegt in der Oxidationsstufe VIII vor.Ruthenium tetroxide corresponds to the formula RuO 4 and the Ru is in oxidation state VIII.

Der abschließende Rückgewinnungsschritt zur Gewinnung eines festen Ru(III)-Komplexes wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 200 und 400 °C durchgeführt.The final recovery step to obtain a solid Ru(III) complex is preferably carried out at a temperature between 200 and 400°C.

Nachteil der beschriebenen Methode ist die Anzahl und die Komplexität der Schritte, die zur Gewinnung des Rutheniums durchgeführt werden müssen. Die Menge des Peroxids, die Temperatur, der Druck und die Dauer der Behandlung sowie die Stärke der Säurelösung müssen sorgfältig eingestellt werden, da es andernfalls zu einer geringen Auflösungsgeschwindigkeit, verlängerter Oxidationsdauer sowie zu Rutheniumverlusten kommt. Außerdem kann die in dieser Methode erwähnte längere Behandlung des Materials bei hohen Temperaturen zu hohen Energiekosten des Rückgewinnungsverfahrensführen.The disadvantage of the method described is the number and complexity of the steps that have to be carried out to obtain the ruthenium. The amount of peroxide, the temperature, pressure and time of treatment, and the strength of the acid solution must be carefully controlled, otherwise slow dissolution rate, prolonged oxidation time, and loss of ruthenium result. In addition, the prolonged treatment of the material at high temperatures mentioned in this method can lead to high energy costs of the recovery process.

Eine in Patent CN1872418A vorgestellte Methode beinhaltet die Kalzinierungeines kohlenstoffbeladenen Rutheniumkatalysators bei 600-1000 °C, um den Kohlenstoffträger zu entfernen. Anschließend erfolgt der alkalische Aufschluss mit KOH und KNO3 bei 300-950 °C. Der entstandene Feststoff wird bei 50-90 °C in heißem Wasser aufgelöst. Eine Mischung aus Perchlorat und Schwefelsäure wurde verwendet, um das Ruthenium zu Rutheniumtetroxid zu verflüchtigen. Im nächsten Schritt wird das gebildete Rutheniumtetroxid mit Salzsäurelösung behandelt, um Rutheniumhalogenid zu gewinnen. Zur Reduktion zu Ruthenium wird Wasserstoff eingesetzt. Das beschriebene Verfahren ist kompliziert und es sind konzentrierte Säuren zur Verflüchtigung (d.h. der Oxidation zu Rutheniumtetroxid) notwendig, die sehr korrosiv sind. Darüber hinaus erfordert das lange Erhitzen bei hohen Temperaturen während der Kalzinierungs- und Schmelzschritte einen hohen Energieaufwand.One in patent CN1872418A presented method involves the calcination of a carbon-loaded ruthenium catalyst at 600-1000 °C to remove the carbon support. This is followed by alkaline digestion with KOH and KNO 3 at 300-950 °C. The resulting solid is dissolved in hot water at 50-90 °C. A mixture of perchlorate and sulfuric acid was used to volatilize the ruthenium to ruthenium tetroxide. In the next step, the formed ruthenium tetroxide is treated with hydrochloric acid solution to obtain ruthenium halide. Hydrogen is used for the reduction to ruthenium. The process described is complicated and requires concentrated acids for volatilization (ie oxidation to ruthenium tetroxide) which are very corrosive. In addition, the long-term heating at high temperatures during the calcination and melting steps requires a large amount of energy.

Bei einer in US2008/0287282A1 vorgeschlagenen Methode zur Verflüchtigung von Ru in einem Schritt zu RuO4 wird eine hochkorrosive sauerstoff- und chlorhaltige Atmosphäre bei einer Temperatur von über 600 °C verwendet. Unter diesen extremen Bedingungen wird eine geringe Ru-Ausbeute von nur 7,2 % erzielt, wenn ein Rutheniumchlorid-Oxid-Katalysator verwendet wurde. Um die Ru-Ausbeute zu erhöhen, müssen einige Vorstufen durchgeführt werden, wie die Reduktion von Ru in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre und die Zersetzung mit Oxidationsmitteln wie bspw. Nitraten, Chloraten, Perchloraten, Persulfaten, Permanganaten, Peroxidchromaten, Dichromaten von Alkali- oder Erdalkalimetallen, insbesondere von Alkalimetallen. Vor allem muss vorher das Ruthenium-haltige Material geschmolzen werden und dieses Schmelzen erfordert Temperaturen, vorzugsweise von 350 bis 700° C, und ist damit relativ energieintensiv.At an in US2008/0287282A1 The proposed method for volatilizing Ru in one step to RuO 4 uses a highly corrosive atmosphere containing oxygen and chlorine at a temperature of over 600 °C. Under these extreme conditions, a low Ru yield of only 7.2% is obtained when using a ruthenium chloride oxide catalyst. In order to increase the Ru yield, some preliminary steps must be carried out such as the reduction of Ru in a hydrogen-containing atmosphere and decomposition with oxidizing agents such as nitrates, chlorates, perchlorates, persulfates, permanganates, peroxide chromates, dichromates of alkali or alkaline earth metals, especially alkali metals. Above all, the ruthenium-containing material has to be melted beforehand, and this melting requires temperatures, preferably from 350 to 700° C., and is therefore relatively energy-intensive.

Das in US 2008/0293836A1 beschriebene Verfahren besteht aus der Reduktion von Rutheniumoxid zu metallischem Ruthenium mit Wasserstoffdampf bei erhöhter Temperatur, normalerweise von 50 °C bis 600 °C. Im nächsten Schritt erfolgt die Auflösung des metallischen Rutheniums in einer Salzsäurelösung in Gegenwart eines sauerstoffhaltigen Gases, vorzugsweise Luft, bei einer Temperatur von etwa 100 °C. Das Auslaugen des Rutheniumoxid-Trägermaterials sowie des Reaktormaterials, aus welchem der Reaktor besteht, in dem der Auflösungsschritt stattfindet, erfordert einen zusätzlichen Schritt zur Abtrennung der Ruthenium- Spezies von Verunreinigungen. Außerdem ist das Verfahren zeitaufwendig, da der Oxidationsschritt im Beispiel 24 Stunden dauert.This in US2008/0293836A1 The process described consists of the reduction of ruthenium oxide to ruthenium metal with hydrogen vapor at elevated temperature, typically from 50 °C to 600 °C. In the next step, the metallic ruthenium is dissolved in a hydrochloric acid solution in the presence of an oxygen-containing gas, preferably air, at a temperature of about 100°C. The leaching of the ruthenium oxide support material, as well as the reactor material constituting the reactor in which the dissolution step takes place, requires an additional step to separate the ruthenium species from impurities. In addition, the process is time-consuming since the oxidation step in the example lasts 24 hours.

