СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ ХАЛЬКОГЕНИДОВ НЕБЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ МЕТАЛЛЫ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ И ЗОЛОТО Российский патент 1998 года по МПК C22B11/02 

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

В аффинажном производстве платиновой группы на переделах пирометаллургического обогащения образуется промпродукт, называемый легким сплавом, представляющий собой сплав халькогенидов, преимущественно селенидов и теллуридов меди, свинца и железа. Этот промпродукт содержит от 1 до 6% МПГ, от 0,1 до 1,0% золота и от 1 до 5% серебра. Переработка данного продукта в гидрометаллургических циклах аффинажного производства сопряжена с большими материальными и трудовыми затратами. Задача извлечения благородных металлов из данного сплава была облегчена, если бы из него можно было выплавлять обогащенную по их содержанию фазу.

Известен способ переработки продукта, подобного легким сплавам аффинажного производства, в котором медно-никелевые штейны (основа штейнов представлена халькогенидами, преимущественно сульфидами меди, никеля и железа) сплавляют с неблагородными элементами, в частности с кремнием или с его сплавами при добавке в шихту углеродистого восстановителя, отстаивают и охлаждают расплав, затвердевшие продукты плавки разделяют по образовавшимся границам раздела и в качестве концентрата благородных металлов отделяют нижний тяжелый слой (Таращук Н. Т. - Цветная металлургия, 1964, N 19, с. 16-17). Данный способ принят в качестве прототипа.

Недостатками прототипного способа при использовании его для переработки легких сплавов аффинажного производства на основе селенидов и теллуридов являются:
относительно низкое извлечение в нижнюю фазу (тяжелый сплав) золота, не превышающее 70%;
необходимость использования дорогостоящих кремния или его сплавов;
высокое содержание кремния в целевом продукте плавки, осложняющее процесс дальнейшей его переработки как концентрата аффинажного производства в гидрометаллургических циклах.

Задача изобретения - устранение отмеченных недостатков прототипного способа переработки продуктов на основе халькогенидов неблагородных металлов, содержащих МПГ и золото.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе переработки продуктов на основе халькогенидов меди, железа, свинца, включающем сплавление с добавками неблагородных элементов и углеродистого восстановителя, отстаивание и охлаждение расплава до затвердевания, разделение затвердевших фаз по образовавшимся границам раздела и выделение в качестве концентрата благородных металлов донного продукта, в качестве добавок, обеспечивающих разделение продуктов плавки, используют одновременно продукты, содержащие металлические сплавы на основе меди и(или) железа, в том числе металлический лом технических изделий на основе меди и(или) железа, содержащий благородные металлы, и соединения натрия (карбонат, сульфит или тиосульфат натрия), а донную фазу (тяжелый сплав) измельчают в порошок, который затем перерабатывают как концентрат аффинажного производства.

Сущность предложенного способа состоит в следующем.

Как показали опыты, восстановительная плавка шихты, содержащей кроме легкого халькогенидного сплава и углеродистого восстановителя также одно или несколько соединений натрия, но не содержащий металлического лома, уже приводит к расслаиванию расплава и выделению в донный слой фазы тяжелого сплава, обогащенного металлами платиновой группы. После отстаивания и охлаждения затвердевшие продукты могут быть легко разделены по образовавшимся границам раздела на донную фазу (тяжелый сплав), которая обогащена по содержанию МПГ и золота, и две верхние легкие фазы, обедненные по содержанию платиновых металлов и золота: вторичный обедненный легкий сплав и шлак.

Установлено, однако что использование добавок только лишь натриевых солей и восстановителя не обеспечивает достаточно высокого извлечения золота в донный тяжелый сплав.

В качестве добавок были опробованы следующие соединения натрия: бисиликат (натриево-силикатное стекло), карбонат, сульфит и тиосульфат натрия. Извлечение в тяжелый сплав МПГ было наименьшим в случае использования добавок натриево-силикатного стекла и возрастало в ряду натриево-силикатное стекло - карбонат натрия - серусодержащие соединения натрия. При этом показатели плавки практически не менялись при замене сульфита натрия на сульфат или тиосульфат натрия.

Установлено, что минимальная величина добавки соединения натрия, при использовании которой наблюдается эффект выделения фазы тяжелого сплава, составляет для бисиликата натрия 10%, для карбоната натрия 7%, для серусодержащих соединений 3%. При этом наилучшие показатели разделения отмечались в том случае, если в шихту вводили одновременно карбонат натрия (от 7 до 15%) и серусодержащие соединения натрия - сульфит или тиосульфат (от 3 до 8%).

Таким образом, по результатам данной серии опытов было установлено, что во всех плавках легкого сплава с добавками только лишь натриевых соединений и восстановителя, извлечение в тяжелый сплав МПГ было существенно выше, чем извлечение золота (т.е. введение в шихту только лишь натриевых солей вызывает концентрирование в тяжелом сплаве платиновых металлов, но не обеспечивает достаточно высокого извлечения золота). Извлечение золота в тяжелый сплав не превысило 75-80%.

