Патент на изобретение №2376395

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТА ПЫЛИ АФФИНАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для переработки отходов аффинажного производства, в частности для переработки пылевозгонов или водонерастворимых остатков пылевозгонов, являющихся концентратом пыли аффинажного производства. Способ переработки концентрата пыли аффинажного производства включает выщелачивание в растворе каустической соды, отделение нерастворившегося остатка от щелочного раствора, плавку нерастворившегося остатка с добавками и измельчение. После плавки и измельчения осуществляют переработку полученного при плавке донного тяжелого сплава как концентрата аффинажного производства. Перед выщелачиванием в растворе каустической соды исходный продукт распульповывают в воде. Полученную пульпу подкисляют добавлением кислоты до установления значения pH 1-2 и подвергают цементационной обработке добавлением порошка железа. Технический результат изобретения заключается в сокращении количества благородных металлов, переходящих в щелочной раствор на стадии выщелачивания КПАП в каустической соде, что позволяет повысить прямое извлечение благородных металлов.

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

На аффинажных предприятиях неизбежно образуются различные нецелевые продукты и отходы, содержащие МПГ, серебро, золото, в частности такие как пылевозгоны и водонерастворимые остатки пылевозгонов, получаемые при зачистке пылегазового тоннеля и электрофильтров (т.н. концентрат пыли аффинажного производства).

Характерной особенностью как пылевозгонов, так и концентрата пыли аффинажного производства (КПАП), является то, что их основа представлена большим числом различных химических элементов и их соединений, главным образом легколетучими халькогенидами неблагородных металлов, хлоридами аммония и серебра, свинцом, сажистым углеродом. Данный промпродукт содержит от 0,5 до 3% МПГ (в сумме), от 0,05 до 0,3% золота, от 3 до 15% серебра, от 10 до 25% свинца, от 4 до 8% селена, от 4 до 10% теллура, от 2 до 4% мышьяка. Переработка пылевозгонов или КПАП представляет значительные трудности и сопряжена с большими материальными и трудовыми затратами.

Из общедоступной литературы известно, что переработка пылевозгонов может осуществляться пирометаллургическим путем – плавкой шихты, содержащей в качестве флюсов соду, буру, стекло и в некоторых случаях уголь, а в качестве коллектора благородных металлов применяют медь [Основы металлургии. Т. 5. – М.: Металлургия, 1968, с.316].

К недостаткам данного способа-аналога при его использовании для переработки концентрата пыли аффинажного производства (КПАП), содержащего наряду с БМ значительные количества халькогенидов неблагородных металлов, следует отнести:

– образование при плавке больших количеств вторичных пылевозгонов, обогащенных легколетучими халькогенидами, содержащих БМ и нуждающихся в переработке;

– переход халькогенидов при плавке в целевые сплавы БМ, что увеличивает их массу, расход реагентов и трудозатраты на аффинаж.

Известен способ переработки продуктов, содержащих халькогениды неблагородных металлов, свинец, металлы платиновой группы, золото и серебро, разработанный специально для переработки концентрата пыли аффинажного производства.

Согласно этому способу концентрат пыли аффинажного производства выщелачивают в растворе каустической соды, отделяют нерастворившийся остаток от щелочного раствора и осуществляют плавку нерастворившегося остатка при добавлении флюсов и промпродуктов аффинажа с получением донного тяжелого сплава, донный тяжелый сплав измельчают и перерабатывают как концентрат аффинажного производства. [Патент РФ 2291212, Ефимов В.Н., Темеров С.Л., Москалев А.В., Чуркин В.А., Губин М.В. – БИ 1, 2007 г.]. Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят в качестве прототипа.

Использование способа-прототипа для переработки концентрата пыли аффинажного производства (КПАП) наряду с рядом положительных особенностей сопряжено со следующими негативными последствиями.

При выщелачивании КПАП (который практически всегда содержит некоторое количество хлорида аммония) в растворе каустической соды происходит образование растворимых в воде и устойчивых в щелочной среде аминокомплексов благородных металлов (БМ). В результате этого в щелочной раствор из исходного продукта переходят не только большая часть халькогенов и мышьяка, но и некоторое, относительно небольшое количество (до 200 мг/л) благородных металлов (БМ), что значительно осложняет и удорожает последующие операции по обезблагораживанию полученных растворов.

Технический результат заключается в сокращении количества БМ, переходящих в щелочной раствор при переработке КПАП.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что концентрат пыли аффинажного производства распульповывают в воде, пульпу подкисляют добавлением кислоты до установления значения pH 1-2, подвергают цементационной обработке добавлением порошка железа, затем выщелачивают в растворе каустической соды, отделяют нерастворившийся остаток от щелочного раствора и осуществляют плавку нерастворившегося остатка при добавлении флюсов и промпродуктов аффинажа с получением донного тяжелого сплава, донный тяжелый сплав измельчают и перерабатывают как концентрат аффинажного производства.