In EP2824201A1 beinhaltet das Ruthenium-Rückgewinnungsverfahren zunächst die Reduktion des Ruthenium-haltigen Katalysators mit Wasserstoff bei 200 °C - 400 °C für 2-3 Stunden und dann die Oxidation mit einer Mischung aus Sauerstoff und Ozon bei 500 °C - 750 °C für 1-8 Stunden, um RuO4 zu erhalten. Das metallische Ruthenium wird nach dem Oxidations- und Ausfällungsschritt und der anschließenden Reduktion des (NH4)2RuCl6-Pulvers in einer Wasserstoffathmosphäre bei hoher Temperatur gewonnen. Der Rückgewinnungsprozess ist langwierig und umfasst mehrere Vorbehandlungsschritte vor der Verflüchtigung von Ru zu RuO4 in einer aggressiven, oxidativen Atmosphäre, um schließlich Ru zu gewinnen.In EP2824201A1 the ruthenium recovery process involves first reducing the ruthenium-containing catalyst with hydrogen at 200°C - 400°C for 2-3 hours and then oxidizing it with a mixture of oxygen and ozone at 500°C - 750°C for 1- 8 hours to obtain RuO 4 . The metallic ruthenium is obtained after the oxidation and precipitation step and the subsequent reduction of the (NH 4 ) 2 RuCl 6 powder in a hydrogen atmosphere at high temperature. The recovery process is lengthy and involves several pre-treatment steps before volatilization of Ru to RuO 4 in an aggressive, oxidative atmosphere to finally recover Ru.

Ein in Patent US4,132,569 beschriebenes Rückgewinnungsverfahren beinhaltet die Anwendung einer fluorhaltigen Stripplösung zur Abtrennung eines unlöslichen Ruthenium-haltigen Niederschlags, der anschließend einer thermischen Behandlung mit einer Alkalihypochloritlösung zur Bildung von Rutheniumtetroxid unterzogen wird. Gasförmiges Rutheniumtetroxid wird destilliert und durch konzentrierte Salzsäure geleitet, in der das Rutheniumtetroxid kondensiert und in Rutheniumtrichlorid umgewandelt wird. Der beschriebene Prozess ist aufgrund der fluorhaltigen Abgase problematisch für die Umwelt, wobei die genutzte Anlagentechnik eine entsprechende Handhabung erfordert.One in patent US4,132,569 The recovery process described involves the use of a fluorine-containing stripping solution to separate an insoluble ruthenium-containing precipitate which is then subjected to a thermal treatment with an alkali hypochlorite solution to form ruthenium tetroxide. Gaseous ruthenium tetroxide is distilled and passed through concentrated hydrochloric acid where the ruthenium tetroxide is condensed and converted to ruthenium trichloride. The process described is problematic for the environment due to the fluorine-containing exhaust gases, with the system technology used requiring appropriate handling.

Ein in Patent US8,454,914B2 beschriebenes Verfahren besteht aus mehreren Schritten, in denen Ruthenium zunächst im Temperaturbereich von 200 °C - 1000 °C ohne Kontakt mit einem oxidierenden Gas, dafür mittels eines reduzierenden Gases zu metallischem Ruthenium reduziert wird. Der erhaltene Feststoff wird abgekühlt und mit einem Oxidationsmittel vermischt, um das Ruthenium in Lösung zu bringen. Der Nachteil dieser Methode ist die Verwendung von hohen Temperaturen für die Ruthenium-Reduktion und die Sicherheitsprobleme bei der Verwendung von Wasserstoff als Reduktionsgas.One in patent US8,454,914B2 The process described consists of several steps in which ruthenium is first reduced to metallic ruthenium in the temperature range of 200 °C - 1000 °C without contact with an oxidizing gas, but instead by means of a reducing gas. The resulting solid is cooled and mixed with an oxidizing agent to solubilize the ruthenium. The disadvantage of this method is the use of high temperatures for ruthenium reduction and the safety issues of using hydrogen as the reducing gas.

