СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СОДЕРЖАЩЕГО ИХ МАТЕРИАЛА Российский патент 2005 года по МПК C22B11/00 C22B3/06 

Область техники, к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение относится к процессам извлечения благородных металлов из содержащего их материала, в качестве которого могут быть шламы, отработанные катализаторы, руды и т.п.

Уровень техники.

Известен способ выделения благородных металлов в виде платиноидов из материала путем его обработки смесью HNO₃ и НСl при высокой температуре (+250°С) под давлением [Р.Бок, Методы разложения в аналитической химии - М.: Химия, 1984, с.194-197]. В этом случае берут избыток НСl, а обработку проводят в автоклаве, футерованном фторопластом. Недостатком данного способа является наличие повышенного давления и необходимость сложного оборудования для реализации способа. Обеспечение повышенной температуры смеси НNO₃ и НСl достигается путем традиционного нагрева стенки реактора сгорающим газом, высокотемпературными теплоносителями или электрообогревом. Этот способ нагрева обладает инерционностью, приводит к локальным перегревам стенки автоклава и дает нежелательный температурный градиент в смеси НNO₃ и НСl при движении от стенки автоклава к его оси.

Известен способ выделения благородных металлов из отработанных автомобильных катализаторов [US №3985854, кл. 423/22, 1975] путем обработки измельченного катализатора различными растворами кислот и окислителей (НСl+Cl₂, HCl+H₂O₂, HCl+Br₂, HCl+NаСlO₃ и т.д.) при кипении. Недостатком известного способа является продолжительность обработки (14,5-20 часов) и необходимость предварительного измельчения отработанного катализатора для достижения высокой степени выделения. Метод нагрева растворов кислот и окислителей в этом способе имеет те же недостатки, как и в первом способе-аналоге.

Известен способ извлечения золота из пирит-арсенопиритных концентратов Дарасунского месторождения путем их механоактивации в шаровой мельнице и последующего цианирования. Объем мельницы 1 л, мелющие тела - подшипниковая дробь диаметром 3-5 мм, масса шаров 1,3 кг. Механоактивацию 100 г концентрата осуществляли в присутствии 0,4 л воды в течение 3, 10, 15 и 20 мин. Максимальная степень извлечения золота - 94,2% (В.Г.Кулебакин, В.И.Молчанов и др. Активация вскрытия минерального сырья. - Новосибирск.: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1999, стр.16, 29-30, таблицы 5 и 6). Недостаток известного способа состоит в малой степени извлечения золота, которая, в частности, обусловлена неоптимальными параметрами периода времени механоактивации и мощности механической энергии (Вт), подводимой к удельной поверхности активируемого пирит-арсенопиритного концентрата (м²/кг).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ выделения благородных металлов из содержащего их материала, включающий обработку исходного материала раствором реагента при облучении СВЧ-полем с переводом благородных металлов в раствор (RU 2059008, А1, С 22 В 11/00, 3/04, 1996). В известном способе благородные металлы переводят в раствор. Степени выделения золота и платины в раствор в известном способе составили соответственно 96-97 и 96%.

Основной недостаток способа-прототипа состоит в недостаточной степени выделения золота и платины из исходного материала, неприемлемой для современных аффинажных заводов.

Сущность изобретения.

Технический результат, на решение которого направлено настоящее изобретение, состоит в увеличении степени извлечения благородных металлов.

Технический результат достигается в способе извлечения благородных металлов из содержащего их материала, включающем обработку раствором реагента при облучении СВЧ-полем с переводом благородных металлов в раствор, причем перед обработкой исходный материал подвергают механоактивации в течение 5-120 минут при поддержании отношения подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности активируемого материала в интервале 0,0133-25 Вт·кг·м^-2, обработку СВЧ-полем ведут непосредственно после механоактивации с использованием в качестве реагента кислоты и/или окислителя, а после обработки образовавшуюся суспензию подают на фильтр для получения раствора фильтрата с извлеченными благородными металлами. Кроме того, облучение ведут до температуры кипения, а в качестве кислоты и/или окислителя используют НСl и/или Cl₂, HCl и/или H₂O₂, HCl и/или Br₂, HCl и/или NаСlO₃, НСl и/или HNO₃, смесь HF и HCl и/или HNO₃, смесь H₂SO₄ и HCl и/или Н₂О₂, смесь HCl и НBr и/или Н₂O₂, смесь HCl и HI и/или NaClO₃ и I₂, HCl и/или Cl₂ и Вr₂.

