Способ извлечения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов

 

Изобретение относится к металлургии платиновых металлов и может быть использовано при производстве платиновых металлов на предприятиях цветной металлургии и аффинажных заводах при переработке платиносодержащих концентратов. Способ извлечения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов включает окислительный обжиг, солянокислотное выщелачивание огарка с переводом платиновых металлов в хлоридный раствор и последующее выделение платиновых металлов из раствора. Выщелачивание огарка осуществляют в присутствии активирующей добавки, обеспечивающей удаление оксидных пассивирующих пленок с поверхности зерен платиновых металлов, при ее расходе 5 - 10% от веса огарка, при этом в качестве активирующей добавки используют гидразин солянокислый или натрий сернистокислый. Благодаря способу достигается повышение извлечения платиновых металлов в хлоридный раствор от 0,5 - 33% в зависимости от вида металла, снижение остаточного содержания платиновых металлов в остатке гидрохлорирования и повышение рентабельности производства. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии платиновых металлов и может быть использовано при производстве платиновых металлов (ПМ) на предприятиях цветной металлургии и аффинажных заводах.

В настоящее время в России ПМ извлекаются преимущественно из сульфидных медно-никелевых руд Норильского региона на двух предприятиях - Норильском горно-металлургическом комбинате (НГМК) и комбинате "Североникель". Переработка электролитных шламов АО "Комбинат Североникель" осуществляется методом двухстадийной сульфатизации - автоклавного осаждения металлов спутников платины (МСП), позволяющим обеспечить получение богатых селективных концентратов Pt-Pd-Au, Rh-Ru-Ir и серебра, направляемых на аффинаж. На НГМК в шламовом производстве применяется технология, основанная на последовательном осуществлении окислительно- сульфатизирующего обжига, выщелачивания, плавки нерастворимого остатка на аноды и вторичного электролиза с получением концентратов Pt-Pd-Au, МСП, серебра и иридия (Грейвер Т. Н., Петров Г.В. "Перспективы развития производства платиновых металлов. Новые подходы к источникам сырья и технологии переработки". Цветная металлургия, 1999 г., N 8-9, с. 7-10).

За рубежом основным минерально-сырьевым источником ПМ являются хромитсодержащие малосульфидные руды Бушвельдского массива ЮАР. Применение гравитационно-флотационной технологии обогащения южноафриканских руд позволяет выделять богатые коллективные платиносодержащие концентраты с суммарным содержанием ПМ до 1000 г/т (Зубатарева Л.И. Перспективы платиноносности хромитов. Ред. Журн. "Изв. ВУЗов. геол. и разведка". М., 1984, Деп. в ВИНИТИ, 17.08.84 г., N 5882-84).

Существуют различные способы извлечения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов, содержащих от десятых до нескольких десятков процентов суммы ПМ.

Например, известен способ извлечения благородных металлов хлорированием материала в солевом расплаве KCl-MgCl₂ при температуре 300-650^oC с продувкой газообразным хлором. После отгонки летучих хлоридов алюминия, сурьмы, селена и теллура полученный плав выщелачивают подкисленной водой с переводом платиновых металлов в раствор (Патент N 5238662 США). Осуществление процесса хлорирования в расплаве требует сложного аппаратурного оформления, включающего, в том числе, эффективную систему газоочистки и улавливания образующихся агрессивных и высокотоксичных летучих хлоридов, что является существенным препятствием при реализации способа.

Известен способ извлечения платины и палладия из промышленных продуктов, содержащих платиновые металлы, который включает спекание материала с пероксидом щелочного металла, выщелачивание спека и сорбцию платины и палладия из солянокислого раствора силикагелем, модифицированным аллилтиомочевиной или фенилтиомочевиной (патент N 2103394, Россия). Существенным недостатком данного способа является большой расход реагентов. Этот метод вскрытия более ориентирован на использование в аналитической химии и неудобен при промышленном использовании. Помимо этого, значительная химическая активность пероксидов и возможность разбрызгивания плава обусловливает высокие требования по охране труда.

Известен способ переработки платиносодержащих концентратов Бушвельда, включающий концентрирование ПМ в штейне с последующим гидрометаллургическим извлечением ПМ (Зубатарева Л.И. Перспективы платиноносности хромитов. Ред. журн. "Изв. ВУЗов. геол. и разведка". М., 1984, Деп. в ВИНИТИ, 17.08.84 г., N 5882-84). Недостатком данного способа является необходимость применения дорогостоящей плазменной печи сложной конструкции (система "ЕРР-расширенная плазма").

В промышленной практике для вскрытия платинометалльного сырья широко используется гидрохлорирование в сочетании с предварительным высокотемпературным (около 1000^oC) окислительным обжигом. Применение обжига исходного материала обеспечивает окисление трудновскрываемых при хлорировании халькогенидов, арсенидов и других соединений ПМ до менее упорных металлических форм. При этом достигаются высокие показатели перехода ПМ в хлоридный раствор, однако полностью извлечь ПМ из огарка не удается. Неполное извлечение ПМ в хлоридный раствор при вскрытии обожженного платиносодержащего сырья обусловлено формированием на поверхности зерен ПМ плотных оксидных пассивирующих пленок. Это согласуется с литературными данными (Гинзбург С.И. Аналитическая химия платиновых металлов. М., Наука, 1972, С. 88-89), свидетельствующими, что при прокаливании платиновых металлов на воздухе в температурном интервале 800-1100^oC наряду с металлическими формами образуются оксиды ПМ.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения может быть выбран способ извлечения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов, включающий: окислительный обжиг концентрата при 1050^oC, предварительное выщелачивание огарка сернокислотными растворами при 70^oC, окислительное выщелачивание при нормальной температуре смесью соляной кислоты и пероксида водорода для перевода благородных металлов в раствор и осаждение ПМ и золота (Меретуков М.А., Орлов А.М. // Металлургия благородных металлов. М., Металлургия, 1991, с. 270).