Ein besonderer Nachteil dieser bekannten Methoden ist die Komplexität des Ruthenium-Rückgewinnungsprozesses und der damit verbundene hohe Energieverbrauch aufgrund der hohen Prozesstemperaturen, die die Reduktion der Ruthenium-Spezies zur metallischen Form, das alkalische Aufschmelzen oder die Ruthenium-Destillation beinhalten. Mehrere Verfahren beinhalten die thermische Behandlung von Ruthenium-haltigen Materialien mit Oxidationsmitteln, oft bei einer Temperatur über 550 °C, um den festen Rutheniumkomplex zu erhalten, welcher anschließend aufgelöst werden kann. Dies erfordert hohe Energieinvestitionen und kann zu Verlusten von Ruthenium während der thermischen Behandlung führen, da Ruthenium in seiner höchsten Oxidationsstufe leicht flüchtig ist. Die Abtrennung unter oxidierender Atmosphäre ist mit einem hohen Verbrauch an korrosiven Gasen wie Ozon, Sauerstoff, Chlor oder von Salzsäure/Sauerstoff-Gemisch verbunden. Im Falle der Verflüchtigung aus der Lösung sind aufgrund des geringen Oxidationspotentials der vorgeschlagenen Systeme ebenfalls hohe Temperaturen für eine effektive Abtrennung von Ruthenium erforderlich. Obwohl einige Methoden die effiziente Auflösung des Ruthenium-haltigen Katalysators nach seiner Reduktion mit Wasserstoff vorschlagen, erfordert die weitere Abtrennung der Rutheniumlösung von den Trägermaterialien einen zusätzlichen Reinigungsschritt, der die Gesamtkosten des Rückgewinnungsverfahrens weiter erhöht. Darüber hinaus ist das Auflösen von Ruthenium nur unter aggressiven Bedingungen (bspw. mit konzentrierter Salzsäure bei einer Temperatur von bis zu 150 °C), und hauptsächlich im Autoklaven möglich. Dabei kann es gleichzeitig zum Eintrag von Verunreinigungen in die Ruthenium-haltige Lösung durch Korrosion des Reaktormaterials kommen.A particular disadvantage of these known methods is the complexity of the ruthenium recovery process and the associated high energy consumption due to the high process temperatures, which include the reduction of the ruthenium species to the metallic form, the alkaline melting or the ruthenium distillation. Several methods involve the thermal treatment of ruthenium-containing materials with oxidizing agents, often at a temperature above 550 °C, to obtain the solid ruthenium complex, which can then be dissolved. This requires high energy investments and can lead to losses of ruthenium during thermal processing, since ruthenium is highly volatile in its highest oxidation state. Separation in an oxidizing atmosphere involves high consumption of corrosive gases such as ozone, oxygen, chlorine or a mixture of hydrochloric acid and oxygen. In the case of volatilization from the solution, due to the low oxidation potential of the proposed systems, high temperatures are also required for effective removal of ruthenium. Although some methods suggest efficient dissolution of the ruthenium-containing catalyst after its reduction with hydrogen, further separation of the ruthenium solution from the support materials requires an additional purification step, which further increases the overall cost of the recovery process. In addition, ruthenium can only be dissolved under aggressive conditions (e.g. with concentrated hydrochloric acid at a temperature of up to 150 °C), and mainly in autoclaves. At the same time, impurities can be introduced into the ruthenium-containing solution due to corrosion of the reactor material.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein effektives Verfahren zur Ruthenium-Rückgewinnung bereitzustellen, dass einfach ist. Es sollte mit reduziertem Energieaufwand arbeiten können, insbesondere sollte es ein Niedertemperaturverfahren (unterhalb von 100°C) sein. Es sollte so flexibel sein, dass mit der Erfindung sowohl feste als auch flüssige Ruthenium-haltige Materialien eingesetzt werden können.The object of the invention is to provide an effective method for ruthenium recovery that is simple. It should be able to work with reduced energy consumption, in particular it should be a low-temperature process (below 100°C). It should be flexible enough that both solid and liquid ruthenium-containing materials can be used with the invention.

Die Ruthenium-Rückgewinnungsraten sollten möglichst hoch sein. Darüber hinaus sollte es für wichtige Industrieabfälle wie Elektrokatalysatoren von Brennstoffzellen und/oder von Elektrolyseuren einsetzbar sein.The ruthenium recovery rates should be as high as possible. In addition, it should be usable for important industrial waste such as electrocatalysts from fuel cells and/or from electrolysers.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, the object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Rückgewinnung von Ruthenium aus einem Ruthenium-haltigen Material, mit den Schritten:

  1. a) Zugabe eines Oxidationsmittels zu einem Ruthenium-haltigen Material,
  2. b) Oxidation des Rutheniums eines Ruthenium-haltigen Materials zu Rutheniumtetroxid, und
  3. c) Einleiten des gebildeten Rutheniumtetroxids in eine wässrige Auffanglösung,
dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Auffanglösung eine Säure ausgewählt aus Sulfonsäuren und Carbonsäuren mit mindestens zwei Carboxygruppen enthält.The invention relates to a method for recovering ruthenium from a ruthenium-containing material, with the steps:
  1. a) addition of an oxidizing agent to a ruthenium-containing material,
  2. b) oxidation of the ruthenium of a ruthenium-containing material to ruthenium tetroxide, and
  3. c) introducing the ruthenium tetroxide formed into an aqueous collecting solution,
characterized in that the aqueous trapping solution contains an acid selected from sulfonic acids and carboxylic acids having at least two carboxy groups.

In Schritt b) erfolgt die Oxidation des im Ruthenium-haltigen Materials zu Rutheniumtetroxid. Dafür wird ein Oxidationsmittel aus Schritt a) eingesetzt. Das gebildete Rutheniumtetroxid ist leicht flüchtig und wird in Schritt c) mittels Einleiten in die erfindungsgemäße wässrige Lösung eingefangen, wobei die Sulfonsäure bzw. die Carbonsäure in der wässrigen Auffanglösung in der Lage ist, das RuO4 zu reduzieren, wobei das RuO4 aufgrund seiner Oxidationsleistung die Sulfonsäure bzw. die Carbonsäure oxidiert. Es handelt sich somit in Schritt c) um eine Redox-Reaktion zwischen RuO4 und der Säure. Möglicherweise komplexieren die erfindungsgemäßen Säuren das RuO4 sehr gut, so dass das Redox-Paar, nämlich RuO4 und die reduzierende Säure durch Komplexierung nah aneinander gebracht werden. Bei der Reduktion des Rutheniumtetroxids bilden sich Rutheniumverbindungen verschiedener Oxidationsstufen. Insbesondere bilden sich Verbindungen mit Ruthenium der Oxidationsstufen Ru(III) sowie Ru(IV).In step b), the ruthenium-containing material is oxidized to ruthenium tetroxide. An oxidizing agent from step a) is used for this. The ruthenium tetroxide formed is highly volatile and is captured in step c) by being introduced into the aqueous solution according to the invention, the sulfonic acid or the carboxylic acid in the aqueous capture solution being able to reduce the RuO 4 , the RuO 4 due to its oxidation power the sulfonic acid or the carboxylic acid oxidizes. Step c) is therefore a redox reaction between RuO 4 and the acid. It is possible that the acids according to the invention complex the RuO 4 very well, so that the redox pair, namely RuO 4 and the reducing acid, are brought close to one another by complexing. When the ruthenium tetroxide is reduced, ruthenium compounds of different oxidation states are formed. In particular, compounds with ruthenium in the oxidation states Ru(III) and Ru(IV) are formed.

Mit der Erfindung ist auch umfasst, dass in der wässrigen Auffanglösung mehr als eine der oben genannten Säuren enthalten sind.The invention also includes that the aqueous collecting solution contains more than one of the acids mentioned above.