Сущность способа состоит в восстановлении БМ из растворимых в воде аминокомплексов в процессе цементации порошком железа.

Использование предлагаемого способа позволяет значительно снизить количество БМ, переходящих в щелочной раствор при переработке КПАП, повысить прямое извлечение БМ в нерастворившийся остаток и сократить затраты на обезблагораживание щелочных растворов.

Пример использования способа

Взяли 150 г влажного (W=35,7%) концентрата пыли аффинажного производства (КПАП). По данным анализа исходный продукт (по сухой массе) содержал, мас.%: Pt – 0,676; Pd – 1,031; Rh – 0,02; Ir – 0,008; Ru – 0,314; МПГ (в сумме) – 2,053%; Au – 0,254; Ag – 14,69; Te – 4,62; Se – 4,89; Sn – 9,07; As – 2,36; Pb – 24,9.

Исходный продукт распульповали в 300 мл воды, подкислили серной кислотой до установления значения pH 1-2, нагрели пульпу до 80°С и отцементировали железным порошком до установления значения ОВП=+90 мВ (расход порошка железа составил 2 г). В полученную пульпу добавили 88 мл каустической соды (d=1,457 г/см³) и подвергли выщелачиванию в щелочном растворе при перемешивании и температуре 80-90°С в течение 1 ч, после чего отделили фильтрацией щелочной раствор от нерастворившегося остатка. При этом было получено два продукта: щелочной раствор в количестве 365 мл и нерастворившийся остаток. Выход последнего составил 138,7 г (W=46,5%) или 76,9% от запущенного на выщелачивание исходного продукта. По данным анализа содержание БМ в н.о. составило, %: Pt – 0,873; Pd – 1,338; Rh – 0,03; Ir – 0,01; Ru – 0,406; Au – 0,321; Ag – 19,1%. Таким образом, содержание МПГ, золота и серебра (в сумме) возросло и составило 22,078%, что в 1,3 раза больше, чем было в исходном материале до выщелачивания.

В раствор каустической соды из исходного продукта перешли неблагородные элементы. Их концентрация в растворе по результатам анализа составила, г/л: Те – 5,72; Se – 7,11; Sn – 4,09; As – 4,79; Pb – 10,39. Таким образом, в раствор из исходного продукта перешло 46,5% теллура, 54,5% селена, 17,0% олова, 75,9% мышьяка и 14,9% свинца. Более 99,9% МПГ, золота и серебра остались в нерастворившемся остатке. В щелочном растворе обнаружено 28,0 мг/л МПГ (в сумме) и 20,0 мг/л серебра.

Второй, полученный фильтрацией пульпы продукт – нерастворившийся остаток, – подвергли плавке при добавлении флюсов и промпродуктов аффинажа.

Для этого нерастворившийся остаток (74,2 г по сухой массе) смешали с добавкой промпродукта аффинажного производства и флюсами. Промпродукт аффинажного производства (т.н. цементат) взяли в количестве 100% от массы нерастворившегося остатка (т.е. 74,2 г), флюсы – силикатно-натриевое стекло – в количестве 15% от массы шихты, кальцинированную соду – 7,5% от массы шихты, коксик – в количестве 3,7% от массы шихты. Общая масса шихты составила 200,9 г.

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 1300°С. По окончании плавки тигель выгрузили из печи.

После охлаждения расплава из тигля извлекли затвердевший продукт, который разделили по образовавшимся границам раздела фаз. При этом были получены следующие три продукта плавки:

– 9,9 г донного тяжелого сплава платиновых металлов и золота, содержащего (по данным ICP) 39,3% МПГ и золота (в сумме);

– 47,2 г штейноподобного легкого сплава;

– 81,3 г силикатно-натриевого шлака, не содержащего (по данным спектрального анализа) металлов платиновой группы и золота.

Штейноподобный легкий сплав может быть подвергнут азотнокислому выщелачиванию неблагородных примесей и доизвлечению благородных металлов с использованием известных методов.

Донный тяжелый сплав БМ обладает достаточной хрупкостью, его измельчают в порошок и перерабатывают как концентрат аффинажного производства известными методами.

Необходимо отметить, что в параллельном опыте, при выщелачивании навески этой же партии КПАП в растворе каустической соды по способу-прототипу, т.е. без цементационной обработки пульпы порошком железа получен щелочной раствор, содержащий 191,0 мг/л МПГ (в сумме) и 75,0 мг/л серебра, что значительно уступает показателям, достигнутым по заявляемому способу.

Формула изобретения

Способ переработки концентрата пыли аффинажного производства, в котором исходный продукт распульповывают в воде, пульпу подкисляют добавлением кислоты до установления значения pH 1-2, подвергают цементационной обработке добавлением порошка железа, затем выщелачивают в растворе каустической соды, отделяют нерастворившийся остаток от щелочного раствора и осуществляют плавку нерастворившегося остатка при добавлении флюсов и промпродуктов аффинажа с получением донного тяжелого сплава, его измельчение и переработку как концентрата аффинажного производства.