СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕЛЕКТИВНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2004 года по МПК C22B11/00 C22B7/00 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения селективных концентратов из анодных шламов электрорафинирования никеля, содержащих металлы платиновой группы.

Все известные способы получения селективных концентратов ориентированы на совместное концентрирование наряду с платиной и золотом также и палладия.

Известен способ получения селективных концентратов благородных металлов из шламов электролиза меди и никеля (И.Д. Резник, Никель, т.3, М., OOO “Наука и технологии”, 2003, с.576 и 577), включающий окислительно-сульфатизирующий обжиг, выщелачивание огарка в серной кислоте при температуре 80-90°С для отделения никеля, меди и железа. Выщелоченный огарок направляют на восстановительную плавку и отливку анодов, которые подвергают электролитическому растворению. В результате получают шлам, являющийся первым платиновый концентратом, второй платиновый концентрат в виде медной губки и электролит, из которого также извлекают платиноиды,

Схема отличается большим количеством операций и не позволяет выделить палладий в самостоятельный концентрат.

Наиболее близким является способ получения селективных концентратов из шламов электрорафинирования никеля (А.с. СССР №389158, МКИ С 22 В 7/00), предполагающий, в том числе, и выделение палладия в отдельный концентрат. По этому методу электролитные шламы сульфатизируются в две стадии с водным выщелачиванием и фильтрацией после каждой стадии, причем первую стадию осуществляют при температуре 150-200°С, обеспечивающей избирательное извлечение в раствор цветных металлов, а на второй температура поддерживается в интервале 210-350°С, при этом за 4-6 часов при введении в пульпу сульфатизации сульфатов щелочных металлов обеспечивается перевод в раствор спутников платины. При температурах свыше 300°С в раствор на 90-98% переходит палладий, для выделения которого вводят сульфат закиси железа при его расходе около 200% от стехиометрически необходимого. Получаемый палладиевый концентрат содержит 92-95% палладия.

Наиболее оптимальным с точки зрения последующего аффинажа является получение палладия в виде самостоятельного концентрата, однако выбранный в качестве прототипа способ обеспечивает получение палладиевого концентрата только при температуре сульфатизации 300°С и выше и времени процесса 4-6 часов. При столь высоких температурах наблюдается увеличение давления паров серной кислоты над ее растворами в течение длительного времени, что приводит к увеличению расхода реагентов, ухудшению условий труда.

Задачей изобретения является выделение селективных концентратов из шламов электролиза никеля. Техническим результатом, достигаемым изобретением, является получение селективных концентратов, в том числе и концентрата палладия, при снижении негативных явлений, связанных с испарением серной кислоты.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе получения селективных концентратов из шламов электрорафинирования никеля методом двухстадийной сульфатизации серной кислотой с выщелачиванием водой и отделением твердой фазы (кека) после каждой сульфатизации первая стадия проводится при температурах 150-200°С, а вторая при температурах, обеспечивающих концентрирование платины и золота в кеке и перевод в раствор металлов-спутников платины и палладия, восстановление палладия из раствора второй стадии сульфатизации с последующим выделением металлов-спутников платины, согласно изобретению, вторую стадию сульфатизации проводят при температуре 240-300°С в течение 1,5-3 часов с последующей репульпацией кека в сернокислом растворе с концентрацией 180-250 г/дм³, а в качестве восстановителя при осаждении палладия используют низкомолекулярные органические соединения или растворимые неорганические восстановители, имеющие нормальный окислительно-восстановительный потенциал в сернокислой среде 0,6-0,85 В по отношению к водородному электроду.

Оптимальная температура второй стадии сульфатизации составляет 250-280°С.

В качестве органического восстановителя, в частности, могут быть использованы такие низкомолекулярные органические соединения, как этиловый или пропиловый спирт, этиленгликоль, паральдегид, вводимые в количестве 100-150% от теоретически необходимого для осаждения палладия.

