СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ХАЛЬКОГЕНИДЫ НЕБЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, СВИНЕЦ, МЕТАЛЛЫ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ, ЗОЛОТО И СЕРЕБРО Российский патент 2007 года по МПК C22B11/00 

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

На аффинажных предприятиях неизбежно образуются различные нецелевые продукты и отходы, содержащие МПГ, серебро, золото, в частности, такие как пылевозгоны или водонерастворимые остатки пылевозгонов (н.о. пылевозгонов), поступающие в пылегазовый тоннель и в систему газоочистки с различных технологических участков и переделов.

Характерной особенностью пылевозгонов или н.о. пылевозгонов является то, что их основа представлена большим числом различных химических элементов и их соединений, главным образом, легколетучими халькогенидами неблагородных металлов, хлоридами аммония и серебра, свинцом, сажистым углеродом. Данный промпродукт содержит от 0,5 до 3% МПГ (в сумме), от 0,05 до 0,2% золота, от 3 до 10% серебра, от 10 до 20% свинца, от 4 до 8% селена, от 6 до 10% теллура, от 2 до 4% мышьяка. Переработка пылевозгонов или н.о. пылевозгонов представляет значительные трудности и сопряжена с большими материальными и трудовыми затратами.

Из общедоступной литературы известно, что переработка пылевозгонов может осуществляться пирометаллургическим путем - плавкой шихты, содержащей в качестве флюсов соду, буру, стекло и в некоторых случаях уголь, а в качестве коллектора благородных металлов применяют медь (Основы металлургии. Т.5. - М.: Металлургия, 1968, с.316).

Известен способ переработки продуктов на основе халькогенидов неблагородных металлов, содержащих металлы платиновой группы, золото и серебро, согласно которому исходный продукт подвергают плавке с добавками натрийсодержащих флюсов, углеродистого восстановителя и металлических сплавов на основе меди и (или) железа, продукты плавки отстаивают и охлаждают до затвердевания, разделяют по образовавшимся границам раздела фаз, измельчают выделенную донную тяжелую фазу в порошок и перерабатывают его как концентрат аффинажного производства (Патент РФ №2112064, Сидоренко Ю.А., Ефимов В.Н., Ельцин С.И. - БИ №15, 1998 г.). Данный способ принят в качестве прототипа.

Недостаток способа-прототипа состоит в том, что добавление в шихту металлических сплавов на основе меди и (или) железа приводит в процессе плавки к снижению концентрации благородных металлов в образующихся тяжелых сплавах, что удорожает их последующий аффинаж. В наибольшей степени данный недостаток проявляется при переработке продуктов на основе халькогенидов неблагородных металлов, имеющих пониженное исходное содержание металлов платиновой группы и золота.

Предлагаемый способ направлен на получение технического результата, заключающегося в повышении содержания благородных металлов в образующихся при плавке тяжелых сплавах и в снижении затрат на их последующий аффинаж.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что исходные продукты, содержащие халькогениды (селениды, теллуриды и арсениды) неблагородных металлов, свинец, металлы платиновой группы, золото и серебро, перед плавкой выщелачивают в растворе каустической соды, отделяют от щелочного раствора и направляют на плавку с добавками медьсодержащих и (или) железосодержащих материалов нерастворившийся в растворе каустической соды остаток. В качестве медьсодержащих и (или) железосодержащих материалов используют промпродукты, полученные при цементационной или гидролитической обработке растворов аффинажного производства.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что при выщелачивании исходного продукта в растворе каустической соды, в раствор переходит большая часть примесей халькогенов (селена, теллура, мышьяка) и свинца, а содержание благородных металлов в нерастворившемся остатке заметно возрастает. Таким образом, достигается обогащение направляемого на плавку исходного продукта и, соответственно, образующегося при плавке тяжелого сплава. Примеси неблагородных металлов, перешедшие в щелочной раствор, не попадают на плавку и, следовательно, в получаемые тяжелые сплавы, и не вызывают трудностей при последующем аффинаже благородных металлов.