Der Begriff Sulfonsäure umfasst Aryl- und Alkylsulfonsäure (mit Aryl = C5-C6-Ring und mit Alkyl = C1-12). Der Begriff „Carbonsäuren mit mindestens zwei Carboxygruppen“ umfasst Säuren mit zwei oder mehrere Carboxygruppen (-COOH, auch Carboxylgruppen genannt), wobei der Substituent R aliphatisch oder aromatisch sein kann. D.h. umfasst sind sowohl aromatische Carbonsäuren, d.h. solche mit den Carboxygruppen an einem Aromaten, als auch Alkylcarbonsäuren, d.h. solche mit Carboxygruppen an einer Alkylkette von der Länge C1-C12. Die Alkylkette oder der Aromat kann auch mit kleinen Substituenten, wie NH2 (wie in Glutaminsäure) oder OH (wie in Äpfelsäure) substituiert sein oder die Alkylkette kann auch noch eine Carbonylgruppe in der Kette tragen (wie beispielsweise in α-Ketoglutarsäure). Es sind darüber hinaus auch Säuren mit mehr als zwei Carbonsäuregruppen umfasst, Bevorzugt handelt es sich um Dicarbonsäuren und Tricarbonsäuren.The term sulfonic acid includes aryl and alkyl sulfonic acid (where aryl = C5-C6 ring and where alkyl = C1-12). The term "carboxylic acids with at least two carboxy groups" includes acids with two or more carboxy groups (-COOH, also called carboxyl groups), where the substituent R can be aliphatic or aromatic. This means that both aromatic carboxylic acids, ie those with the carboxy groups on an aromatic compound, and alkyl carboxylic acids, ie those with carboxy groups on an alkyl chain of length C1-C12 are included. The alkyl chain or the aromatic can also be substituted with small substituents such as NH 2 (as in glutamic acid) or OH (as in malic acid) or the alkyl chain can also carry a carbonyl group in the chain (as in α-ketoglutaric acid). It also includes acids with more than two carboxylic acid groups. Dicarboxylic acids and tricarboxylic acids are preferred.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung einer Säure, ausgewählt aus Sulfonsäuren und Carbonsäuren mit mindestens zwei Carboxygruppen, für das erfindungsgemäße Verfahren zur Rückgewinnung von Ruthenium aus einem Ruthenium-haltigen Material.The invention also relates to the use of an acid selected from sulfonic acids and carboxylic acids having at least two carboxy groups for the process according to the invention for recovering ruthenium from a ruthenium-containing material.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens:

  • - in der Edelmetallverarbeitung, -extraktion oder -raffination,
  • - im Recycling von Elektrokatalysatoren, Autokatalysatoren, elektronischen Bauteilen,
  • - im Recycling von Elektroden von Brennstoffzellen, von Leiterplatten oder von Elektrolyseuren,
  • - bei der Aufarbeitung von bei der Elektrolyse anfallendem Anodenschlamm (wie bspw. bei der Cu-, Pb- oder Sn-Raffinerie), und/oder
  • - zur Herstellung von halogenidfreien Ruthenium-Verbindungen.
The invention also relates to the use of the method according to the invention:
  • - in precious metal processing, extraction or refining,
  • - in the recycling of electrocatalysts, autocatalysts, electronic components,
  • - in the recycling of electrodes from fuel cells, printed circuit boards or electrolysers,
  • - in the processing of anode sludge occurring during electrolysis (e.g. in the Cu, Pb or Sn refinery), and/or
  • - for the production of halide-free ruthenium compounds.

Überraschender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Sulfonsäure bzw.Carbonsäure in der wässrigen Auffanglösung zu sehr hohen Auffangraten für RuO4 führen. Scheinbar sind diese Säuren sehr gut in der Lage, das Rutheniumtetroxid am Ru-Atom gut zu komplexieren und daher für die Reduktion durch diese Säuren zusammenzubringen.A surprising advantage of the method according to the invention is that the sulfonic acid or carboxylic acid in the aqueous collecting solution lead to very high rates of collecting RuO 4 . Apparently these acids are very good at complexing the ruthenium tetroxide well at the Ru atom and therefore bringing it together for reduction by these acids.

Das Verfahren führt zu lediglich geringen Verlusten an Ruthenium, trotz der Flüchtigkeit der Zwischenverbindung Rutheniumtetroxid. Das Einleiten und zügige Reduzieren durch die erfindungsgemäßen Säuren in der wässrigen Auffanglösung haben sich als vorteilhaft erwiesen. Diese Kombination führt auf das gesamte Verfahren betrachtet zu einer überaus hohen Rückgewinnungsrate von Ruthenium.The process results in only minor losses of ruthenium, despite the volatility of the intermediate ruthenium tetroxide. The introduction and speedy reduction by the acids according to the invention in the aqueous collecting solution have proven to be advantageous. Considering the entire process, this combination leads to an extremely high recovery rate of ruthenium.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens birgt ein hohes Potenzial für den Bereich der Wasserstofferzeugung und -anwendung, und zur Verbesserung der bestehenden Kreislaufwirtschaft bei der Herstellung von Elektrokatalysatoren, in dem durch das Verfahren das zurückgewonnene Ruthenium wiederverwendet werden kann.The application of the method according to the invention has a high potential for the field of hydrogen production and application, and for Improving the existing circular economy in the manufacture of electrocatalysts by allowing the process to reuse the recovered ruthenium.

Es handelt sich vorteilhaft um einen Niedertemperaturprozess. Darüber hinaus ist das Verfahren einfach in der Anwendung und erfordert eine kurze Zeit, um hohe Ru-Rückgewinnungsraten zu erreichen.It is advantageously a low-temperature process. In addition, the process is easy to use and requires a short time to achieve high Ru recovery rates.

Bevorzugte AusführungsformenPreferred Embodiments

Bevorzugt ist das Oxidationsmittel ein Peroxodisulfat.The oxidizing agent is preferably a peroxodisulfate.