Отличительные признаки способа по настоящему изобретению состоят в том, что перед обработкой исходный материал подвергают механоактивации в течение 5-120 минут при поддержании отношения подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности активируемого материала в интервале 0,0133-25 Вт·кг·м^-2, обработку СВЧ-полем ведут непосредственно после механоактивации с использованием в качестве реагента кислоты и/или окислителя, а после обработки образовавшуюся суспензию подают на фильтр для получения раствора фильтрата с извлеченными благородными металлами.

Дополнительные отличительные признаки настоящего изобретения заключаются в том, что облучение ведут до температуры кипения, а в качестве кислоты и/или окислителя используют HCl и/или Cl₂, HCl и/или Н₂O₂, HCl и/или Br₂, HCl и/или NaClO₂, HCl и/или HNO₂, смесь HF и HCl и/или НNО₃, смесь H₂SO₄ и HCl и/или H₂О₂, смесь HCl и НВr и/или Н₂O₂, смесь HCl и HI и/или NаСlO₃ и I₂, HCl и/или Cl₂ и Br₂.

Вышеуказанный технический результат достигается вследствие возникновения синергетического эффекта, вызванного следующими непосредственно друг за другом последовательными воздействиями на исходный материал механоактивации с предлагаемым интервалом отношения мощности механической энергии к удельной поверхности активируемого материала и СВЧ-поля на суспензию из активированного материала и раствора реагента. Воздействие механоактивации в заданном интервале технологических параметров приводит к преимущественному разрушению кристаллов исходного материала в зоне дефектов кристаллической структуры, которыми являются примеси - в данном случае благородные металлы и их оксиды. Следствием этого разрушения является повышение степени извлечения благородных металлов при обработке активированного материала раствором кислоты и/или окислителя с облучением СВЧ-полем.

Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - "новизна", поскольку из уровня техники не удалось найти технического решения, существенные признаки которого полностью совпадали бы со всеми признаками, имеющимися в независимом пункте формулы настоящего изобретения. Настоящее изобретение соответствует условию патентоспособности - "изобретательский уровень", поскольку из уровня техники не удалось найти технического решения, существенные признаки которого обеспечивали выполнение такой же технической задачи, на выполнение которой направлено настоящее изобретение.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Настоящее изобретение поясняется нижеприведенными примерами.

Пример 1. Исходный материал в виде 0,20 кг шлама, содержащего 0,1 мас.% палладия и 99,9 мас.% оксидов кремния, алюминия, кальция, железа, никеля, меди и других элементов, помещают в мельницу лабораторную планетарную типа Э6-2×150 с мощностью электродвигателя 400 Вт, мелющие тела - шарики диаметром 3-5 мм из стали для подшипников ШХ-15. В этой мельнице данный исходный материал в течение 5 минут подвергают механоактивации при поддержании отношения подводимой мощности механической энергии N (Вт) к удельной поверхности активируемого материала S(м²/кг), равным 0,0133 Вт·кг·м^-2. Сразу же после завершения механоактивации активированный материал загружают в работающий стеклянный реактор объемом 1500 мл с мешалкой, соединенный с одной или двумя капельницами и с обратным конденсатором. Реактор смонтирован в бытовой микроволновой печи "Самсунг", имеющей максимальную мощность энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ-поля), излучаемой в печи, 1,2 кВт. Вышеуказанные капельницы и обратный конденсатор расположены снаружи печи. Капельницы необходимы для равномерной (по каплям) подачи окислителей в реактор в течение всего периода обработки, а конденсатор - для конденсации паров реагента и его возврата в реактор. В качестве реагента используют кислоту - 35% НСl, 270 мл которой приливают в реактор до включения его в работу. Установленная мощность СВЧ-энергии, излучаемой в печи, 1,0 кВт. В процессе обработки шлам и реагент образуют суспензию, которую нагревают в течение 2 часов при температуре +100°С. После окончания обработки суспензию подают на фильтр, фильтрат сливают в емкость, а кек промывают водой и направляют в отвал. По содержанию палладия в фильтрате определяют, что степень извлечения палладия составляет 98,6%.