Недостатками данного способа извлечения платиновых металлов являются: 1. Низкое извлечение ПМ в хлоридный раствор, обусловленное формированием на поверхности зерен ПМ плотных оксидных пассивирующих пленок.

2. Получение на стадии гидрохлорирования твердого продукта с высоким остаточным содержанием платиновых металлов и, соответственно, необходимость создания оборота продукта либо применения специальных технологических операций для доизвлечения из него платиновых металлов.

3. Значительный объем незавершенного производства по платиновым металлам.

Техническим результатом является создание способа извлечения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов, позволяющего повысить извлечение ПМ в хлоридный раствор, снизить остаточное содержание ПМ в остатке хлорирования, повысить рентабельность производства за счет уменьшения задалживания платиновых металлов в технологическом цикле.

Технический результат достигается способом извлечения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов, включающим окислительный обжиг, выщелачивание огарка соляной кислотой с переводом платиновых металлов в хлоридный раствор, выделение платиновых металлов из раствора, согласно изобретению выщелачивание огарка соляной кислотой осуществляют в присутствии в растворе активирующей добавки, обеспечивающей удаление оксидных пассивирующих пленок с поверхности зерен платиновых металлов, при расходе активирующей добавки 5-10% от веса огарка, при этом в качестве активирующей добавки используют гидразин солянокислый или натрий сернистокислый.

Способ реализуют следующим образом.

Платиносодержащий концентрат подвергается высокотемпературному (1050^oC) окислительному обжигу. Выщелачивание огарка осуществляется в солянокислом растворе [HCl] = 200 г/л в течение 1 ч в присутствии пероксида водорода с предварительным введением в хлоридную пульпу активирующей добавки (5-10% от веса огарка), например, гидразина солянокислого N₂H₄ • 2HCl или натрия сернистокислого Na₂SO₃. Введение в раствор одной из указанных активирующих добавок приводит к растворению инертных оксидных пленок на поверхности зерен ПМ.

Оптимальность отличительных признаков состоит в следующем: нижний предел (5% от веса огарка) расхода активирующей добавки определяет тот минимум, при котором создаются необходимые условия для растворения инертных оксидных пленок и металлизации поверхности зерен ПМ; верхний предел (10%) определяется технологической (не повышает извлечение ПМ в раствор) и экономической (высокая стоимость активирующей добавки) целесообразностью.

Изложенное подтверждается следующими примерами: Пример 1. Платиносодержащий концентрат (содержание суммы ПМ - 1000 г/т) подвергался окислительному обжигу в трубчатой печи при температуре 1050^oC в течение 1 ч. Огарок в течение 1 ч подвергался окислительному выщелачиванию (гидрохлорированию) в солянокислом растворе [HCl=200 г/л в присутствии пероксида водорода с предварительным введением гидразина солянокислого N₂H₄ • 2HCl при вариантном расходе 3, 5, 7, 10, 12% от веса огарка. При оптимальном расходе гидразина (7%) извлечение в раствор Pt - 97,3%, Pd - 93,4%, Rh - 75,2% и Ru - 81,3%.

Пример 2. Условия извлечения ПМ из платиносодержащего концентрата аналогичны примеру 1. В качестве активирующей добавки использовался натрий сернистокислый. При оптимальном расходе натрия сернистокислого (7%) извлечение в раствор Pt - 97,2%, Pd - 93,3%, Rh - 74,9% и Ru - 80,9%.

Пример 3 - прототип. Извлечение платиновых металлов из платиносодержащего концентрата осуществлялось согласно условиям прототипа без предварительного введения активирующей добавки в раствор на стадии гидрохлорирования. Извлечение в раствор составляет: 96,8% Pt, 91,9% Pd, 49,6% Rh, 48,3% Ru.

Примеры, подтверждающие оптимальность признаков, представлены в таблице.

Полученные данные свидетельствуют о том, что осуществление предлагаемого способа извлечения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов позволяет достичь следующих эффектов: Технический - повышение извлечения платиновых металлов в хлоридный раствор на 0,5-33% в зависимости от вида металла, снижение остаточного содержания платиновых металлов в остатке гидрохлорирования.

Экономический - повышение рентабельности производства за счет уменьшения задалживания платиновых металлов в технологическом цикле.

Формула изобретения

1. Способ извлечения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов, включающий окислительный обжиг, выщелачивание огарка соляной кислотой с переводом платиновых металлов в хлоридный раствор, выделение платиновых металлов из раствора, отличающийся тем, что выщелачивание огарка соляной кислотой осуществляют в присутствии в растворе активирующей добавки, обеспечивающей удаление оксидных пассивирующих пленок с поверхности зерен платиновых металлов, при расходе активирующей добавки 5-10% от веса огарка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активирующей добавки используют гидразин солянокислый.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активирующей добавки используют натрий сернистокислый.

РИСУНКИ

Рисунок 1