In einer bevorzugten Ausführungsform, bei der das Oxidationsmittel Persulfat ist, wird das Persulfat nach der Zugabe in Schritt a) mit Schwefelsäure auf eine Konzentration von 0,5 bis 6 mol/L gebracht, insbesondere auf Konzentrationen von bspw. 1 mol/L oder 3 mol/L oder 5 mol/L oder 6 mol/L, besonders bevorzugt auf 1,5±0,5 mol/L, sogar 1,5-2 mol/L. Vorteilhaft beschleunigt dies den Destillationsprozess für das RuO4, durch Einstellung des pH-Werts der Oxidationslösung und Verlangsamung der thermischen Zersetzung von Persulfat. Besonders günstig ist für dieses Einstellen der Konzentration die Verwendung einer Schwefelsäure mit Konzentration von ≥1,5 mol/L, insbesondere mit 1,5 mol/LIn a preferred embodiment, in which the oxidizing agent is persulfate, after the addition in step a), the persulfate is brought to a concentration of 0.5 to 6 mol/L with sulfuric acid, in particular to concentrations of, for example, 1 mol/L or 3 mol/L or 5 mol/L or 6 mol/L, particularly preferably to 1.5±0.5 mol/L, even 1.5-2 mol/L. Advantageously, this speeds up the distillation process for the RuO 4 by adjusting the pH of the oxidizing solution and slowing the thermal decomposition of persulfate. The use of a sulfuric acid with a concentration of ≧1.5 mol/L, in particular with 1.5 mol/L, is particularly favorable for this adjustment of the concentration

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Oxidationsmittel in Schritt a) ausgewählt aus Persulfaten, wobei bekanntermaßen Persulfat beispielsweise Peroxodisulfatverbindungen (Gegenion S2O8 2-) und Peroxomonosulfatverbindungen (Gegenion SO5 2-) bezeichnet.In a preferred embodiment, the oxidizing agent in step a) is selected from persulfates, persulfate being known to denote, for example, peroxodisulfate compounds (counterion S 2 O 8 2- ) and peroxomonosulfate compounds (counter ion SO 5 2- ).

Vorteil daran ist, dass es mit dem Verfahren möglich ist, Ruthenium auch aus festen Katalysatoren (elementares Ru) oder aus Ru-Oxiden zurückzugewinnen (beide sind schwer bis gar nicht löslich), ohne diese erst in lösliche Verbindungen umwandeln zu müssen. Ähnliche Verfahren, wie in US 4,002,470 können nur ausgehend von einem löslichen Rutheniumsalz das Ruthenium oxidieren (dort ab Schritt II).The advantage of this is that the process also makes it possible to recover ruthenium from solid catalysts (elementary Ru) or from Ru oxides (both are sparingly soluble or not soluble at all), without first having to convert them into soluble compounds. Similar procedures as in U.S. 4,002,470 can only oxidize the ruthenium starting from a soluble ruthenium salt (from step II onwards).

Auch kann auf ein Aufschmelzen des Ruthenium-haltigen Materials verzichtet werden.It is also possible to dispense with melting the ruthenium-containing material.

Denn mit einem starken Oxidationsmittel, wie es Persulfate sind, in den Schritten a) und b), könnendieses starken Oxidationsmittel alles enthaltene Ruthenium vollständig zu RuO4 oxidieren.Because with a strong oxidizing agent, such as persulfates, in steps a) and b), this strong oxidizing agent can oxidize all the ruthenium contained completely to RuO 4 .

Vorteil der Ausführung mit Persulfaten als Oxidationsmittels ist, dass die Oxidation des Rutheniums aus dem Ruthenium-haltigen Material aufgrund des Oxidationsmittels Persulfat (in Schritt a) auch in Abwesenheit einer Säure von statten gehen kann.The advantage of using persulfates as the oxidizing agent is that the oxidation of the ruthenium from the ruthenium-containing material due to the oxidizing agent persulfate (in step a) can also take place in the absence of an acid.

Bevorzugt ist bei der Erfindung das Oxidationsmittel ausgewählt aus Natriumpersulfat und Kaliumpersulfat.In the invention, the oxidizing agent is preferably selected from sodium persulphate and potassium persulphate.

Besonders bevorzugt ist es Kaiumpersulfat verbunden mit dem Vorteil, dass bereits in einer Zeit von 1,5h des Einleitens in Schritt c) alles RuO4 aufgefangen werden kann, so dass eine Ausbeute von 100% des in Schritt b) gebildeten RuO4 aufgefangen werden kann.It is particularly preferred that potassium persulfate has the advantage that all of the RuO 4 can be collected after only 1.5 hours of introduction into step c), so that a yield of 100% of the RuO 4 formed in step b) can be collected .

In einer bevorzugten Ausführung wird in Schritt b) auf unter 100°C temperiert, insbesondere auf50-90 °C, besonders bevorzugt auf 55-65 °C, insbesondere 60 °C. Vorteil der niedrigen Temperatur ist, dass es nicht zur Zersetzung des Persulfats kommt und somit keine erneute Zugabe nötig ist.In a preferred embodiment, the temperature in step b) is below 100°C, in particular 50-90°C, particularly preferably 55-65°C, in particular 60°C. The advantage of the low temperature is that the persulphate does not decompose and it is therefore not necessary to add it again.

Bevorzugt wird in Schritt b) 2-3h gerührt, insbesondere 2,5h.In step b), stirring is preferably carried out for 2-3 hours, in particular 2.5 hours.

In einer Ausführungsform ist die Säure eine Carbonsäure mit mindestens zwei Carboxygruppen, wie beispielsweise Oxalsäure (Ethandisäure), Malonsäure (Propandisäure), Bernsteinsäure (Butandisäure), Glutarsäure (Pentandisäure), Adipinsäure (Hexandisäure), Pimelinsäure (Heptandisäure), Korksäure (Suberinsäure, Oktandisäure), Azelainsäure (Nonandisäure), Sebacinsäure (Decandisäure), Weinsäure, Äpfelsäure, α-Ketoglutarsäure, Oxalessigsäure, ortho-Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Glutaminsäure oder Asparaginsäure. Besonders bevorzugt ist sie Oxalsäure, Weinsäure oder Citronensäure.In one embodiment, the acid is a carboxylic acid having at least two carboxy groups, such as oxalic acid (ethanedioic acid), malonic acid (propanedioic acid), succinic acid (butanedioic acid), glutaric acid (pentanedioic acid), adipic acid (hexanedioic acid), pimelic acid (heptanedioic acid), suberic acid (suberic acid, octanedioic acid ), azelaic acid (nonanedioic acid), sebacic acid (decanedioic acid), tartaric acid, malic acid, α-ketoglutaric acid, oxaloacetic acid, ortho-phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, glutamic acid or aspartic acid. It is particularly preferably oxalic acid, tartaric acid or citric acid.

Ruthenium kann auch in wässrigen Lösungen von Sulfonsäuren, wie z. B. Alkyl- und Arylsulfonsäuren, reduziert werden.Ruthenium can also be found in aqueous solutions of sulfonic acids, such as. B. alkyl and aryl sulfonic acids are reduced.