Заявляемый способ предусматривает одновременное использование добавок в шихту как натриевых соединений, так и продуктов, содержащих металлические сплавы на основе меди и(или) железа, в том числе металлического лома меди и(или) железа, обладающих высоким сродством по всем халькогенам - компонентам легкого сплава. В результате содержащееся в легких сплавах золото извлекается в донную фазу значительно полнее, что объясняется протеканием процесса, подобного процессам цементации из водных растворов. При этом в тяжелый сплав переходят основные количества золота и платиновых металлов как из исходного легкого сплава, так и из добавок ломов на основе меди или железа.

Выделение фазы тяжелого сплава из первичного халькогенидного легкого сплава возможно и при плавке исходного продукта лишь с медью и железом без добавления в шихту натрийсодержащих флюсов, однако извлечение МПГ и золота при использовании малых добавок металлического лома низко, а при увеличении добавок лома образуется бедный по содержанию благородных металлов и в ряде случаев неизмельчающийся (пластичный) тяжелый сплав.

Оптимальная величина добавки в шихту металлического сплава на основе меди и(или) железа при введении ее одновременно с серусодержащими соединениями натрия находится в пределах от 5 до 20%.

Нижний предел добавок медного и(или) железного сплава, при котором наблюдается эффект повышения извлечения золота в тяжелый сплав, составляет 5%.

Увеличение добавки сплавов на основе меди и(или) железа выше 20% нецелесообразно, так как при этом резко возрастает выход тяжелого сплава за счет разубоживания его неблагородными металлами (снижается кратность обогащения). К тому же тяжелый сплав становится менее хрупким, что затрудняет процедуру его измельчения в порошок.

Кроме донной фазы тяжелого сплава благородных металлов и вторичного (обедненного) легкого сплава в процессе плавки рекомендуемой шихты возможно образование некоторого количества силикатно-натриевого шлака, который (по данным спектрального анализа) платиновых металлов и золота не содержит.

Пример 1. В качестве исходных продуктов использовали:
халькогенидный легкий сплав следующего состава (по PCA, %): Pt 0,7; Pd 3,5; Rh 0,2; Ir 0,2; Ru 0,2; сумма МПГ 4,8; Au 0,7; Pb 3,5; Sb 0,7; Te 9,4; Se 21,9; Cu 12,6; Fe 5,8; Ni 2,5; Sn 0,5.

сплав на основе меди, полученный при разборке и переплавке электронного лома, следующего состава (по ICP, PCA %): Pd 1,94; Au 0,003; Cu 91,1; Fe 1,5.

Составили шихту из 130 г измельченного исходного легкого сплава, 20 г кальцинированной соды, 10 г сульфита натрия, 20 г сплава на основе меди, полученного из электронного лома, и 20 г коксика.

Компоненты шихты перемешали, загрузили в шамотный тигель и поместили в электропечь на плавку. После 60-минутной выдержки при температуре 1250-1300^oС тигель извлекли из печи. После охлаждения из тигля были извлечены три следующих продукта плавки:
30,4 г целевого сплава платиновых металлов и золота при следующем содержании анализируемых элементов (по данным ICP), %: Pt 2,90; Pd 15,60; Rh 0,82; Ir 0,79; Ru 0,80; сумма МПГ 20,91; Au 2,80; Cu 22,8; Fe 1,3;
68,5 г штейноподобного обедненного легкого сплава, содержащего (по данным ICP), %: Pt 0,045; Pd 0,280; Rh 0,015; Ir 0,030; Ru 0,025; сумма МПГ 0,395; Au 0,070; Cu 39,4; Fe 9,2;
56,6 г силикатно-натриевого шлака, не содержащего (по данным спектрального анализа) металлов платиновой группы и золота.

Таким образом, в целевой сплав из исходных продуктов (в том числе из электронного лома) извлечено, %: Pt 95,6; Pd 96,0; Rh 96,2; Ir 92,3; Ru 93,5; сумма МПГ 95,8; Au 94,5.

В штейноподобный обедненный легкий сплав извлечено 78,0% меди и 80,8% железа из содержащихся в исходных продуктах.

После измельчения целевой сплав МПГ и золота может быть запущен на растворение и последующий аффинаж. Другие продукты плавки могут быть переработаны раздельно или отгружены на предприятия свинцово-медного производства.

Пример 2. В качестве исходных продуктов использовали:
халькогенидный легкий сплав следующего состава (по ICP), %: Pt 0,8; Pd 2,5; Rh 0,2; Ir 0,1; Ru 0,3; сумма МПГ 3,9; Au 0,8; Pb 4,1; Sb 0,5; Te 12,4; Se 18,1; Cu 22,6; Fe 4,4; Ni 1,5; Sn 0,5;
лом отслужившего в аффинажном производстве чугунного ковша (в виде стружки), следующего состава (по ICP), %: Fe 92,2; Pt 0,02; Pd 0,1.