Добавляемые в шихту медьсодержащие и (или) железосодержащие промпродукты, полученные при цементационной или гидролитической обработке растворов аффинажного производства, содержат металлы платиновой группы и золото, (наряду с соединениями меди и (или) железа), и также нуждаются в переработке. В условиях восстановительной плавки с флюсами происходит восстановление меди и железа, которые выполняют полезную роль коллекторов благородных металлов, позволяя снизить остаточное содержание МПГ, золота и серебра в шлаке. Продуктами плавки являются богатый тяжелый сплав, штейноподобный легкий сплав и силикатно-натриевый оксидный шлак.

Продукты плавки перерабатывают следующим образом.

Донная фаза - богатый по содержанию МПГ тяжелый сплав - направляется после измельчения на аффинаж как концентрат МПГ.

Промежуточная фаза - прослойка штейноподобного легкого сплава. Основу последнего составляют селениды и теллуриды натрия, меди, свинца и железа. Так как в легкий сплав переходит большая часть серебра и значительное количество золота, то он направляется на операцию обогащения с использованием известных методов.

Силикатно-натриевый оксидный шлак опробуют и отгружают на смежные предприятия.

Пример использования.

Взяли 63 г влажного (W=42,8%) исходного продукта (н.о. пылевозгонов - т.н. "концентрата пыли электрофильтров"), содержащего халькогениды неблагородных металлов, свинец, металлы платиновой группы, золото и серебро. По данным анализа исходный продукт (по сухой массе) содержал, мас.%: Pt - 0,53; Pd - 0,79; Rh - 0,03; Ir - 0,01; Ru - 0,04; МПГ (в сумме) - 1,40%; Au - 0,13; Ag - 5,8; Te - 7,2; Se - 6,5; Sn - 4,5; As - 2,6; Pb - 14,5; Cu - 0,96; Sb - 2,9; Fe - 3,9%.

Исходный продукт подвергли выщелачиванию в растворе каустической соды, отделили фильтрацией щелочной раствор от нерастворившегося остатка. При этом было получено два продукта - щелочной раствор в количестве 300 мл и нерастворившийся остаток. Выход последнего (по сухой массе) составил 20,0 г или 55,6% от запущенного на выщелачивание исходного продукта. По данным анализа содержание БМ в н.о. составило, %: Pt - 0,93; Pd - 1,40; Rh - 0,05; Ir - 0,017; Ru - 0,067; Au - 0,23; Ag - 10,44%. Таким образом, содержание МПГ, золота и серебра (в сумме) возросло и составило 13,134%, что в 1,79 раза больше, чем было в исходном материале до выщелачивания.

В раствор каустической соды из исходного продукта перешли неблагородные элементы. Их концентрация в растворе по результатам анализа составила, г/л: Те - 7,11; Se - 6,23; Sn - 2,21; As - 2,55; Pb - 10,39; Cu - 0,088; Sb - 0,853; Fe - 0,07. Таким образом, в раствор из исходного продукта перешло 82,3% теллура, 79,9% селена, 40,9% олова, 81,5% мышьяка и 59,8% свинца. Медь, железо и сурьма остались преимущественно в нерастворившемся остатке.

Нерастворившийся остаток смешали с медь- и железосодержащей добавкой, в качестве которой использовали промпродукт, полученный при цементационной обработке растворов аффинажного производства (т.н. цементат цеха №21). Данный цементат содержал, мас.%: Pt - 1,11; Pd - 1,59; Rh - 0,18; Ir - 0,08; Ru - 0,24; МПГ (в сумме) - 3,20%; Au - нет; Ag - нет; Se - 6,5; Те - 2,5; Cu - 18,2; Fe - 10,1%.

Медь- и железосодержащую добавку взяли в количестве 20 г, т.е. 100% от массы нерастворившегося в каустической соде исходного продукта (т.н. "концентрата пыли электрофильтров").

К взятым двум продуктам добавили натрийсодержащие флюсы (8 г измельченного силикатно-натриевого стекла, 4 г кальцинированной соды) и 2 г углеродистого восстановителя-коксика. Все компоненты шихты перемешали и загрузили в плавильный алундовый тигель. Тигель поместили в шахтную лабораторную электропечь и подвергли изотермической выдержке (плавке) в течение 45 минут при температуре 1300°С. По окончанию плавки тигель выгрузили из печи.