Bevorzugt ist die Sulfonsäure eine aromatische Sulfonsäure.Preferably the sulfonic acid is an aromatic sulfonic acid.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Sulfonsäure Methansulfonsäure oder Benzolsulfonsäure.In another preferred embodiment, the sulfonic acid is methanesulfonic acid or benzenesulfonic acid.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindungsind die Sulfonsäure, Methansulfonsäure oder Benzolsulfonsäure (oder Mischungen daraus) und die Carbonsäure Oxalsäure, Weinsäure oder Citronensäure (oder Mischungen daraus). Auch Mischungen von Sulfonsäure und Carbonsäure sind möglich.In a particularly preferred embodiment of the invention, the sulfonic acid, methanesulfonic acid or benzenesulfonic acid (or mixtures thereof) and the carboxylic acid are oxalic acid, tartaric acid or citric acid (or mixtures thereof). Mixtures of sulfonic acid and carboxylic acid are also possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die wässrige Auffanglösung Oxalsäure in einer Konzentration von 0,5-2 mol/L, insbesondere 1±0,2 mol/L.In a preferred embodiment, the aqueous trapping solution contains oxalic acid in a Concentration of 0.5-2 mol/L, especially 1±0.2 mol/L.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat die wässrige Auffanglösung beim Einleiten in Schritt c) Raumtemperatur, d.h. 20°C±7°C, insbesondere 25°C±2°C.In a preferred embodiment, the aqueous collecting solution is at room temperature when it is introduced into step c), i.e. 20°C±7°C, in particular 25°C±2°C.

Bevorzugte weist im Verfahren die Sulfonsäure und/oder Carbonsäure vor dem Einleiten des gebildeten RuO4 jeweils eine Konzentration in der Auffanglösung von mindestens 0,5 mol/L auf, insbesondere 1±0,5 mol/L, besonders bevorzugt ist sie 1 mol/L.In the process, the sulfonic acid and/or carboxylic acid preferably has a concentration in the collecting solution of at least 0.5 mol/L, in particular 1±0.5 mol/L, particularly preferably 1 mol/L, before the RuO 4 formed is introduced. L

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erfindungsgemäße Verfahren auch ein Verfahren zur Trennung von Ruthenium und Platin bzw. Iridium,
wobei dabei das Ruthenium-haltige Material auch Platin und/oder Iridium enthält, und
wobei das Oxidationsmittel in Schritt a) Kaliumpersulfat ist, so dass in Schritt b) Ruthenium zu Rutheniumtetroxid oxidiert wird und Platin und/oder Iridium als Kalium-Komplex ausgefällt wird. Im Falle des Platins ist das mutmaßlich der K2PtCl6-Komplex, bei Iridium wohl der K2IrCl6-Komplex.
In a preferred embodiment of the invention, the method according to the invention is also a method for separating ruthenium and platinum or iridium,
wherein the ruthenium-containing material also contains platinum and/or iridium, and
wherein the oxidizing agent in step a) is potassium persulfate, so that in step b) ruthenium is oxidized to ruthenium tetroxide and platinum and/or iridium is precipitated as a potassium complex. In the case of platinum this is presumably the K 2 PtCl 6 complex, in the case of iridium it is probably the K 2 IrCl 6 complex.

Dies ist sehr vorteilhaft, da oft in verschiedenen Ruthenium-haltigen Materialien (wie beispielsweise Elektrokatalysatoren) neben Ruthenium auch Platin und/oder Iridium enthalten ist und diese, neben der Rückgewinnung des Rutheniums, auch gleichzeitig von diesem abgetrennt werden können.This is very advantageous since various ruthenium-containing materials (such as electrocatalysts, for example) often contain platinum and/or iridium in addition to ruthenium, and these can be separated from the ruthenium at the same time as they are recovered.

Zweckmäßigerweise findet danach eine Fest-Flüssig-Trennung statt.Appropriately, a solid-liquid separation then takes place.

In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Ruthenium-haltige Material festes Rulr.In a preferred embodiment, the ruthenium-containing material includes solid Rulr.

In einer Ausführungsform ist der Ru-Gehalt des Ru-haltigen Materials mindestens 4%, insbesondere 5,6±0,5%.In one embodiment, the Ru content of the Ru-containing material is at least 4%, in particular 5.6±0.5%.

Bevorzugt ist das Massenverhältnis von eingesetzter Menge Ru-haltigen Materials zu Persulfat bei 1:50.The mass ratio of the amount of Ru-containing material used to persulfate is preferably 1:50.

Bevorzugt ist das Massenverhältnis von Ruthenium (im eingesetzten Ru-haltigen Material) zu Persulfat 1:730 bis 1:2000, insbesondere 1:960 bis 1:1600.The mass ratio of ruthenium (in the Ru-containing material used) to persulfate is preferably 1:730 to 1:2000, in particular 1:960 to 1:1600.

Für die Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen, Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche miteinander zu kombinieren.For the realization of the invention, it is also expedient to combine the above-described configurations, embodiments and features of the claims with one another.

1 zeigt Rückgewinnungsausbeuten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüberder Dauer des Verfahrens. 1 Figure 12 shows recovery yields with the process of the invention versus the duration of the process.

Ausführungsbeispieleexemplary embodiments

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von konkreten Ausführungsbeispielen eingehender erläutert werden, ohne die Erfindung zu beschränken.The invention is to be explained in more detail below on the basis of specific exemplary embodiments, without restricting the invention.

Vergleichsbeispiel 1: (Na-Persulfat, Auffanglösung mit HCl, aus festem Ru-haltigen Material)Comparative example 1: (Na persulfate, trapping solution with HCl, from solid Ru-containing material)

0,2 g festes Rulr (Ru-Gehalt 5,6 Gew.-%), welche sich auf einem Träger aus antimondotiertem Zinnoxid (ATC, Sb2O5/SnO2) befinden, wurde in einem runden 100-mL-Dreihalskolben eingewogen. Das Persulfatsalz, in Form von festem Na2S2O8 (10,72 g), wurde in den Kolben hinzugegeben, um die Konzentration von 1 M (=1 mol/L) im Endvolumen von 45 mL zu erreichen. Die Einstellung des Zielvolumens erfolgte mit Hilfe von 1,5 M Schwefelsäure. Die Temperatur der resultierenden Mischung wurde auf 60 °C gehalten und 2,5 h lang gerührt. Die Auffanglösung, in der das gebildete Rutheniumtetroxid aufgefangen wird, bestand aus 4 M Salzsäurelösung mit 5 Vol.-% Ethanol. Die Ru-Ausbeute betrug 85,5 %.0.2 g of solid Rulr (Ru content 5.6 wt%) supported on antimony-doped tin oxide (ATC, Sb 2 O 5 /SnO 2 ) was weighed into a 100 mL three-necked round flask . The persulfate salt, in the form of solid Na 2 S 2 O 8 (10.72 g), was added to the flask to reach the concentration of 1 M (=1 mol/L) in the final volume of 45 mL. The target volume was set using 1.5 M sulfuric acid. The temperature of the resulting mixture was maintained at 60°C and stirred for 2.5 hours. The collecting solution, in which the formed ruthenium tetroxide is collected, consisted of 4 M hydrochloric acid solution with 5% by volume ethanol. The Ru yield was 85.5%.

