Патент на изобретение №2260629

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ХАЛЬКОГЕНИДЫ НЕБЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, МЕТАЛЛЫ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ И ЗОЛОТО

(57) Реферат:

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для выделения платиновых металлов и золота из материалов на основе халькогенидов неблагородных элементов. Способ предусматривает обработку материала раствором азотной кислоты до окислительно-восстановительного потенциала 500-700 мВ, отделение нерастворившегося остатка, плавку его с добавками натрийсодержащих флюсов, углеродистого восстановителя и медьсодержащих и/или железосодержащих промпродуктов, полученных при гидролитической или цементационной обработке растворов аффинажного производства, отстаивание и охлаждение расплава до затвердевания. Разделение затвердевшего продукта проводят по образовавшимся границам раздела фаз. Затем ведут измельчение выделенной донной фазы тяжелого сплава в порошок. Способ позволяет извлечь в целевой сплав до 94% платины и палладия, более 97% родия, иридия и рутения. Измельченный сплав может быть переработан как концентрат аффинажного производства. Техническим результатом является повышение содержания благородных металлов в данной фазе и снижение затрат последующего аффинажа. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано в технологии аффинажа металлов платиновой группы (МПГ).

В аффинажном производстве на переделах пирометаллургического обогащения образуется промпродукт, называемый легким сплавом, представляющий собой сплав халькогенидов, преимущественно селенидов и теллуридов натрия, меди, свинца и железа. Этот промпродукт содержит от 0,5 до 5% МПГ, (0,1-1,0)% золота и (1-10)% серебра. Переработка данного продукта сопряжена с большими материальными и трудовыми затратами.

Известен способ переработки материалов на основе халькогенидов неблагородных металлов, содержащих металлы платиновой группы и золото, согласно которому исходный материал подвергают плавке с добавками натрийсодержащих флюсов, углеродистого восстановителя и металлических сплавов на основе меди и (или) железа, продукты плавки отстаивают и охлаждают до затвердевания, разделяют по образовавшимся границам раздела фаз, измельчают выделенную тяжелую донную фазу в порошок и перерабатывают его как концентрат аффинажного производства [Патент РФ №2112064, Сидоренко Ю.А., Ефимов В.Н., Ельцин С.И. – БИ №15, 1998]. Данный способ принят в качестве прототипа.

Недостаток способа-прототипа состоит в том, что добавление в шихту металлических сплавов на основе меди и (или) железа приводит в процессе плавки к снижению концентрации благородных металлов в образующихся тяжелых сплавах, что удорожает их последующий аффинаж. В наибольшей степени данный недостаток проявляется при переработке продуктов на основе халькогенидов неблагородных металлов, имеющих пониженное исходное содержание металлов платиновой группы и золота.

Предлагаемый способ направлен на получение технического результата, заключающегося в повышении содержания благородных металлов в тяжелых сплавах, образующихся при плавке и в снижении затрат на их последующий аффинаж.

Технический результат достигается тем, что исходный продукт, содержащий халькогениды неблагородных металлов, металлы платиновой группы и золото, обрабатывают раствором азотной кислоты до окислительно-восстановительного потенциала 500-700 мВ (относительно хлор-серебряного электрода), затем не растворившийся в азотной кислоте остаток отделяют и плавят с добавками натрийсодержащих флюсов, углеродистого восстановителя, медьсодержащих и/или железосодержащих промпродуктов, полученных при гидролитической или цементационной обработке растворов аффинажного производства. Медьсодержащие и/или железосодержащие промпродукты вводят в шихту в количестве 50-200% от массы не растворившегося в азотной кислоте остатка. Далее, расплав отстаивают, охлаждают до затвердевания, разделяют по образовавшимся границам раздела фаз, измельчают выделенную донную фазу тяжелого сплава в порошок и перерабатывают его как концентрат аффинажного производства.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что при обработке исходного продукта раствором азотной кислоты до окислительно-восстановительного потенциала, равного 500-700 мВ, в жидкую фазу переходит значительная часть примесей неблагородных элементов, а металлы платиновой группы и золото при этом полностью остаются в нерастворившемся остатке. За счет сокращения массы материала их концентрация заметно возрастает. Таким образом, достигается обогащение продукта, направляемого на плавку, и соответственно образующегося при плавке тяжелого сплава. Примеси неблагородных металлов, перешедшие в азотнокислый раствор, не попадают на плавку и, следовательно, в получаемые тяжелые сплавы и не вызывают трудностей при последующем аффинаже благородных металлов.

Добавляемые в шихту медьсодержащие и/или железосодержащие промпродукты, полученные при гидролитической или цементационной обработке растворов аффинажного производства, содержат металлы платиновой группы и золото и также нуждаются в переработке. В условиях восстановительной плавки с флюсами происходит металлизация меди и железа, которые выполняют полезную роль коллекторов благородных металлов, позволяя снизить остаточное содержание МПГ и золота в шлаке и вторичном (обедненном) легком сплаве.

Продукты плавки перерабатывают следующим образом: тяжелый сплав направляется на аффинаж, вторичный (обедненный) легкий сплав, содержащий халькогениды неблагородных металлов, металлы платиновой группы и золото, направляется на операцию обогащения путем выщелачивания в азотной кислоте. Шлак опробуют и отгружают на смежные предприятия.