Составили шихту из 150 г измельченного исходного легкого сплава, 15 г кальцинированной соды, 10 г тиосульфата натрия, 15 г лома чугунного ковша (в виде стружки) и 10 г коксика.

Компоненты шихты перемешали, загрузили в шамотный тигель и поместили в электропечь на плавку. После 60-минутной выдержки при температуре 1250-1300^oС тигель извлекли из печи. После охлаждения из тигля были извлечены три следующих продукта плавки:
40,2 г целевого сплава платиновых металлов и золота при следующем содержании анализируемых элементов (по данным ICP), %: Pt 2,81; Pd 8,91; Rh 0,70; Ir 0,34; Ru 1,01; сумма МПГ 13,77; Au 2,65; Cu 6,7; Fe 3,7;
93,5 г штейноподобного обедненного легкого сплава, содержащего (по данным ICP), %: Pt 0,077; Pd 0,195; Rh 0,020; Ir 0,013; Ru 0,045; сумма МПГ 0,350; Au 0,142; Cu 33,0; Fe 18,2;
32,3 г силикатно-натриевого шлака, не содержащего (по данным спектрального анализа) металлов платиновой группы и золота.

Таким образом, в целевой сплав из исходных продуктов извлечено, %: Pt 93,9; Pd 95,1; Rh 93,3; Ir 91,1; Ru 90,2; сумма МПГ 94,3; Au 88,8.

В штейноподобный обедненный легкий сплав извлечено 91,0% меди и 83,3% железа из содержащихся в исходных продуктах.

Продукты плавки могут быть переработаны раздельно, как описано в примере 1.

Таким образом, использование изобретения позволяет:
повысить (в сравнении с прототипом) извлечение в целевой продукт металлов платиновой группы и золота из штейноподобных легких сплавов;
перерабатывать различное сырье, в том числе и вторичное, благородных металлов на основе сплавов меди и(или) железа (например, электронный лом или отходы чугунных изделий), переводя при этом медь на 78 - 91%, а железо - более чем на 80% во вторичный обедненный легкий сплав, который может быть измельчен, опробован и либо запущен на дальнейшую переработку с использованием известных методов, либо отгружен на другие соответствующие металлургические предприятия.

Использование: в металлургии благородных металлов, в технологии аффинажа металлов платиновой группы (МПГ). Сущность изобретения: проводят сплавление продуктов на основе халькогенидов неблагородных металлов, содержащих металлы платиновой группы и золото с добавками неблагородных элементов, в том числе с углеродистым восстановителем. Затем ведут отстаивание и охлаждение расплава до затвердевания, разделение затвердевшего продукта по образовавшимся границам раздела фаз и извлечение благородных металлов из донной тяжелой фазы. В качестве добавок к сплаву, содержащему металлы платиновой группы и золото, на основе преимущественно селенидов и телуридов меди, железа и свинца используют одновременно соединения натрия и продукты, содержащие металлические сплавы на основе меди и(или) железа, в том числе лом технических изделий на основе меди и(или) железа, содержащий благородные металлы. Выделенный донный продукт измельчают в порошок, который перерабатывают как концентрат аффинажного производства. При переработке штейноподобных легких сплавов повышается извлечение благородных металлов в целевой продукт. Появляется возможность перерабатывать различное сырье благородных металлов, в том числе и вторичное, на основе сплавов меди и(или) железа, например, электронный лом, отходы чугунных изделий и др. 2 з.п.ф-лы.

1. Способ переработки продуктов на основе халькогенидов неблагородных металлов, содержащих металлы платиновой группы и золото, включающий сплавление с добавками неблагородных элементов, в том числе углеродистого восстановителя, отстаивание и охлаждение расплава до затвердевания, разделение затвердевшего продукта по образовавшимся границам раздела фаз и извлечение благородных металлов из донной тяжелой фазы, отличающийся тем, что в качестве добавок к сплаву, содержащему металлы платиновой группы и золото, на основе преимущественно селенидов и теллуридов меди, железа и свинца, используют одновременно соединения натрия и продукты, содержащие металлические сплавы на основе меди и (или) железа, в том числе лом технических изделий на основе меди и (или) железа, содержащий благородные металлы, выделенную донную фазу измельчают в порошок, порошок донной фазы перерабатывают как концентрат аффинажного производства. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соединений натрия используют карбонат натрия, сульфит натрия или тиосульфат натрия. 3. Способ по п.1 и 2, отличающийся тем, что величина добавок при сплавлении составляет, % от массы шихты:
Карбонат натрия - 7 - 15
Сульфит (или тиосульфата) натрия - 3 - 10
Металлический сплав на основе меди и (или) железа - 5 - 20о