После охлаждения расплава в тигле до затвердевания из него извлекли затвердевший продукт, который разделили по образовавшимся границам раздела фаз. При этом были получены следующие продукты плавки:

- 2,64 г донной тяжелой фазы - целевого сплава платиновых металлов и золота при следующем содержании анализируемых элементов (по данным ICP), %: Pt - 15,28; Pd - 21,55; Rh - 1,70; Ir - 0,70; Ru - 2,08; МПГ (в сумме) - 41,31%; Au - 1,14; Ag - 3,45; Se - 0,76; Te - 1,6; Sn - 6,29; As - 2,12; Pb - 7,95; Cu - 5,42; Sb - 22,0 Fe - 0,20%.

- 12,75 г штейноподобного легкого сплава, содержащего (по данным ICP), %: Pt - 0,036; Pd - 0,225; Rh - 0,007; Ir - 0,007; Ru - 0,047; МПГ (в сумме) - 0,322%; Au - 0,12; Ag - 15,65; Se - 10,82; Te - 5,17; Sn - 4,35; As - 0,63; Pb - 13,95; Cu - 29,17; Sb - 1,31; Fe - 8,21%.

- 21,7 г силикатно-натриевого шлака, не содержащего (по данным спектрального анализа) металлов платиновой группы и золота.

Таким образом, в богатый целевой сплав из исходных продуктов (в том числе из бедного цементата, полученного при цементационной обработке растворов аффинажного производства) извлечено, %: Pt - 98,85; Pd - 95,20; Rh - 97,94; Ir - 95,11; Ru - 89,52; сумма МПГ - 96,36%. Данный целевой сплав измельчают в порошок и перерабатывают его как концентрат аффинажного производства.

В штейноподобный легкий сплав извлечено около 78% селена, 69% теллура, 94% меди, 81% свинца и 31% железа (от запущенных в плавку количеств). Данный сплав может быть подвергнут азотнокислому выщелачиванию неблагородных примесей и доизвлечению благородных металлов с использованием известных методов.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов (БМ) и может быть использовано для переработки различных отходов аффинажного производства, основа которых представлена большим числом различных химических элементов и их соединений, главным образом, легколетучими халькогенидами неблагородных металлов. Технический результат заключается в повышении содержания благородных металлов в образующихся при плавке сплавах и в снижении затрат на их последующий аффинаж. Исходные продукты, содержащие халькогениды неблагородных металлов, свинец, металлы платиновой группы, золото и серебро, перед плавкой выщелачивают в растворе каустической соды. Остаток выщелачивания отделяют от щелочного раствора и направляют на плавку с добавками флюсов, углеродсодержащего восстановителя и медьсодержащих и (или) железосодержащих материалов. В качестве последних используют промпродукты, полученные при цементационной или гидролитической обработке растворов аффинажного производства. Полученную донную тяжелую фазу после плавки используют как концентрат аффинажного производства. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ переработки продуктов, содержащих халькогениды неблагородных металлов, свинец, металлы платиновой группы, золото и серебро, включающий плавку с добавками медьсодержащих и (или) железосодержащих материалов, натрийсодержащих флюсов и углеродистого восстановителя, отстаивание и охлаждение расплава до затвердевания, разделение затвердевшего продукта по образовавшимся границам раздела фаз, измельчение выделенной донной тяжелой фазы в порошок и его переработку как концентрата аффинажного производства, отличающийся тем, что исходные продукты, содержащие халькогениды неблагородных металлов, свинец, металлы платиновой группы, золото и серебро, перед плавкой выщелачивают в растворе каустической соды, отделяют и направляют на плавку с добавками нерастворившийся в растворе каустической соды остаток, а в качестве медьсодержащих и/или железосодержащих материалов используют промпродукты, полученные при цементационной или гидролитической обработке растворов аффинажного производства.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что медьсодержащие и/или железосодержащие материалы добавляют в количестве от 50 до 200% от массы нерастворившегося в растворе каустической соды остатка.