Пример использования.

Взяли 15 г исходного продукта (легкого сплава), содержащего халькогениды неблагородных металлов, металлы платиновой группы и золото. По данным анализа он содержал, %: Pt – 1,12; Pd – 2,47; Rh – 0,19; Ir – 0,13; Ru – 0,24; (сумма МПГ – 4,15); Au – 0,353; Ag – 9,8; Se – 19,3; Te – 15,1; Cu – 20,1; Ni – 1,5; Fe – 8,1%.

Навеску легкого сплава распульповали в воде и при нагревании пульпу обработали азотной кислотой до окислительно-восстановительного потенциала, равного 700 мВ. Затем пульпу охладили и фильтрацией отделили азотнокислый раствор от нерастворившегося остатка. Выход последнего составил 10 г (по сухой массе) или 66,7% от массы материала, запущенного на выщелачивание. Суммарное содержание МПГ в нерастворившемся остатке было 6,22%, золота – 0,53%.

В качестве медь- и железосодержащей добавки взяли промпродукт, полученный при цементационной обработке растворов аффинажного производства. Этот материал (цементат) содержал, %: Pt – 1,11; Pd – 1,59; Rh – 0,18; Ir – 0,08; Ru – 0,24; (сумма МПГ – 3,2%); Au – нет; Ag – нет; Se – 6,5; Te – 2,5; Cu – 18,2; Fe – 10,1%.

Медь- и железосодержащую добавку взяли в количестве 10 г, т.е. 100% от массы остатка легкого сплава, не растворившегося в азотной кислоте.

К взятым двум продуктам добавили натрийсодержащие флюсы (6 г измельченного силикатно-натриевого стекла, 6,5 г кальцинированной соды) и 3 г углеродистого восстановителя – коксика. Все компоненты шихты перемешали и загрузили в плавильный алундовый тигель. Тигель поместили в шахтную лабораторную электропечь и подвергли изотермической выдержке (плавке) в течение 45 минут при температуре 1250°С. По окончании плавки тигель выгрузили из печи, расплав охладили и затвердевший продукт разделили по образовавшимся границам раздела фаз. При этом были получены следующие продукты плавки:

– 2,06 г тяжелого сплава платиновых металлов и золота. Сплав содержал, %: Pt – 12,71; Pd – 23,59; Rh – 2,20; Ir – 1,33; Ru – 2,83; (сумма МПГ – 42,67%); Se – 1,6; Te – 9,5; Cu – 4,1; Fe – 1,2%;

– 14,4 г штейноподобного обедненного легкого сплава. Сплав содержал, %: Pt – 0,12; Pd – 0,30; Rh – 0,008; Ir – 0,003; Ru – 0,01; (сумма МПГ – 0,441%); Se – 19,8; Te – 14,2; Cu – 19,1; Fe – 8,1%;

– 9,1 г силикатно-натриевого шлака. По данным спектрального анализа этот продукт металлов платиновой группы и золота не содержал.

Таким образом, из исходных продуктов (в том числе из бедного цементата, полученного при цементационной обработке растворов аффинажного производства) в богатый тяжелый сплав извлечено, (%): Pt – 93,76; Pd – 91,65; Rh – 97,19; Ir – 97,85; Ru – 97,23. Данный сплав может быть измельчен в порошок и переработан как концентрат аффинажного производства.

В штейноподобный легкий сплав, вновь направляемый на азотнокислое выщелачивание с целью обогащения, извлечено около 98% селена, 90% теллура, 96% меди, 68% железа. После выщелачивания в азотной кислоте значительная часть неблагородных примесей выводится в азотнокислый раствор и удаляется из цикла аффинажа с использованием простых и малозатратных способов.

Не растворившийся в растворе азотной кислоты остаток вновь направляют на плавку с добавками медьсодержащих и (или) железосодержащих промпродуктов, полученных при гидролитической или цементационной обработке растворов аффинажного производства.

Формула изобретения

1. Способ переработки продуктов, содержащих халькогениды неблагородных металлов, металлы платиновой группы и золото, включающий плавку с добавками медьсодержащих и/или железосодержащих материалов, натрийсодержащих флюсов и углеродистого восстановителя, отстаивание и охлаждение расплава до затвердевания, разделение затвердевшего продукта по образовавшимся границам раздела фаз, измельчение выделенной фазы тяжелого сплава в порошок и его переработку как концентрата аффинажного производства, отличающийся тем, что исходные продукты, содержащие халькогениды неблагородных металлов, металлы платиновой группы и золото, перед плавкой обрабатывают раствором азотной кислоты до окислительно-восстановительного потенциала 500-700 мВ, плавке подвергают не растворившийся в азотной кислоте остаток с использованием в качестве медьсодержащих и/или железосодержащих добавок промпродуктов, полученных при гидролитической или цементационной обработке растворов аффинажного производства.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что медьсодержащие и/или железосодержащие материалы добавляют в количестве 50 – 200% от массы не растворившегося в азотной кислоте остатка.