СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ГИДРОКСИДЫ, СЕЛЕНИТЫ, ТЕЛЛУРИТЫ, АРСЕНИТЫ НЕБЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛЫ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ Российский патент 2009 года по МПК C01G55/00 C22B11/00 

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

В аффинажном производстве одним из наиболее распространенных способов разделения платиновых и неблагородных металлов является нитрование растворов. При обработке растворов нитритом натрия платиновые металлы превращаются в комплексные нитритные соединения и остаются в жидкой фазе, а неблагородные элементы образуют малорастворимые соединения (гидроксиды, селениты, теллуриты, арсениты) и переходят в осадок, который называют гидроксиды нитрования. Основными компонентами этого продукта являются медь, олово, железо, теллур, селен, свинец, мышьяк. Содержание металлов платиновой группы (МПГ) в гидроксидах нитрования составляет 0,5-3%.

Известен способ выделения платиновых металлов из гидроксидов нитрования, включающий растворение материала в соляной кислоте, удаление избытка кислоты из раствора выпариванием, обработку раствора нитритом натрия, фильтрацию пульпы и отмывку осадка неблагородных элементов водой (С.И.Гинзбург, К.А.Гладышевская и др. Руководство по химическому анализу платиновых металлов. - М.: Наука, 1965, с.255). Данный способ принят в качестве прототипа.

Недостатком способа-прототипа является то, что исходный продукт обрабатывают кислотой до полного растворения. Это приводит к высокому расходу реагентов при выщелачивании продукта и последующей переработке раствора.

Другим недостатком способа является длительность процесса, так как раствор перед обработкой нитритом натрия выпаривают с целью удаления избытка кислоты.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение указанных недостатков.

Достижение технического результата обеспечивается способом переработки продукта, содержащего гидроксиды, селениты, теллуриты, арсениты неблагородных металлов и металлы платиновой группы, включающим обработку кислотой и осаждение металлов из раствора, при этом согласно изобретению кислотой обрабатывают водную пульпу исходного продукта до достижения раствором водородного показателя среды рН 2-0,5, а осаждение металлов из раствора проводят после отделения нерастворившегося остатка.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что при обработке водной пульпы исходного продукта кислотой, например серной, до достижения раствором водородного показателя среды рН 2-0,5, идет разделение элементов: платиновые металлы и медь переходят в жидкую фазу, а железо, селен, теллур, олово, свинец, мышьяк концентрируются в нерастворившемся остатке. При выщелачивании продукта с недостатком кислоты (рН жидкой фазы выше 2) получается низкое извлечение платиновых металлов в раствор, а избыток кислоты в пульпе (рН менее 0,5) приводит к непроизводительному ее расходу. Поскольку в указанных условиях растворяются не все составляющие продукта, а только соединения платиновых металлов и меди, то соответственно меньше расходуется реагентов и на стадии выщелачивания и при выделении растворившихся металлов в целевые продукты.

Раствор выщелачивания имеет низкую кислотность, поэтому не требуется дополнительная его подготовка (выпаривание) к выделению металлов. За счет этого снижается длительность цикла переработки продукта.

Из раствора выщелачивания металлы осаждают известными способами. При обработке раствора нитритом натрия или смесью нитрита натрия и едкого натра (весовое отношение 2:1) получается два продукта: осадок гидроксида меди с низким содержанием благородных металлов и раствор нитритных соединений платиновых металлов. Добавка щелочи к нитриту натрия в указанном весовом отношении не изменяет состав образующихся продуктов, но расход нитрита натрия при этом существенно снижается.

Когда требуется совместное соосаждение меди и платиновых металлов, то раствор выщелачивания обрабатывают, например, щелочью. При этом получается коллективный продукт: осадок гидроксидов меди и платиновых металлов.

Примеры использования.

Пример 1.

Взяли 200 г исходного продукта, содержащего гидроксиды, селениты, теллуриты, арсениты неблагородных металлов и металлы платиновой группы (гидроксиды нитрования) с влажностью 46,3%. По данным анализа продукт содержал, %: Pt - 0,49; Pd - 1,11; Rh - 0,29; Ir - нет; Ru - 0,51; (сумма МПГ 2,4); Au - нет; Ag - 0,02; Cu - 20,7; Se - 6,3; Те - 7,4; Pb - 5,2; Fe - 15,5; Sn - 21,0; As - 3,5.

