СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ, СОДЕРЖАЩЕГО БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ (БМ), С УТИЛИЗАЦИЕЙ ГАЗОВ Российский патент 2000 года по МПК C22B11/00 C22B1/04 C22B3/06 

Изобретение относится к области переработки сырья, содержащего благородные металлы, к которому относятся концентраты сульфидных руд, пиритовые концентраты, отходы космической и электронной техники, катализаторы, различные шламы и др., с утилизацией образующихся при этом газов.

Известен способ извлечения золота из пиритного концентрата по схеме, включающей окислительно-сульфатизирующий обжиг с использованием обжиговых газов - оксида серы (IV) для производства серной кислоты, выщелачивание огарка в воде для удаления воднорастворимых сульфатов железа и цветных металлов и цианирование остатка водного выщелачивания огарка. Извлечение золота по этому способу составляет 85-86%. Серную кислоту из оксида серы (IV) получают по классической схеме катализного окисления или нитрозным способом [1].

Недостатками этого способа являются: применение громоздкого окислительно-сульфатизирующего обжига, при котором значительная часть железа и цветных металлов остается в огарке в форме окислов; водное выщелачивание сульфатов из огарков, при котором окислы остаются в огарке; использование для извлечения золота цианидов, относящихся к классу наиболее опасных сильнодействующих ядовитых веществ практически мгновенного действия; образование жидких цианосодержащих отходов, подлежащих затратному обезвреживанию до ПДК; низкий коэффициент извлечения золота.

Известен способ извлечения золота из золотосодержащих концентратов, путем сульфатизирующего обжига и выщелачивания огарков разбавленной серной кислотой для извлечения меди и цинка и обработки их раствором солей для удаления свинца. Газы направляют на получение серной кислоты по классической схеме, а золото из выщелаченных огарков извлекают цианированием [2, ближайший аналог].

Недостатками этого способа являются: применение громоздкого сульфатизирующего обжига, не обеспечивающего полного перевода железа и цветных металлов в сульфаты; использование для извлечения золота цианидов, относящихся к числу наиболее опасных сильнодействующих ядовитых веществ; образование циансодержащих жидких отходов, подлежащих затратному обезвреживанию до ПДК.

Техническим результатом изобретения является повышение технологической, экономической и экологической эффективности процесса извлечения благородных металлов из содержащего их сырья с утилизацией образующихся при этом газов.

Указанный результат достигается тем, что в способе переработки сырья, содержащего благородные металлы с утилизацией газов, включающем окислительный обжиг сульфидных материалов, использование образующих газов для производства серной кислоты, кислотное выщелачивание примесей из огарков, извлечение благородных металлов из остатка кислотного выщелачивания, согласно изобретению кислотное выщелачивание примесей из огарков ведут раствором серной кислоты, полученной из обжиговых газов, а извлечение благородных металлов осуществляют обработкой остатка выщелачивания "Царской водкой" с переводом их в раствор, а серебро в осадок в виде AgCl, причем, образующиеся нитрозные газы обрабатывают кислородом воздуха и перекисью водорода с образованием азотной кислоты, которую направляют в составе "Царской водки" на извлечение благородных металлов, а серную кислоту получают путем пропускания газов, образующихся при окислительном обжиге, через раствор перекиси водорода, кислотное же выщелачивание примесей осуществляют с введением обогащенных техногенных отходов, содержащих благородные металлы.

Сущность способа заключается в том, что перед основной операцией перевода драгоценных металлов в раствор содержащее их сырье подвергают глубокому пирохимическому и механическому обогащению для получения остатка с высоким содержанием этих металлов. С этой целью концентраты сульфидного сырья (пиритные концентраты, концентраты сульфидных руд) направляют на окислительный обжиг, а содержащие драгоценные металлы (золото, платину), техногенные отходы (детали и агрегаты космической техники, радиоэлектронной промышленности, приборов и др. ) подвергают механическому обогащению (ручная разборка) с получением глубоко обогащенного продукта. Огарки и продукт обогащения техногенных отходов подвергают выщелачивают раствором серной кислоты для удаления сопутствующих компонентов - железа, меди, цинка, никеля. Обжиговые газы пропускают через раствор перекиси водорода и получают серную кислоту:
SO₂+H₂O₂=H₂SO₄
Полученную серную кислоту используют при выщелачивании огарков и продуктов обогащения техногенных отходов. Образующиеся при этом растворы сульфатов цветных металлов направляют на дальнейшую переработку, если концентрация этих металлов в них представляет промышленный интерес.

При окислении оксида серы (IV) образуется такое количество серной кислоты, которого достаточно и для выщелачивания продукта обогащения техногенных отходов по составу близких к составу огарков. На стадии выщелачивания сульфидные огарки и обогащенные техногенные отходы могут обрабатываться раствором серной кислоты совместно.

Извлечение благородных металлов из остатков после сернокислого выщелачивания ведут обработкой их "Царской водкой", в результате чего золото и металлы платиновой группы переходят в раствор, а серебро выпадает в осадок, в виде AgCl, который отфильтровывают и направляют на переработку для получения металла:
Au+HNO₃+3HCl=AuCl₃+NO|+2H₂O;
3Pt+4HNO₃+12HCl=3PtCl₄+4NO|+8H₂O;
2Ag+2HCl=2AgCl|+H₂|
Из фильтрата извлекают золото и металлы платиновой группы.

