Сибирский федеральный университет (Красноярск, Россия)
Н. В. Белоусова, заведующий кафедрой металлургии цветных металлов, докт. хим. наук, профессор, netmamba@mail.ru
Сибирский федеральный университет (Красноярск, Россия)1 ; Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН (Красноярск, Россия)2
О. В. Белоусов, ведущий научный сотрудник лаборатории гидрометаллургических процессов2, профессор кафедры металлургии цветных металлов1, докт. хим. наук, доцент, ov_bel@icct.ru
Р. В. Борисов, старший научный сотрудник лаборатории гидрометаллургических процессов2, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых1, канд. хим. наук, доцент, roma_boris@list.ru
Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН (Красноярск, Россия)
А. А. Акименко, младший научный сотрудник лаборатории гидрометаллургических процессов, канд. хим. наук, akim_aa@mail.ru
Исследованы особенности одностадийного растворения металлической платины разной дисперсности в гидротермальных автоклавных условиях в растворах соляной кислоты при использовании в качестве окислителя пероксида водорода. В работе применяли порошки отожженной платины: один с усредненным размером частиц порядка 1 мкм и два высокодисперсных со средними размерами 35 и 72 нм. Строение платины изучали методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, адсорбционными измерениями удельной поверхности. Кинетические особенности их растворения исследовали в диапазоне температур 50–160 °С. Установлено, что процесс растворения металлической платины, вне зависимости от дисперсности и температурного диапазона, соответствует кинетике первого порядка. Экспериментальные данные удовлетворительно описываются моделью сжимающегося ядра, указывающей на протекание процесса вскрытия платины в кинетической области. На основании температурной зависимости констант скорости рассчитаны значения кажущейся энергии активации растворения фракций платины разной дисперсности в системе HCl – H2O2. Установлено существенное влияние концентрации соляной кислоты на кинетику растворения отожженной металлической платины с образованием хлоридных комплексов. Показано, что формой нахождения платины в растворах вскрытия является гексахлороплатинат (IV)-ион [PtCl6]2–. Полученные результаты обосновывают возможность применения разработанной схемы в процессах аффинажного передела, синтеза платиносодержащих прекурсоров и аналитической пробоподготовки. Предложен экологически безопасный (альтернативный хлорным и нитратным методам) способ перевода платиносодержащих материалов в раствор. Использование пероксида водорода в качестве окислителя позволяет достичь высокой степени извлечения металла при умеренных температурах, полностью исключая применение традиционных нитратно-хлоридных систем и образование токсичных газообразных отходов.
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, No. 9. 93. DOI: 10.3390/resources10090093
2. Jha M. K., Lee J. C., Kim M. S., Jeong J. et al. Hydrometallurgical recovery/recycling of platinum by the leaching of spent catalysts: a review. Hydrometallurgy. 2013. Vol. 133. P. 23–32.
3. Safarzadeh M. S., Horton M., Van R. D. Review of recovery of platinum group metals from copper leach residues and other resources. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2018. Vol. 39, Iss. 1. P. 1–17.
4. Marinho R.S., Afonso J.C., da Cunha J. W. S. D. Recovery of platinum from spent catalysts by liquid–liquid extraction in chloride medium. Journal of Hazardous Materials. 2010. Vol. 179, Iss. 1–3. P. 488–494.
5. Shams K., Beiggy M. R., Shirazi A. G. Platinum recovery from a spent industrial dehydrogenation catalyst using cyanide leaching followed by ion exchange. Applied Catalysis A: General. 2004. Vol. 258, Iss. 2. P. 227–234.
6. Lustig S., Zang S., Beck W., Schramel P. Dissolution of metallic platinum as water soluble species by naturally occurring complexing agents. Mikrochim Acta. 1998. Vol. 129, No. 3–4. P. 189–194.
7. Sandbeck D. J. S., Brummel O., Mayrhofer K. J. J., Libuda J. et al. Dissolution of platinum single crystals in acidic medium. ChemPhysChem. 2019. Vol. 20, No. 22. P. 2997–3003.
8. Xing L., Hossain M. A., Tian M., Beauchemin D. et al. Platinum electrodissolution in acidic media upon potential cycling. Electrocatalysis. 2014. Vol. 5, No. 1. P. 96–112.
9. Topalov A. A., Katsounaros I., Auinger M., Cherevko S. et al. Dissolution of platinum: limits for the deployment of electrochemical energy conversion? Angewandte Chemie International Edition. 2012. Vol. 51, No. 50. P. 12613–12615.
10. Mitsushima S., Koizumi Y., Uzuka S., Ota K. I. Dissolution of platinum in acidic media. Electrochimica Acta. 2008. Vol. 54, Iss. 2. P. 455–460.
11. Geiger S., Cherevko S., Mayrhofer K. J. J. Dissolution of platinum in presence of chloride traces. Electrochimica Acta. 2015. Vol. 179. P. 24–31.
12. Shrestha B. R., Tada E., Nishikata A. Effect of chloride on platinum dissolution. Electrochimica Acta. 2014. Vol. 143. P. 161–167.
13. Cherevko S., Zeradjanin A. R., Keeley G. P., Mayrhofer K. J. J. A comparative study on gold and platinum dissolution in acidic and alkaline media. Journal of The Electrochemical Society. 2014. Vol. 161, No. 12. P. H822–H830.
