Способ переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы
Владельцы патента RU 2773294:
Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова" (RU)
Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для переработки концентратов на основе неблагородных металлов, содержащих родий, иридий, рутений. Способ переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы, включает распульповку продукта в воде, обработку пульпы кислотой, отделение нерастворимого остатка, хлорирование нерастворимого остатка в соляной кислоте, при этом после обработки кислотой пульпу обрабатывают окислителем, в качестве которого используют хлорат натрия, хлор или раствор пероксида водорода, до достижения значения ОВП, равного 350-450 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Изобретение направлено на повышение степени извлечения редких металлов платиновой группы за счет переведения в раствор основной части примесей неблагородных элементов и концентрирование металлов платиновой группы в отдельном промпродукте. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к металлургии благородных металлов (БМ) и может быть использовано в технологии переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы – родий, иридий, рутений.
Концентраты такого типа могут образовываться при гидрометаллургических способах извлечения редких металлов платиновой группы из маточных растворов аффинажа платины и палладия, с высоким содержанием в них неблагородных элементов. Основу таких концентратов, как правило, составляет медь, массовая доля которой достигает (40-50) %. Кроме меди концентрат содержит теллур, а также в небольших количествах никель, железо, висмут, олово и другие. Массовая доля редких металлов платиновой группы в таких продуктах составляет от 2 % до 5 %. Такие концентраты обладают высокой химической активностью.
Из литературных источников известно значительное число методов переработки материалов, содержащих металлы платиновой группы.
Известны способы вскрытия платиносодержащих продуктов путем их сплавления со смесью щелочи и окислителя, а также спеканием с пероксидами бария или натрия с последующим растворением продуктов термообработки в воде или кислотах [С.И. Гинзбург и др. Аналитическая химия платиновых металлов. «Наука». М., 1972. С. 25-26; С.И. Гинзбург и др. Руководство по химическому анализу платиновых металлов и золота. «Наука». М., 1965. с. 10-11].
Эти способы обладают следующими недостатками: высокий расход реагентов; необходимость использования специального оборудования для шихтоподготовки и спекания шихты; получение насыщенных по солям растворов, что вызывает сложности при последующей их переработке.
Известны способы вскрытия материалов, содержащих металлы платиновой группы в «царской водке» или хлорированием в соляной кислоте [Основы металлургии. т.5. «Металлургия». М., 1968. с.356-357; М.А. Меретуков, А.М. Орлов. Металлургия благородных металлов. «Металлургия». М., 1991. с. 361-362].
Основным недостатком «царсководочного» растворения можно считать выделение токсичных оксидов азота, которые не удается полно утилизировать.
Главным же недостатком всех перечисленных известных способов является то, что вскрываются, т.е. переходят в раствор одновременно практически все находящиеся в исходном продукте химические элементы, что создает проблемы при последующем извлечении и разделении металлов платиновой группы.
Известен способ разделения цветных и благородных металлов при переработке, содержащих их материалов [Патент № 2370554. Россия. Способ разделения цветных и благородных металлов при переработке содержащих их материалов.]. Способ заключается в обработке водной пульпы материала азотной кислотой до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), равного 800-900 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения, отделении нерастворимого остатка, содержащего благородные металлы, от раствора выщелачивания. Нерастворимый остаток затем растворяют путем хлорирования в соляной кислоте, а из нитратного раствора выделяют неблагородные элементы. Способ принят в качестве прототипа.
К основным недостаткам способа-прототипа следует отнести следующие моменты. Нерастворимый остаток от выщелачивания в азотной кислоте растворяют путем жидкофазного хлорирования в соляной кислоте. При этом получаемый раствор металлов платиновой группы содержит в своем составе нитрат-ионы, что создает трудности на последующих стадиях разделения металлов, в частности из-за образования нитрозильных комплексов рутения. При заданных параметрах выщелачивания в нитратный раствор кроме неблагородных элементов и серебра переходит и значительная часть металлов платиновой группы. Их последующее восстановление легким сплавом, как описано в способе-прототипе, приводит к образованию промпродукта с низким содержанием благородных металлов, основу которого составляют теллур и другие неблагородные элементы.
Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы, заключается в использовании совокупности таких гидрометаллургических способов переработки, которые позволяют перевести в раствор основную часть неблагородных элементов, сконцентрировать металлы платиновой группы в отдельном продукте, который может быть переработан известными методами и, вместе с тем, не имеет перечисленных недостатков, присущих способу-прототипу.
Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы, включающем распульповку продукта в воде, обработку пульпы кислотой, отделение нерастворимого остатка, хлорирование нерастворимого остатка в соляной кислоте - после распульповки концентрата в воде и обработки кислотой пульпу обрабатывают окислителем, в качестве которого используют хлорат натрия, хлор или раствор пероксида водорода, до достижения значения ОВП, равного 350-450 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения.
Кроме того, в качестве кислот используют серную или соляную и обработку кислотой проводят до достижения значения рН в пульпе равного 0.5-0.0 единиц.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. При обработке водной пульпы соляной или серной кислотами, металлы платиновой группы полностью остаются в осадке. В раствор переходит лишь небольшая часть неблагородных элементов, в основном находящихся в окисленных формах:
Ni2O3 + 6HCl = 2NiCl3 + 3H2O (1)
Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O (2)
SnO + 2HCl = SnCl2 + H2O (3)
NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O (4)
После этого пульпу обрабатывают окислителем, в качестве которого используют хлорат натрия, хлор или раствор пероксида водорода, до значения ОВП равного 350-400 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения. При таких параметрах в раствор переходят основная часть меди, никеля, висмута, больше половины теллура и ряд других неблагородных элементов:
3Cu + 6HCl + NaClO3 = 3CuCl2 + NaCl +3H2O (5)
Ni + H2SO4 + H2O2 = NiSO4 + 2H2O (6)
2Bi + 3Cl2 =2BiCl3 (7)
Te + 2Cl2 + 2HCl = H2[TeCl6] (8)
Металлы платиновой группы, при этом, остаются в нерастворимом остатке. При значении ОВП менее 350 мВ значительная часть неблагородных элементов остается в нерастворимом остатке, тем самым снижаются показатели разделения металлов платиновой группы и неблагородных элементов.