Vergleichsbeispiel 2: (Na-Persulfat, Auffanglösung mit HCl, aus Ru-haltiger Lösung)Comparative example 2: (Na persulfate, collecting solution with HCl, from Ru-containing solution)

10,72 g Na2S2O8 wurden in 45 mL einer Lösung gelöst, die verschiedene Metalle Ru, Ir, Sn und Sb in den Konzentrationen von 0,15 g/L, 0,85 g/L, 1,75 g/L und 0,02 g/L enthält. Im Falle einer Salzsäure-basierten Lösung der Metalle muss das zusätzliche Absorptionsmedium Ammoniumkarbonat ((NH4)2CO3) für die Abscheidung des Chlorgases als NH4Cl eingesetzt werden. Als Auffanglösung für das gebildete Rutheniumtetroxid wurde die gleiche, wie in Ausführungsbeispiel 1 eingesetzt. Bei 60 °C wurde die Ausbeute von 93,7 % für Ru nach 2,5 Stunden erreicht.10.72 g of Na 2 S 2 O 8 were dissolved in 45 mL of a solution containing various metals Ru, Ir, Sn and Sb in the concentrations of 0.15 g/L, 0.85 g/L, 1.75 g /L and 0.02 g/L. In the case of a hydrochloric acid-based solution of the metals, the additional absorption medium ammonium carbonate ((NH 4 ) 2 CO 3 ) must be used to separate the chlorine gas as NH 4 Cl. As a collecting solution for the ruthenium tetroxide formed, the same solution as in Example 1 was used. At 60 °C, the yield of 93.7% for Ru was reached after 2.5 hours.

Ausführungsbeispiel 3: (Na-Persulfat, Auffanglösung mit Oxalsäure, aus festem Ru-haltigen Material)Example 3: (Na persulfate, collecting solution with oxalic acid, made of solid Ru-containing material)

0,1 g des RuPt-Pulvers (Ru-Gehalt 14,9 Gew.-%) auf einem Kohlenstoffträgermaterial wurde mit 10,72 g Na2S2O8 gemischt, um eine Endkonzentration von 1 M Persulfatsalz in 45 mL Lösung zu erreichen, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die resultierende Mischung wurde auf 60 °C erhitzt. Der Rutheniumgehalt wurde in der Auffanglösung gemessen, welche 1 M Oxalsäure enthält. Unter diesen Bedingungen wurde nach 2,5 Stunden eine Ru-Rückgewinnung von 45,2 % erreicht.0.1 g of the RuPt powder (Ru content 14.9 wt%) on a carbon support was mixed with 10.72 g Na 2 S 2 O 8 to reach a final concentration of 1 M persulfate salt in 45 mL solution , as described in example 1. The resulting mixture was heated to 60°C. The ruthenium content was measured in the receiving solution containing 1M oxalic acid. Under these conditions, 45.2% Ru recovery was achieved after 2.5 hours.

Vergleichsbeispiel 4: (K-Persulfat, Auffanglösung mit HCl, aus Ru-haltiger Lösung)Comparative example 4: (K persulfate, collecting solution with HCl, from Ru-containing solution)

5 mL einer RuPt-haltigen Lösung, welche 3,3 g/L Ru und 6,8 g/L Pt enthält, wurden mit 12,16 g Kaliumpersulfat (K2S2O8) versetzt und in 40 mL 1,5 M Schwefelsäure gelöst. In diesem Fall wird Ru in Form von Rutheniumtetroxid abgetrennt und durch eine saure Lösung aus HCl eingefangen, während Pt gleichzeitig in Form von Kaliumhexachloroplatinat(IV) (K2PtCl6) im Reaktionskolben ausgefällt wird. Als Auffanglösung für Rutheniumtetroxid wurde eine 2 M Salzsäurelösung mit 5 Vol.-% Ethanol verwendet. Die Ru-Rückgewinnungsausbeute betrug 95,5 % nach 1 h bei 60 °C.5 mL of a RuPt-containing solution containing 3.3 g/L Ru and 6.8 g/L Pt were mixed with 12.16 g potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ) and dissolved in 40 mL 1.5 M dissolved sulfuric acid. In this case, Ru is separated in the form of ruthenium tetroxide and trapped by an acidic solution of HCl, while Pt is simultaneously precipitated in the reaction flask in the form of potassium hexachloroplatinate(IV) (K 2 PtCl 6 ). A 2M hydrochloric acid solution containing 5% by volume of ethanol was used as a collecting solution for ruthenium tetroxide. The Ru recovery yield was 95.5% after 1 h at 60°C.