Пример 2. Обработку исходного материала проводят по примеру 1, с тем отличием, что используют другую мельницу, а именно вибрационную вертикальную типа МВВ-0,6 с мощностью каждого из двух двигателей 22000 Вт, мелющие тела - шарики диаметром 20 мм из стали для подшипников ШХ-15. Поскольку данная мельница имеет высокую начальную загрузку сырья - 2000 кг, то 2 кг исходного материала подгружают к 9,98 кг такого же материала. Механоактивацию осуществляют в течение 120 минут при поддержании отношения N:S, равным 25 Вт·кг·м^-2. Затем 2 кг активированного шлама непосредственно сразу же после завершения механоактивации загружают в реактор, куда заливают 750 мл 35% НСl. Установленная мощность СВЧ-энергии, излучаемой в печи, 0,1 кВт, время обработки - 5 часов. Степень извлечения составляет 98,8%.

Пример 3. Обработку исходного материала проводят по примеру 1, с тем отличием, что используют другую мельницу, а именно мельницу типа МВ-0,2 с мощностью электродвигателя 11000 Вт, мелющие тела - шарики диаметром 15 мм из стали для подшипников ШХ-15. Поскольку данная мельница имеет высокую начальную загрузку сырья - 100 кг, то 0,2 кг исходного материала подгружают к 99,8 кг такого же материала. Механоактивацию осуществляют в течение 60 минут при поддержании отношения N:S, равным 12 Вт·кг·м^-2, мощность СВЧ-энергии, излучаемой в печи, 0,45 кВт, время обработки - 3,5 часа. Степень извлечения составляет 98,7%.

Пример 4. Обработку исходного материала проводят по примеру 1, с тем отличием, что механоактивацию осуществляют в течение 4,5 мин при поддержании отношения N:S, равным 0,0130 Вт·кг·м^-2. Степень извлечения составляет 97,2%.

Пример 5. Обработку исходного материала проводят по примеру 2, с тем отличием, что механоактивацию осуществляют в течение 125 мин при поддержании отношения N:S, равным 26 Вт·кг·м^-2. Степень извлечения составляет 98,8%.

Пример 6. Обработку исходного материала проводят по примеру 3, с тем отличием, что используют шлам, содержащий 0,1 мас.% платины и 99,9 маc.% оксидов кремния, алюминия, кальция, никеля, меди и других элементов. В реакторе используют в качестве реагента кислоту - 35% НСl и окислитель - жидкий Cl₂, заливаемый в капельницу. Степень извлечения платины составляет 98,8%.

Пример 7. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве реагента используют кислоты 35% НСl и 40% НВr, а также окислитель - 30% Н₂О₂. Степень извлечения платины составляет 98,9%.

Пример 8. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве реагента используют кислоту 35% НСl и окислители - жидкие Cl₂ и Вr₂. Степень извлечения платины составляет 98,8%.

Пример 9. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве реагента используют кислоты 35% НСl и 50% HI и твердые окислители - NaClO₃ и I₂. Степень извлечения платины составляет 99,0%.

Пример 10. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве исходного материала используют отработанный катализатор АПК-2, содержащий 1,3-1,5 мас.% палладия и 98,5-98,7 маc.% оксида алюминия, а в качестве реагента применяют окислитель 70% НNO₃. Степень извлечения палладия составляет 98,9%.

Пример 11. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве исходного материала используют измельченную руду, содержащую 0,1 маc.% золота, в качестве реагента применяют окислитель 70% НNО₃. Степень извлечения золота составляет 98,8%.

Пример 12. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что используют исходный материал, содержащий 0,08 маc.% платины, 99,2 маc.% кремнезема, в качестве реагента применяют кислоты 450 мл 40% HF и 300 мл 35% НСl и окислитель - 70% HNO₃. Степень извлечения платины составляет 98,9%.