Навеску исходного продукта распульповали в воде (Ж:Т=2) и при нагревании пульпу обработали серной кислотой до достижения раствором водородного показателя среды рН 1. Затем пульпу охладили, фильтрацией отделили нерастворившийся осадок и промыли его водой. Выход последнего составил 76,8 г (по сухой массе) или 71,5% от массы материала, запущенного на выщелачивание. Нерастворившийся осадок содержал, %: Pt - 0,01; Pd - 0,02; Rh - 0,03; Ir - нет; Ru - 0,09; (сумма МПГ 0,15); Au - нет; Ag - 0,028; Cu - 1,36; Se - 8,31; Те - 10,1; Pb - 6,92; Fe - 21,4; Sn - 29,3; As - 4,81.

Полученный сернокислый раствор (0,4 л) содержал, г/л: Pt - 1,29; Pd -2,94; Rh - 0,72; Ir - нет; Ru - 1,19; Au - нет; Ag - нет; Cu - 53,0; Se - 0,96; Те -0,67; Pb - 0,65; Fe - 0,53; Sn - 0,02; As - 0,11. Извлечение металлов в раствор составило, %: Pt - 98,5; Pd - 98,7; Rh - 92,6; Ru - 87,4; Cu - 95,3; Se - 5,7; Те -3,4; Pb - 4,7; Fe - 1,3; Sn - 0,3; As - 1,2.

Далее раствор выщелачивания обработали при нагревании смесью нитрита натрия и щелочи (весовое отношение 2:1) до рН 4. Пульпу прогрели, охладили, отфильтровали осадок гидроксида меди, промыли его водой, высушили и все продукты проанализировали. Выход гидроксида меди составил 34 г (по сухой массе). Остаточное содержание меди в растворе было 0,015 г/л, ее извлечение в осадок составило более 99,9%. По данным пробирного анализа, суммарное содержание благородных металлов в осадке гидроксида меди было 0,003%.

Таким образом, из исходного материала (сумма МПГ 2,4%) получено три продукта: нерастворившийся осадок (сумма МПГ 0,15%), осадок гидроксида меди (сумма МПГ - 0,003%) и нитритный раствор платиновых металлов, практически не содержащий примесей неблагородных элементов. Извлечение МПГ в этот продукт составило, %: Pt - 98,5; Pd - 98,7; Rh - 92,6; Ru - 87,2.

Пример 2.

Взяли 200 г исходного продукта, содержащего гидроксиды, селениты, теллуриты, арсениты неблагородных металлов и металлы платиновой группы (гидроксиды нитрования) с влажностью 46,3%. По данным анализа продукт содержал, %: Pt - 0,49; Pd - 1,11; Rh - 0,29; Ir - нет; Ru - 0,51; (сумма МПГ 2,4); Au - нет; Ag - 0,02; Cu - 20,7; Se - 6,3; Те - 7,4; Pb - 5,2; Fe - 15,5; Sn -21,0; As - 3,5.

Навеску исходного продукта распульповали в воде (Ж:Т=2) и при нагревании пульпу обработали серной кислотой до достижения раствором водородного показателя среды рН 2. Затем пульпу охладили, отфильтровали нерастворившийся осадок и промыли его водой. Выход последнего составил 79 г (по сухой массе) или 73,6% от массы материала, запущенного на выщелачивание. Нерастворившийся осадок содержал, %: Pt - 0,01; Pd - 0,07; Rh - 0,03; Ir - нет; Ru - 0,17; (сумма МПГ - 0,28); Au - нет; Ag - 0,027; Cu - 2,65; Se - 8,4; Те - 10; Pb - 6,94; Fe - 21; Sn - 28,5; As - 4,72.

Полученный сернокислый раствор (0,398 л) содержал, г/л: Pt - 1,30; Pd - 2,86; Rh - 0,72; Ir - нет; Ru - 1,16; Au - нет; Ag - нет; Cu - 50,6; Se - 0,33; Те - 0,09; Pb - 0,25; Fe - 0,21; Sn - 0,02; As - 0,07. Извлечение металлов в раствор составило, %: Pt - 98,5; Pd - 95,4; Rh - 92,4; Ru - 75,5; Cu - 90,6; Se - 1,9; Те - 0,5; Pb - 1,8; Fe - 0,5; Sn - 0,04; As - 0,7.

