СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТА БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1997 года по МПК C22B11/00 

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

Переработка сырья в аффинажном производстве МПГ включает операции растворения МПГ с получением хлоридного раствора. Индивидуальные платина и палладий и большинство их соединений с неблагородными элементами относительно легко растворяются в смеси соляной и азотной кислот (царской водке). Родий, иридий и рутений можно перевести в раствор только превратив их предварительно в соединения с определенными неблагородными элементами или твердые растворы на основе платины и палладия. Выбор метода растворения МПГ из сырья (выщелачивание непосредственно исходного продукта или использования предварительных операций активации термообработкой с добавками) зависит от его состава. В зависимости от способности сырья образовывать растворы МПГ при выщелачивании в хлоридных средах в присутствии окислителя его можно классифицировать на две группы: активную и упорную.

Концентраты благородных металлов, в которых палладий находится в форме кислородных соединений (оксидов) на фоне кремнезема относятся к разряду упорных для растворения, поскольку оксид палладия в хлоридных средах растворяется в незначительной степени. Так при выщелачивании в царской водке таких концентратов в раствор переходит не более 60% палладия. Очевидно, что для достижения полноты перевода палладия в раствор, в данном случае требуется использовать более сложные способы переработки.

Для переработки упорных концентратов, в частности шлиховой платины, известен способ, включающий стадийное выщелачивание: вначале непосредственно исходного продукта в царской водке и отделение нерастворимого остатка, затем
шихтование нерастворимого остатка с перекисью бария, термообработку шихты до образования спека, выщелачивание спека в соляной кислоте.

Цель изобретения высокое извлечение всех МПГ в раствор.

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки концентрата благородных металлов, включающий приготовление шихты, термообработку шихты с получением спека, измельчение спека, выщелачивание его в растворе соляной кислоты с последующим отделением раствора от нерастворившегося остатка фильтрацией.

0предложенный способ отличается от известного тем, что переработке подвергают концентрат благородных металлов на основе оксидов кремния и палладия, приготовление шихты проводят путем смешивания исходного материала с углеродсодержащим восстановителем, термообработку с получением спека ведут при 600 900^oC, а выщелачивание измельченного спека соляной кислотой проводят при подаче газообразного хлора.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что в процессе прокаливания в присутствии восстановителя происходит практически полное восстановление химически пассивных по отношению к процессам хлорирования оксидов палладия до активных состояний металла или карбидов. Как показали специальные лабораторные опыты, образование химически активных фаз палладия происходит при использовании интервала температур 600 900^oC и такой продолжительности термообработки, которая достаточна для превращения исходной порошкообразной шихты в состояние спека. Достижение продуктом прокаливания состояния спека является в данном случае необходимым и достаточным признаком завершенности процессов образования химически активных фаз палладия при прокаливании. Спеченное состояние прокаленного продукта обеспечивает предотвращение вторичного окисления металлического палладия кислородом воздуха при охлаждении на воздухе и большую окристаллизованность кремнезема, что способствует ускорению фильтрации раствора при отделении нерастворившегося остатка из пульпы последующей операции гидрохлорирования. Способ предполагает запуск на операцию гидрохлорирования как непосредственно крупнокускового спека, так и спека, предварительно измельченного в порошок. Введение операции измельчения спека целесообразно для интенсификации и упрощения аппаратурного оформления процесса хлорирования.

Прокаливание шихты в предлагаемом способе может быть осуществлено в печах различного типа, позволяющих развивать температуру 600 900^oC. Однако из соображений ресурсосбережения предпочтительно использовать в данном случае индукционный нагрев при загрузке прокаливаемой шихты в графитсодержащие тигли, что само по себе является новым, не вытекающим из современного уровня техники.

Пример 1. Взяли 20 г концентрата платиновых металлов, содержащего оксидные соединения палладия и кремнезем. Исходный концентрат содержит, платины 4,2; палладия 31,9; родия 0,9; иридия 0,31; рутения 0,38; золота 1,65; серебра 5,2.

Концентрат смешали с 1 г коксика, приготовленную шихту поместили в шамотовый тигель и выдержали в шахтной электропередачи при температуре 800^oC в течение 1 ч. Из тигля выгрузили 17,65 г спеченного прокаленного материала, который хлорировали газообразным хлором в растворе соляной кислоты до потенциала 1050 мВ.

Пульпу отфильтровали, нерастворимый остаток промыли соляной кислотой.