Выделяющиеся при обработке "Царской водкой" оксиды азота окисляют до кислотообразующего оксида (V), пропуская их в смеси с воздухом через раствор перекиси водорода:
2NO+O₂=2NO₂;
NO+H₂O₂=NO₂+H₂O;
2NO₂+H₂O₂=2HNO₃
Оксид азота (V) растворяется в воде и образует азотную кислоту, которая может быть использована для приготовления "Царской водки" и для других целей.

Принципиальная технологическая схема процесса показана на чертеже. Согласно этой схеме, содержащий благородные металлы обогащенный сульфидный материал направляют в обжиговую печь 1, где его обжигают при температуре 500-600^oC.

Образующийся оксид серы (IV) собирают захватывающим устройством и направляют в реактор-диспергатор 2, заполненный перекисью водорода. На дне реактора устанавливают диспергатор, с помощью которого оксид серы (IV) диспергируется для наиболее полного окисления до оксида серы (VI), растворяющегося в воде, в которой была растворена перекись водорода. Образуется серная кислота, направляемая из реактора-диспергатора на выщелачивание огарков, техногенного материала или их смеси в реакторе 3. По окончании выщелачивания остаток отфильтровывают и направляют в реактор 4, где его обрабатывают "Царской водкой" для перевода в раствор благородных металлов. Фильтрат же из реактора 3 направляют на дальнейшую переработку, если содержание какого-либо полезного компонента или нескольких компонентов в нем представляет промышленный интерес. В ином случае его направляют на обезвреживание и сброс. Остаток после обработки "Царской водкой", содержащий в основном хлорид серебра, отфильтровывают и направляют на извлечение металла, а из фильтра извлекают другие благородные металлы (золото, платину). Оксид азота (II) и водород собирают захватывающим устройством и направляют в реактор-барботер 5, также заполненный раствором перекиси водорода, где он окисляется до оксида (V), который растворяется в воде и образует азотную кислоту. Эта кислота может быть использована для приготовления "Царской водки" и для других целей.

Как видно из рассмотренной схемы, ни на одной стадии процесса в окружающую среду не поступают никакие газообразные или жидкие отходы. Наиболее опасные газообразные продукты полностью утилизируются. В этом и состоит экологический эффект изобретения. Технологический и экономический эффекты заключаются в простоте применяемого оборудования и аппаратов, в отсутствии этапов применения высокого давления, в использовании в процессе образующихся в ходе его серной и азотной кислот.

На чертеже показана схема способа переработки сырья, содержащего благородные металлы, с утилизацией газов, где 1 - обжиговая печь, 2 - реактор-диспергатор для SO₂, 3 -реактор кислотной обработки огарков, 4 - реактор для обработки твердого продукта выщелачивания "Царской водкой", 5 - реактор-диспергатор для NO.

Источники информации
1. Свистунов Н.В. и Македонова Л.Н. Извлечение золота из пиритного концентрата цианированием. Изв. ВУЗов. Цв. металлургия, 1982, N 5, 55-57. РЖ Металлургия 2Г 327, 1982.

2. Zhany Wenge, Ge Weixnn, Ma Zhongbai. Обжиг и выщелачивание золотосодержащих концентратов вместе с комплексными сульфидами металлов, Nonferrous Metals, 1984, N 3, 68-77 РЖ Металлургия N 4Г 298, 1985 г.

Способ может быть использован при совместной или раздельной переработке концентратов сульфидных руд и техногенных отходов, содержащих благородные металлы, - золото, серебро, платину и др. на основе окислительного обжига, применения "Царской водки" и перекиси водорода. Выделяющиеся при этом газы - оксид серы (IV) и оксиды азота используют для получения серной и азотной кислот, которые в свою очередь применяются в процессе, исключая тем самым завоз их со стороны. Способ позволяет исключить воздействие газов и жидких отходов на окружающую среду, повысить технологичность и эффективность процесса. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ переработки сырья, содержащего благородные металлы, с утилизацией газов, включающий окислительный обжиг сульфидных материалов, использование образующихся газов для производства серной кислоты, кислотное выщелачивание примесей из огарков, извлечение благородных металлов из остатка кислотного выщелачивания, отличающийся тем, что кислотное выщелачивание примесей из огарков ведут раствором серной кислоты, полученной из обжиговых газов, а извлечение благородных металлов осуществляют обработкой остатка выщелачивания "Царской водкой" с переводом их в раствор, а серебра - в осадок в виде AgCl, причем образующиеся нитрозные газы обрабатывают кислородом воздуха и перекисью водорода с образованием азотной кислоты, которую направляют в составе "Царской водки" на извлечение благородных металлов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что серную кислоту получают путем пропускания газов, образующихся при окислительном обжиге, через раствор перекиси водорода. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что кислотное выщелачивание примесей осуществляют с введением обогащенных техногенных отходов, содержащих благородные металлы.