Ausführungsbeispiel 5: (Auffanglösung mit Sulfonsäuren oder verschiedenen Carbonsäuren mit mindestens zwei Carboxygruppen)Example 5: (Collecting solution with sulfonic acids or various carboxylic acids with at least two carboxy groups)

Für die Verflüchtigungsversuche wurden feste Ru-haltige Materialien eingesetzt. Bei jedem Experiment wurde das Peroxodisulfatsalz (Na2S2O8, K2S2O8 oder (NH4)2S2O8) in Form eines Feststoffs in einen 100-ml-Dreihalsrundkolben gegeben und mit deionisiertem Wasser auf eine Konzentration von 1 M gebracht, in einem Endvolumen von 45 mL. Die Zugabe von H2SO4 (3M)-Lösung wurde getestet, um ihren Einfluss auf die Selbstzersetzung von Peroxodisulfatsalz zu untersuchen. Danach wurde die Temperatur bei 60°C gehalten und die Rührgeschwindigkeit wurde auf 600 U/min eingestellt. Als nächstes wurde das Material hinzugefügt, sobald die gewünschte Temperatur erreicht war. Als Auffanglösung für den RuO4-Einfang wurden mehrere saure Lösungen (Methansulfonsäure und Benzolsulfonsäure, bzw. Oxalsäure, Weinsäure und Citronensäure) getestet (100 mL Gesamtvolumen).
Die Ergebnisse sind in 1 gezeigt.
Solid Ru-containing materials were used for the volatilization experiments. In each experiment, the peroxodisulfate salt (Na 2 S 2 O 8 , K 2 S 2 O 8 , or (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) as a solid was placed in a 100 mL three-necked round bottom flask and diluted with deionized water to a concentration of Brought to 1 M, in a final volume of 45 mL. The addition of H 2 SO 4 (3M) solution was tested to investigate its influence on the self-decomposition of peroxodisulfate salt. Thereafter, the temperature was maintained at 60°C and the stirring speed was set at 600 rpm. Next, the material was added once the desired temperature was reached. Several acidic solutions (methanesulfonic acid and benzenesulfonic acid, or oxalic acid, tartaric acid and citric acid) were tested as trapping solutions for the RuO 4 capture (100 mL total volume).
The results are in 1 shown.

Vergleichsbeispiele:Comparative examples:

Versuche mit den Reduktionsmittels Ammoniumchlorid bzw. Acetylacetonat in Schritt c) waren nicht erfolgreich.Attempts with the reducing agent ammonium chloride or acetylacetonate in step c) were unsuccessful.

Claims (12)

Verfahren zur Rückgewinnung von Ruthenium aus einem Ruthenium-haltigen Material, mit den Schritten: a) Zugabe eines Oxidationsmittels zu einem Ruthenium-haltigen Material, b) Oxidation des Rutheniums zu Rutheniumtetroxid, und c) Einleiten des gebildeten Rutheniumtetroxids in eine wässrige Auffanglösung, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Auffanglösung eine Säure, ausgewählt aus Sulfonsäuren und Carbonsäuren mit mindestens zwei Carboxygruppen an der Carbonsäure, enthält.Method for recovering ruthenium from a ruthenium-containing material, with the steps: a) adding an oxidizing agent to a ruthenium-containing material, b) oxidizing the ruthenium to ruthenium tetroxide, and c) introducing the ruthenium tetroxide formed into an aqueous collecting solution, characterized in that that the aqueous trapping solution contains an acid selected from sulfonic acids and carboxylic acids having at least two carboxy groups on the carboxylic acid. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sulfonsäure Methansulfonsäureoder Benzolsulfonsäure und die Carbonsäure Oxalsäure, Weinsäure oder Citronensäure ist.procedure after claim 1 wherein the sulfonic acid is methanesulfonic acid or benzenesulfonic acid and the carboxylic acid is oxalic acid, tartaric acid or citric acid. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Sulfonsäure und/oder Carbonsäure jeweils eine Konzentration in der Auffanglösung von mindestens 1 mol/L aufweist.Procedure according to one of Claims 1 or 2 , wherein the sulfonic acid and/or carboxylic acid each has a concentration in the collecting solution of at least 1 mol/L. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Oxidationsmittel in Schritt a) ausgewählt ist aus Persulfaten.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , wherein the oxidizing agent in step a) is selected from persulfates. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Persulfat nach der Zugabe in Schritt a) mit Schwefelsäure auf eine Konzentration von 0,5 bis 6 mol/L gebracht wird.procedure after claim 4 , the persulfate being brought to a concentration of 0.5 to 6 mol/L after the addition in step a) with sulfuric acid. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das Persulfat nach der Zugabe in Schritt a) mit Schwefelsäure auf eine Konzentration von 1,5±0,5 mol/L gebracht wird.Procedure according to one of Claims 4 or 5 , the persulfate being brought to a concentration of 1.5±0.5 mol/L with sulfuric acid after the addition in step a). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus Natriumpersulfat und Kaliumpersulfat.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , wherein the oxidizing agent is selected from sodium persulfate and potassium persulfate. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Oxidationsmittel Kaliumpersulfat ist.procedure after claim 7 , where the oxidizing agent is potassium persulfate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in Schritt b) auf 50-90°C temperiert wird.Procedure according to one of Claims 1 until 8th , being heated to 50-90 ° C in step b). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Trennung von Ruthenium und Platin bzw. Iridium, wobei das Ruthenium-haltige Material auch Platin und/oder Iridium enthält, und wobei das Oxidationsmittel in Schritt a) Kaliumpersulfat ist, so dass in Schritt b) Ruthenium zu Rutheniumtetroxid oxidiert wird und Platin und/oder Iridium als Kalium-Komplex ausgefällt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 9 for separating ruthenium and platinum or iridium, where the ruthenium-containing material also contains platinum and/or iridium, and where the oxidizing agent in step a) is potassium persulfate, so that in step b) ruthenium is oxidized to ruthenium tetroxide and platinum and/or or iridium is precipitated as a potassium complex. Verwendung einer Säure, ausgewählt aus Sulfonsäuren und Carbonsäuren mit mindestens zwei Carboxygruppen an der Carbonsäure, für ein Verfahren zur Rückgewinnung von Ruthenium aus einem Ruthenium-haltigen Material nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Use of an acid selected from sulfonic acids and carboxylic acids having at least two carboxy groups on the carboxylic acid in a process for recovering ruthenium from a ruthenium-containing material according to any one of Claims 1 until 10 . Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10: - in der Edelmetallverarbeitung, -extraktion oder -raffination, - im Recycling von Elektrokatalysatoren, Autokatalysatoren, elektronischen Bauteilen, - im Recycling von Elektroden von Brennstoffzellen, von Leiterplatten oder von Elektrolyseuren, - bei der Aufarbeitung von bei der Elektrolyse anfallendem Anodenschlamm, und/oder - zur Herstellung von halogenidfreien Ruthenium-Verbindungen.Use of the method according to one of Claims 1 until 10 : - in precious metal processing, extraction or refining, - in recycling of electrocatalysts, autocatalysts, electronic components, - in the recycling of electrodes from fuel cells, printed circuit boards or electrolysers, - in the processing of anode sludge produced during electrolysis, and/or - for the production of halide-free ruthenium compounds.
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