Способ выделения благородных металлов из отходов пирометаллургии

 

Использование: касается гидрометаллургического выделения золота и серебра из твердых материалов и может быть использовано в аналитической химии. Сущность: способ заключается в обработке твердых отходов пирометаллургии, содержащих благородные металлы, раствором хлорида железа (III), концентрацией 50-300 г/л, последующей сорбции извлеченных в растворе серебра и золота на твердом анионообменнике полиаминного типа, например АН-2Ф, ЭДЭ-10П, АВ-16, АН-31, и десорбции благородных металлов с анионообменника раствором тиомочевины и минеральной кислоты.

Изобретение относится к области гидрометаллургической переработки руд и других твердых материалов, содержащих благородные металлы, и может быть использовано в аналитических целях.

Под благородными металлами подразумеваются серебро, золото в раздельном и совместном присутствии.

Под отходами пирометаллургии (ОП) подразумеваются твердые соединения, образующиеся после термической обработки руд и концентратов с целью выделения ценных металлов меди, свинца, цинка, железа и др. Это, например, металлургические пыли, клинкера, штейны, огарки и др.

Обычным способом выделения благородных металлов из таких соединений является их дополнительная пирометаллургическая обработка. Это, например, хлорирующий обжиг, при котором соединение смешивается с хлоридом натрия или кальция и выдерживается несколько часов при высокой температуре. Образующийся хлорид серебра затем выщелачивается водой. Золото при этом не извлекается. Для полного извлечения золота и серебра остатки выщелачивают цианидом или тиосульфатом.

Благородные металлы также извлекают в расплав свинца при восстановительной плавке ОП со свинцом или оксидом свинца.

Недостатком этих способов является высокая стоимость процессов, необходимость предварительной агломерации мелкодисперсных материалов, большое число стадий.

Гидрометаллургические способы являются более дешевыми по сравнению с пирометаллургическими, поэтому основное количество золота и серебра добывается выщелачиванием руд, а именно способом цианирования.

Кроме цианирования разработаны способы выщелачивания БМ из руд, использующие тиомочевину и серную кислоту, тиосульфат аммония в присутствии сульфит тонов и ионов меди, хлориды натрия или кальция вместе с хлорсодержащими окислителями (гипохлорит, хлорная известь, хлор) или сильным окислителем (пиролюзит, перманганат).

Недостатками этих способов являются высокая токсичность используемых растворов и образующихся отходов, обусловленная цианидами или элементарным хлором, дефицитностью и высокой стоимостью реагентов (тиомочевина), сложным составом растворов.

Кроме того, ОП могут существенно отличаться от руд по способности к выщелачиванию из-за изменений структуры частиц при термической обработке. Зачастую это приводит к резкому ухудшению извлечения ВМ.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения благородных металлов из отходов пирометаллургии, включающий обработку исходного материала реагентом (водой), выщелачивание благородных металлов из твердого остатка и выделение их из полученного раствора сорбций.

Недостатками процесса являются необходимость использования цианида натрия токсичного реагента.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является повышение эффективности процесса извлечения благородных металлов из отходов пирометаллургии за счет использования раствора хлорида железа III и получения очищенного концентрата благородных металлов после стадии ионообменной очистки и концентрирования. Это достигается тем, что выщелачивание проводят раствором хлорида железа Ш. Растворившиеся благородные металлы поглощаются из раствора на анионообменнике полиамидного типа. Десорбцию осуществляют раствором тиомочевины и минеральной кислоты. Благородные металлы выделяются из десорбата цементацией. Раствор хлорида железа снова возвращают на выщелачивание, а раствор тиомочевины на десорбцию.

В качестве анионообменника предпочтительно использовать смолы.

Концентрация хлорида железа III в исходном растворе должна быть в диапазоне 50-300 г/л. При концентрации менее 50 г/л сильно увеличивается время выщелачивания и уменьшается степень выщелачивания. Увеличение концентрации хлорида железа более 300 г/л практически не влияет на скорость и степень выщелачивания. Значение рН раствора хлорида железа должно быть не менее 1, чтобы предотвратить гидролиз хлорида железа и уменьшить сорбцию неблагородных металлов.

Концентрация тиомочевины и минеральной кислоты в десорбирующем растворе составляет 5-100 г/л и 1-30 г/л соответственно. В качестве минеральной кислоты удобно использовать серную или соляную кислоты. При концентрации тиомочевины менее 5 г/л коэффициент распределения благородных металлов недостаточен для эффективной десорбции, а концентрация в 100 г/л является близкой к максимально достижимой.

Цементацию благородных металлов из растворов тиомочевины можно осуществить алюминием, цинком, свинцом, медью, железом и другими металлами. Наиболее удобны алюминиевая и цинковая пыль.

Для получения более чистого конечного продукта анионообменник может быть селективно отмыт от неблагородных металлов раствором минеральной кислоты.

Пример 1. По 10 г пыли шахтных печей (ПШП) после выщелачивания меди раствором серной кислоты залиты растворами хлорида железа III с рН 1, концентрацией 50, 100, 200 и 300 г/л. Объем раствора в каждом эксперименте равен 50 мл. Степень извлечения серебра в раствор через 3 сут соответственно: 20, 95, 98, и 98% а степень извлечения золота в раствор 100 и 200 г/л FeCl₃ достигала 40% Пример 2. 50 мл раствора после выщелачивания ПШП, содержащего 35 мг/л серебра, 100 г/л FeCl₃, контактировали с 1 г смолы АН-2Ф. Через 24 ч контакта содержание серебра в растворе составило 9 мг/л. Степень извлечения в смолу 74% Пример 3. Раствор после сорбции серебра (см. пример 3) контактировал 3 сут с 10 г ПШП. Степень извлечения серебра в раствор составила 95% Пример 4. 1 г смолы АН-2Ф после сорбции серебра (см. пример 3) контактировал 10 ч с 10 мл раствора состава: 50 г/л тиомочевины, 10 г/л HCl. В раствор перешло 79% от первоначального содержания серебра в смоле.

Способ по сравнению с прототипом позволяет отказаться от использования цианидов, что в свою очередь приводит к предотвращению попадания токсичного реагента в воздушную среду. Стадия анионообменного концентрирования позволяет получить чистый раствор благородных металлов со степенью концентрирования благородных металлов относительно исходного продукта более 20.

Формула изобретения

Способ выделения благородных металлов из отходов пирометаллургии, включающий выщелачивание благородных металлов и их выделение из полученного раствора сорбцией, отличающийся тем, что выщелачивание проводят раствором хлорида железа (III) концентрацией 50 300 г/л, сорбцию проводят с использованием в качестве сорбента анионообменной смолы полиаминного типа, содержащей вторичные и третичные аминогруппы, и затем ведут десорбцию благородных металлов раствором тиомочевины и минеральной кислоты с последующим выделением металлов из полученного раствора цементацией.