ПРИМЕР
Для проведения исследований был взят концентрат на основе неблагородных элементов, содержащий редкие металлы платиновой группы, следующего состава, %: Cu-50,5, Ni-0,6, Fe- 2,6, Te-8,2, Bi-2,7, Sn-5,7, Pt-0,2, Pd-0,1, Rh- 2,5, Ir- 0,3, Ru-2,9. Кроме этого, концентрат содержит соли: хлорид натрия, сульфат натрия и хлорид аммония.
Таблица 1
Распределение элементов при выщелачивании концентрата на основе неблагородных элементов, содержащий редкие металлы платиновой группы
№ опыта | Наименование продуктов |
Окисли тель |
Значение ОВП, мВ |
Распределение элементов по промпродуктам, % | ||||||||
Rh | Ir | Ru | Cu | Ni | Fe | Te | Bi | Sn | ||||
11 | Раствор выщелачивания | NaClO3 | 200 | 0.1 | 0 | 0.1 | 41 | 39 | 90 | 0.1 | 26 | 2 |
Нерастворимый остаток | 99.9 | 100 | 99.9 | 59 | 61 | 10 | 99.9 | 74 | 98 | |||
22 | Раствор выщелачивания | NaClO3 | 380 | 0.1 | 0 | 0.1 | 95 | 74 | 97 | 47 | 51 | 37 |
Нерастворимый остаток | 99.9 | 100 | 99.9 | 5 | 26 | 3 | 53 | 49 | 63 | |||
33 | Раствор выщелачивания | NaClO3 | 510 | 4.2 | 1.6 | 8.7 | 99 | 86 | 98 | 59 | 78 | 46 |
Нерастворимый остаток | 95.8 | 98.4 | 91.3 | 1 | 14 | 2 | 41 | 22 | 54 | |||
34 | Раствор выщелачивания | H2O2 | 220 | 0.1 | 0 | 0.1 | 43 | 36 | 92 | 0.1 | 24 | 1 |
Нерастворимый остаток | 99.9 | 100 | 99.9 | 57 | 64 | 8 | 99.9 | 76 | 99 | |||
55 | Раствор выщелачивания | H2O2 | 375 | 0.2 | 0 | 0.1 | 93 | 73 | 97 | 45 | 49 | 33 |
Нерастворимый остаток | 99.8 | 100 | 99.9 | 8 | 27 | 3 | 55 | 51 | 67 | |||
66 | Раствор выщелачивания | H2O2 | 520 | 4.8 | 1.4 | 8.9 | 97 | 85 | 96 | 63 | 74 | 46 |
Нерастворимый остаток | 95.2 | 98.6 | 91.1 | 3 | 14 | 4 | 37 | 26 | 54 | |||
77 | Раствор выщелачивания | Cl2 | 190 | 0.1 | 0 | 0 | 37 | 29 | 86 | 0.1 | 16 | 0.4 |
Нерастворимый остаток | 99.9 | 100 | 100 | 63 | 71 | 14 | 99.9 | 84 | 99.6 | |||
88 | Раствор выщелачивания | Cl2 | 390 | 0.4 | 0.1 | 0.3 | 95 | 76 | 97 | 48 | 51 | 32 |
Нерастворимый остаток | 99.6 | 99.9 | 99.7 | 5 | 24 | 3 | 52 | 49 | 68 | |||
99 | Раствор выщелачивания | Cl2 | 550 | 5.9 | 1.7 | 9.5 | 98 | 88 | 96 | 63 | 79 | 47 |
Нерастворимый остаток | 94.1 | 98.3 | 90.5 | 2 | 12 | 4 | 37 | 21 | 53 |
В стеклянный реактор залили 600 мл воды, включили перемешивающее устройство, загрузили 100 г концентрата, после этого обработкой серной кислотой довели значение рН в пульпе до 0.1 ед. В полученную реакционную смесь ввели раствор хлората натрия до установления значения ОВП 380 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения, пульпу перемешали в течение определенного времени и отфильтровали. Нерастворимый остаток растворили методом жидкофазного хлорирования в соляной кислоте. Подобные опыты провели с этим же исходным продуктом с использованием других окислителей и при различных значениях ОВП. Результаты представлены в таблице 1.
Таким образом, предлагаемый способ переработки концентрата на основе неблагородных элементов, содержащий редкие металлы платиновой группы, позволяет достигнуть селективного извлечения в раствор основной части примесей неблагородных элементов; сконцентрировать металлы платиновой группы в отдельном промпродукте, который может быть переработан известными методами; избежать проблем с разделением металлов платиновой группы при переработке обогащенного продукта.
1. Способ переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы, включающий распульповку продукта в воде, обработку пульпы кислотой, отделение нерастворимого остатка, осаждение из раствора неблагородных элементов, хлорирование нерастворимого остатка в соляной кислоте, отличающийся тем, что после распульповки концентрата в воде и обработки кислотой пульпу обрабатывают окислителем, в качестве которого используют хлорат натрия, хлор или раствор пероксида водорода, до достижения значения ОВП, равного 350-450 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют соляную или серную кислоты.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку кислотой проводят до достижения значения рН в пульпе, равного 0.5-0.0 единиц.