Условия второй стадии сульфатизации, приведенные в прототипе (температура, время), направлены на максимальный перевод в растворимую форму металлов-спутников платины. Добавка щелочного реагента на второй стадии сульфатизации способствует переходу металлов-спутников в раствор в виде стабильных комплексов, однако при этом несколько снижается переход в раствор палладия. Извлечение палладия в раствор по прототипу происходит только при температуре сульфатизации 300°С и выше и при времени обработки не менее 4 часов. Проведенными исследованиями установлено, что при осуществлении второй стадии в более мягких условиях и без введения щелочного реагента, а именно при температуре 240-300°С (преимущественно 250-280°С), можно за 1,5-3 часа перевести в растворимую форму до 90-99% металлов-спутников платины и до 80-90% палладия, серебро и селен. При этом платина и золото концентрируются в нерастворимом остатке сульфатизации. Не полностью перешедшие в раствор палладий и металлы-спутники доизвлекаются при репульпации кека второй стадии в сернокислом растворе с концентрацией 180-250 г/дм³. Заявленный диапазон концентраций обеспечивает необходимые показатели извлечения металлов-спутников и палладия в раствор. Полученный при выщелачивании сульфатный раствор представляет собой многокомпонентную систему с различными окислительно-восстановительными потенциалами элементов. В полученном растворе окислительно-восстановительный потенциал системы Ag₂SO₄/Ag равен 0,65 В, системы Н₂SеО₃/Sе - 0,74 В, что значительно ниже потенциала системы Pd²⁺/Pd. В этих условиях палладий может быть селективно осажден растворимыми неорганическими восстановителями, имеющими потенциал 0,6-0,85 В. При использовании низкомолекулярных органических восстановителей возможно использование также восстановителей с более низким окислительно-восстановительный потенциалом, поскольку даже в присутствии избытка восстановителя серебро, селен и металлы-спутники соосаждаются с палладием незначительно, а наличие органики в растворе не влияет на последующее выделение металлов. Серебро может быть выделено из раствора выщелачивания после второй стадии сульфатизации в виде хлорида серебра известным способом. Платина и золото концентрируются в нерастворимом остатке. Из раствора, полученного после отделения палладия, может быть известными способами выделен концентрат металлов-спутников. Таким образом, предложенные режимы позволяют получить необходимую номенклатуру концентратов при сохранении всех показателей по извлечению, устранив при этом явления, связанные с использованием серной кислоты при высоких температурах в течение длительного времени.

Эксперименты по получению селективных концентратов в условиях прототипа и заявляемого способа проводились в лабораторном масштабе на шламах цеха электрорафинирования никеля, имеющих следующий состав, %: Pt 0,40; Pd 2,21; Au 0,07; Rh 0,063. На первой стадии сульфатизации шламы подвергались обработке серной кислотой с концентрацией 700-800 г/дм³ при температуре 160-180°С в течение 4 часов при Т:Ж=1:2. Сульфатизационная масса разбавлялась водой до концентрации серной кислоты 200-250 г/дм³, после чего осуществлялось разделение раствора и кека первой стадии. Кек первой стадии сульфатизации содержал, %: Pt 1,74; Pd 9,5; Au 0,31; Rh 0,27; Ag 2,26; Se 2,24; Те 1,0, он подавался на вторую стадию сульфатизации. Условия второй стадии сульфатизации были различны в условиях прототипа и заявляемого способа.

При проведении сравнительных опытов в условиях прототипа (таблица 1) в пульпу второй стадии сульфатизации вводился сульфат калия в количестве 10-20% К₂SO₄ от массы кека и сульфатизация велась при температурах 210-300°С в течение 4-6 часов. Пульпу выщелачивали в воде при температуре 80°С в течение 1 часа, в пульпу выщелачивания был введен сульфат железа (II) из расчета 2 моля на 1 моль палладия. Как видно из таблицы 1, проведение опытов в условиях прототипа при температурах 210-300°С обеспечивает при незначительном содержании металлов-спутников в кеке второй стадии сульфатизации присутствие в нем палладия, при температуре свыше 300°С происходит его переход в растворимую форму и содержание его в кеке снижается, но при этом происходит увеличение давления паров серной кислоты.