Получили: 100 мл раствора0, содержащего, г/л: платины 8,3; палладия - 63,1; родия 0,9; иридия 0,25; рутения 0,4; золота 3,33 и 8,9 г нерастворимого остатка прокаленного концентрата МПГ 8,9 г, который содержал, по данным спектрального анализа, платины следы; палладия 0,8; родия - 1,0; иридия 0,4; рутения 0,4; золота не обнаружено.

Таким образом, извлечение в раствор на операции гидрохлорирования прокаленного концентрата составило, Pt 99,5; Pd 98,9; Rh 50; Ir 41; Ru 53; Au 99,5%
Полученный нерастворимый остаток (НО спека) смешивали с другими промпродуктами аффинажа и флюсами, в расчете на получение шихты следующего состава, мас.

НО прокаленного концентрата МПГ 30
НО магнезитовой футеровки 35
Зола печей сжигания 15
Сода кальцинированная 10
Оксид кальция (известь "пушонка") 5
Коксик 5
Приготовленную шихту поместили в шамотный тигель и проплавили в шахтной электропечи при температуре 1300^oC в течение 30 мин.

При плавке получили целевой продукт королек тяжелого сплава массой 9,45 г, содержащий 24,5% платиновых металлов и золота в сумме и шлак массой 11,9 г, содержащий из благородных металлов лишь 0,8% палладия. Извлечение МПН из шихты в целевой сплав при плавке составило 95,9% Сплав МПГ пригоден для извлечения из него МПГ известными способами.

Пример 2. Исходный продукт концентрат содержал, мас. платины 3,8; палладия 20,3; золота 3,5. По данным рентгенографического анализа основные фазы в концентрате оксид палладия (PdO) и кремнезем.

Концентрат указанного состава порциями по 50 55 кг в смеси с добавкой 2 2,5 кг древесных опилок загружали в графитовый или графитошамотовый тигли индукционной установки с двумя печами (мощность до 200 Квт, частота тока 800
100 Гц, емкость тиглей 50 80 л). Шихту нагревали при помощи, подводимой к индуктору, в пределах 40 60 кВт до получения спека. Наступление спеченного состояния определяли периодической пробой на прочность продукта термообработки при протыкании его ломиком. Продолжительность термообработки от начала подачи напряжения на индуктор до образования спека составила 2 3 ч. Температура в печи при достижении шихтой состояния спека была 800 850^oC. Спеченный продукт с помощью ручных скребков выгружали из тиглей в металлические лодочки.

Всего указанным способом термообработали 690 кг концентрата. Масса спека составила 610 кг.

После измельчения в шаровой мельнице спек порциями по 150 155 кг хлорировали в титановом реакторе в растворе соляной кислоты (Т:Ж 1:3) газообразным хлором до достижения потенциала 1050 мВ (относительно хлор-серебряного электрода сравнения). Полученную пульпу профилировали, нерастворимый остаток промыли на фильтре раствором соляной кислоты, продукты проанализировали на содержание платиновых металлов.

Было получено 1500 л раствора, содержащего 17,3 г/л платины и 91,6 г/л палладия.

Нерастворимый остаток (210 кг по сухой массе) по данным спектрального анализа содержал, мас. платины следы, Pd 1,25, Au следы.

Таким образом, в раствор извлечено 98,1% палладия и более 99% платины и золота. Раствор был направлен на селективное извлечение золота и платиновых металлов с использованием известных способов.

Полученный нерастворимый остаток переработали с использованием отражательной топливной печи аналогично тому, как это описано в примере 1.

Использование: касается способа переработки концентрата благородных металлов на основе из оксидов кремния и палладия и может быть использован в технологии аффинажа металлов платиновой группы. Сущность изобретения: перед растворением концентрат, содержащий оксидные соединения палладия и кремнезем, шихтуют с углеродсодержащим восстановителем, шихту нагревают до получения спека, спек хлорируют в растворе соляной кислоты. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ переработки концентрата благородных металлов, включающий приготовление шихты, термообработку шихты с получением спека, измельчение спека, выщелачивание его в растворе соляной кислоты с последующим отделением раствора от нерастворившегося остатка фильтрацией, отличающийся тем, что переработке подвергают концентрат благородных металлов на основе оксидов кремния и палладия, приготовление шихты проводят путем смешивания исходного материала с углеродсодержащим восстановителем, термообработку с получением спека ведут при 600 900^oС, а выщелачивание измельченного спека соляной кислотой проводят при подаче газообразного хлора. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку шихты с получением спека проводят в индукционной печи при загрузке шихты в графитсодержащее тигли.