Затем раствор выщелачивания при нагревании обработали смесью нитрита натрия и щелочи (весовое отношение 2:1) до рН 4. Пульпу прогрели, охладили, отфильтровали образовавшийся осадок (гидроксид меди), промыли его водой, высушили и все продукты проанализировали. Платиновые металлы практически полностью остались в растворе. Концентрация меди в жидкой фазе была 0,011 г/л. Ее извлечение в осадок составило более 99,9%, суммарное содержание благородных металлов в осадке гидроксида меди, по данным пробирного анализа, было 0,0027%.

Пример 3.

200 г этого же исходного продукта распульповали в воде (Ж:Т=2) и при нагревании пульпу обработали серной кислотой до достижения раствором водородного показателя среды рН 0,5. Затем пульпу охладили, отфильтровали нерастворившийся осадок и промыли его водой. Выход последнего составил 75,6 г (по сухой массе) или 70,4% от массы материала, запущенного на выщелачивание. Нерастворившийся осадок содержал, %: Pt - 0,01; Pd - 0,01; Rh - 0,01; Ir - нет; Ru - 0,03; (сумма МПГ - 0,06); Au - нет; Ag - 0,028; Cu - 0,61; Se - 8,35; Те - 10,1; Pb - 7,03; Fe - 21,2; Sn - 29,2; As - 4,87.

Полученный сернокислый раствор (0,412 л) содержал, г/л: Pt - 1,26; Pd - 2,88; Rh - 0,74; Ir - нет; Ru - 1,27; Au - нет; Ag - нет; Cu - 52,9; Se - 1,1; Те - 0,9; Pb - 0,65; Fe - 1,6; Sn - 1,2; As - 0,19. Извлечение металлов в раствор составило, %: Pt - 98,7; Pd - 99,4; Rh - 97,6; Ru - 95,9; Cu - 98; Se - 6,7; Te -4,7; Pb - 4,8; Fe - 3,9; Sn - 2,2; As - 2,1.

Далее, как и в примере 1, раствор выщелачивания при нагревании обработали смесью нитрита натрия и щелочи (весовое отношение 2:1) до рН 4. Пульпу прогрели, охладили, отфильтровали образовавшийся осадок, промыли его водой, высушили и все продукты проанализировали.

И в этом опыте платиновые металлы остались в растворе, а медь и другие неблагородные элементы, которые в небольших количествах растворились при кислотной обработке исходного материала, перешли в осадок гидроксидов. Остаточная концентрация меди в растворе была 0,016 г/л. Ее извлечение в осадок составило более 99,9%, суммарное содержание благородных металлов в осадке гидроксида меди, по данным пробирного анализа, было 0,003%.

Таким образом, в двух приведенных примерах из исходного материала (сумма МПГ 2,4%) получено по три продукта: нерастворившиеся осадки (сумма МПГ 0,28% и 0,06%), осадки гидроксида меди (сумма МПГ 0,0027% и 0,003%) и нитритные растворы платиновых металлов. Извлечение МПГ в целевой продукт составило, %: Pt - (98,5-98,7); Pd - (95,4-99,4); Rh - (92,4-97,6); Ru - (75,5-95,9).

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано в технологии аффинажа металлов платиновой группы. Исходные продукты распульповывают в воде (Ж:Т=2). Полученную пульпу обрабатывают при нагревании кислотой до рН 2,0-0,5. При этом из исходного продукта выщелачивают медь и платиновые металлы, которые находятся в форме гидроксидов. Нерастворившийся осадок, содержащий теллуриты, селениты, арсениты железа, олова, свинца, отделяют. Затем из раствора выщелачивания осаждают медь известными методами. Способ позволяет снизить расход реагентов и длительность цикла переработки материала, извлечь в целевые продукты до 97% платины и палладия, 87÷92% родия и рутения и около 95% меди.

Способ переработки продуктов, содержащих гидроксиды, селениты, теллуриты, арсениты неблагородных металлов и металлы платиновой группы, включающий обработку кислотой и осаждение металлов из раствора, отличающийся тем, что кислотой обрабатывают водную пульпу исходного продукта до достижения раствором водородного показателя среды рН=(2-0,5), а осаждение металлов из раствора проводят после отделения нерастворившегося остатка.