В условиях разработанного способа (таблицы 2 и 3) вторую стадию сульфатизации проводили при температурах 250-305°С в течение 1,5-3 часов, полученную пульпу разбавляли до концентрации серной кислоты 180-250 г/дм³ и проводили репульпацию в течение 1 часа при температуре 80°С. Далее пульпу подвергали выщелачиванию водой, кек отделяли от жидкой фазы и анализировали на содержание платиновых металлов. В раствор вводился восстановитель, в качестве которого были опробованы: органический - этиловый спирт, неорганический - сульфат железа (II) с Е°=0,771 В. Осадок, представляющий собой концентрат палладия, содержание которого составляло 90-95%, отделялся от раствора. Раствор содержал, г/дм³: Rh 0,2-0,4; Ru 0,1-0,2; Ir 0,04-0,08. Расход восстановителя составил 150% от требуемого для осаждения палладия. Извлечение металлов-спутников в раствор составило 95-99%, серебра - 98-99%. Дальнейшая переработка полученного раствора может осуществляться известными способами.

Как видно из таблиц 2 и 3, проведение второй стадии сульфатизации при температурах 240-300°С в течение 1,5-3 часов без подачи сульфата калия, но с последующей репульпацией позволяет сконцентрировать в нерастворимом остатке значительные количества платины и золота, отделив палладий (примеры 1, 3). Добавление сульфата калия при заявленных параметрах сульфатизации снижает извлечение палладия в раствор (примеры 2 и 3), а при повышении температуры свыше 300°С при удовлетворительных параметрах по извлечению происходит увеличение испарения серной кислоты.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения селективных концентратов благородных металлов из анодных шламов электрорафинирования никеля. В предложенном способе, включающем двухстадийную сульфатизацию серной кислотой, первую стадию которой проводят при температурах 150-200°С с последующим водным выщелачиванием и получением кека, а на второй стадии кек первой стадии обрабатывают при температурах, обеспечивающих концентрирование платины и золота в кеке и извлечение в раствор при последующем водном выщелачивании металлов-спутников платины и палладия, отделение от полученного раствора кека и выделение из раствора второй стадии сульфатизации палладия осаждением восстановителем с последующим выделением металлов-спутников платины, согласно изобретению, вторую стадию сульфатизации проводят при температуре 240-300°С в течение 1,5-3 часов с последующей репульпацией кека в сернокислом растворе с концентрацией 180-250 г/дм³, а в качестве восстановителя при осаждении палладия используют низкомолекулярные органические соединения или растворимые неорганические восстановители, имеющие нормальный окислительно-восстановительный потенциал в сернокислой среде 0,6-0,85 В по отношению к водородному электроду. Обеспечивается получение селективных концентратов и снижение негативных явлений, связанных с испарением серной кислоты. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ получения селективных концентратов благородных металлов из шламов электрорафинирования никеля, включающий двухстадийную сульфатизацию серной кислотой, первую стадию которой проводят при температурах 150-200°С, с последующим водным выщелачиванием и получением кека, и вторую, на которой кек первой стадии обрабатывают при температурах, обеспечивающих концентрирование платины и золота в кеке и извлечение в раствор при последующем водном выщелачивании металлов-спутников платины и палладия, отделение от полученного раствора кека и выделение из раствора второй стадии сульфатизации палладия осаждением восстановителем с последующим выделением металлов-спутников платины, отличающийся тем, что вторую стадию сульфатизации проводят при температуре 240-300°С в течение 1,5-3 ч, с последующей репульпацией кека в сернокислом растворе с концентрацией 180-250 г/дм³, а в качестве восстановителя при осаждении палладия используют низкомолекулярные органические соединения или растворимые неорганические восстановители, имеющие нормальный окислительно-восстановительный потенциал в сернокислой среде 0,6-0,85 В по отношению к водородному электроду.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура второй стадии сульфатизации составляет 250-280°С.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве органического восстановителя используют, например, этиловый или пропиловый спирты, этиленгликоль, паральдегид, вводимые в количестве 100-150% от теоретически необходимого для осаждения палладия.