14. Smiljanić M., Bele M., Moriau L. J., Vélez Santa J. F. et al. suppressing platinum electrocatalyst degradation via a high-surface-area organic matrix support. ACS Omega. 2022. Vol. 7, Iss. 4. P. 3540–3548.
15. Briega-Martos V., Stojanovski K., Zlatar M., Göllner C., Cherevko S. pH dependence of noble metals dissolution: platinum. Electrochimica Acta. 2024. Vol. 501. 144793. DOI: 10.1016/j.electacta.2024.144793
16. Sadeghi S. M., Soares H. M. V. M. A sustainable hydrometallurgical strategy for recycling efficiently platinum from spent reforming petroleum catalyst. Environmental Science and Pollution Research. 2023. Vol. 30. P. 101410–101423.
17. Meretukov M. A. Gold cyanidation under pressure. Review. Tsvetnye Metally. 2025. No. 2. P. 41–47.
18. Belousov O. V., Belousova N. V., Borisov R. V. Dissolution of metallic iridium powders in hydrochloric acid oxidizing media. Tsvetnye Metally. 2022. No. 8. P. 40–45.
19. Lyakh S. I., Anokhin R. R., Fomenko I. V., Zavaluyev A. S. Technology of autoclave oxidation of refractory gold-bearing concentrates with preliminary oxidation of sulfide minerals under atmospheric conditions. Tsvetnye Metally. 2026. No. 2. P. 79–87.
20. Rezvanian S. M. R., Karimi-Jashni A., Zerafat M. M. Sustainable hydrothermal leaching for platinum recovery from petrochemical spent catalysts: experimental study and process optimization. Scientific Reports. 2026. Vol. 16. 18147. DOI: 10.1038/s41598-026-43945-3
21. Ferreira P. J., la O’ G. J., Shao-Horn Y., Morgan D. et al. Instability of Pt/C electrocatalysts in proton exchange membrane fuel cells: a mechanistic investigation. Journal of The Electrochemical Society. 2005. Vol. 152, No. 11. A2256. DOI: 10.1149/1.2050347
22. Darling R. M., Meyers J. P. Mathematical model of platinum dissolution in PEM fuel cells. Journal of The Electrochemical Society. 2005. Vol. 152. A242. DOI: 10.1149/1.1836156
23. Xiong Q., Yang H., Liu L., Han J. et al. Separation and enrichment of platinum from spent petroleum reforming catalysts via carrier-directed dissolution under alkaline conditions. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2026. Vol. 14, Iss. 2. 122004. DOI: 10.1016/j.jece.2026.122004
24. Trinh H. B., Lee J., Srivastava R. R., Kim S. Total recycling of all the components from spent auto-catalyst by NaOH roasting-assisted hydrometallurgical route. Journal of Hazardous Materials. 2019. Vol. 379. 120772. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.120772
25. Topalov A. A., Cherevko S., Zeradjanin A. R., Meier J. C. et al. Towards a comprehensive understanding of platinum dissolution in acidic media. Chemical Science. 2014. Vol. 5, No. 2. P. 631–638.
26. Fuchs T., Briega-Martos V., Drnec J., Stubb N. et al. Anodic and cathodic platinum dissolution processes involve different oxide species. Angewandte Chemie International Edition. 2023. Vol. 62, Iss. 34. e202304293. DOI: 10.1002/anie.202304293
27. Akimenko A. A., Belousov O. V., Belousova N. V., Borisov R. V. Dissolution of rhodium and rhodium-iridium alloy dissolution in titanium autoclave equipment. Tsvetnye Metally. 2025. No. 8. P. 22–27.
28. Alkan M., Oktay M., Kocakerim M. M., Çopur M. Solubility of chlorine in aqueous hydrochloric acid solutions. Journal of Hazardous Materials. 2005. Vol. 119, Iss. 1–3. P. 13–18.
29. Faraji F., Alizadeh A., Rashchi F., Mostoufi N. Kinetics of leaching: a review. Reviews in Chemical Engineering. 2020. Vol. 38, Iss. 2. P. 113–148.
30. Levenspiel O. Chemical reaction engineering. 3rd ed. New York : John Wiley & Sons, 1999. P. 578–585.
31. Ekmekyapar A., Akta E., Kunkul A., Demirkiran N. Investigation of leaching kinetics of copper from malachite ore in ammonium nitrate solutions. Metallurgical and Materials Transactions B. 2012. Vol. 43. P. 764–772.
32. Zhang D., Ling H., Yang T., Liu W., Chen L. Selective leaching of zinc from electric arc furnace dust by a hydrothermal reduction method in a sodium hydroxide system. Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 224. P. 536–544.
33. Wang X., Kumar R., Myers D. J. Effect of voltage on platinum dissolution: relevance to polymer electrolyte fuel cells. Electrochemical and Solid-State Letters. 2006. Vol. 9, No. 5. A225. DOI: 10.1149/1.2180536
34. Sugawara Y., Okayasu T., Yadav A. P., Nishikata A., Tsuru T. Dissolution and surface area loss of platinum nanoparticles under potential cycling. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2011. Vol. 662, Iss. 2. P. 379–383.
35. Kamisono M., Hanada T., Goto M. Platinum group metal recycling from spent automotive catalysts using reusable hydrophobic deep eutectic solvent. ACS Sustainable Resource Management. 2024. Vol. 1, Iss. 5. P. 1021–1028.