Пример 13. Обработку исходного материала проводят по примеру 6, с тем отличием, что в качестве данного материала используют отработанный катализатор, содержащий 0,14 маc.% платины и 0,95 маc.% оксидов алюминия, а в качестве реагента применяют кислоты 98% H₂SO₄ и 35% НСl и окислитель 30% H₂O₂. Степень извлечения платины составляет 98,9%.

Из сравнения результатов степеней извлечения благородных металлов из примеров 1-3 с подобными результатами из примеров 4-5 видно следующее.

При периоде времени механоактивации исходного материала ниже нижнего предела и отношении подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности активируемого материала также ниже нижнего предела в формуле изобретения (пример 4) степень извлечения существенно уменьшается, а именно с 98,6-98,8 в примерах 1-3 до 97,2% в примере 4, что объясняется недостаточной механической активацией исходного материала. При периоде времени механоактивации исходного материала выше верхнего предела и отношении подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности активируемого материала также выше верхнего предела в формуле изобретения по примеру 5 степень извлечения благородных металлов, равная в этом случае 98,8%, остается на том же уровне, что и в примерах 1-3, а именно, 98,6-98,8. Следовательно, увеличивать степень механоактивации выше верхних пределов технологических параметров нецелесообразно с точки зрения повышения эффективности извлечения благородных металлов и, кроме того, это ведет к перерасходу энергии.

Из сравнения результатов примеров 1-3 и 6-13 и способа - ближайшего аналога видно, что степень извлечения благородных металлов по настоящему изобретению (98,6-98,8)% превышает степень извлечения благородных металлов в способе - ближайшем аналоге (96-97)% в среднем на 2,2%.

Таким образом, настоящее изобретение может быть реализовано с помощью известных средств и наиболее эффективно применено при извлечении благородных металлов из содержащего их материала, в качестве которого могут быть шламы, отработанные катализаторы, руды и т.п.

Предложенный способ извлечения благородных металлов из содержащего их материала включает обработку исходного материала раствором реагента при облучении СВЧ-полем с переводом благородных металлов в раствор. Исходный материал предварительно подвергают механоактивации в течение 5-120 минут при поддержании отношения подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности активируемого материала в интервале 0,0133-25 Вт· кг· м^-2 и обработку СВЧ-полем начинают вести непосредственно после механоактивации с использованием в качестве реагента кислоты и/или окислителя с образованием суспензии из активированного материала и раствора реагента. Облучение ведут до температуры кипения. В качестве кислоты и/или окислителя используют HCl и/или Cl₂, HCl и/или Н₂О₂, HCl и/или Br₂, HCl и/или NaClO₃, HCl и/или HNO₃, смеси HF и HCl и/или HNO₃, смеси H₂SO₄ и HCl и/или Н₂О₂, смеси HCl и HBr и/или Н₂О₂, смеси HCl и Hl и/или NaClO₃ и I₂, HCl и/или Cl₂ и Br₂. Техническим результатом является увеличение степени извлечения благородных металлов. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ извлечения благородных металлов из содержащего их материала, включающий обработку раствором реагента при облучении СВЧ-полем с переводом благородных металлов в раствор, отличающийся тем, что перед обработкой исходный материал подвергают механоактивации в течение 5-120 мин при поддержании отношения подводимой мощности механической энергии к удельной поверхности активируемого материала в интервале 0,0133-25 Вт·кг·м^-2 и обработку СВЧ-полем ведут непосредственно после механоактивации с использованием в качестве реагента кислоты и/или окислителя, а после обработки образовавшуюся суспензию подают на фильтр для получения раствора фильтрата с извлеченными благородными металлами.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучение ведут до температуры кипения.3. Способ по любому из пп.1,2, отличающийся тем, что в качестве кислоты и/или окислителя используют НСl и/или Cl₂, HCl и/или Н₂О₂, НСl и/или Вr₂, HCl и/или NaClO₃, HCl и/или НNO₃, смеси HF и HCl и/или НNО₃, смеси H₂SO₄ и HCl и/или Н₂О₂, смеси HCl и НВr и/или Н₂О₂, смеси HCl и HI и/или NaClO₃ и I₂, HCl и/или Сl₂ и Вr₂.