СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБОГАЩЕННОГО МПГ СПЛАВА Российский патент 2020 года по МПК C22C5/04 C21C5/28 C22B9/10 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки США № 15/355971, поданной 18 ноября 2016 г., полное содержание которой включено в данное описание по ссылке.

Область техники, к которой относится изобретение

[0002] Изобретение относится к способу пирометаллургического превращения для получения обогащенного МПГ сплава и к самому обогащенному МПГ сплаву.

[0003] Используемое здесь сокращение "МПГ" означает металл платиновой группы.

Описание уровня техники

[0004] Вообще говоря, обогащение металлами платиновой группы посредством пирометаллургического превращения хорошо известно, смотри, например, S.D. MCCULLOUGH, "Pyrometallurgical iron removal from a PGM-containing alloy, Third International Platinum Conference 'Platinum in Transformation', The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2008, pages 1-8.

Подробное описание

[0005] Изобретение относится к способу пирометаллургического превращения, усовершенствованному в отношении выхода обогащенного МПГ сплава с довольно высоким уровнем МПГ и демонстрирующему очень низкую потерю МПГ в шлак, образующийся в качестве побочного продукта процесса пирометаллургического превращения.

[0006] Способ по изобретению представляет собой способ получения обогащенного МПГ сплава, содержащего 0-60 мас.% (массовых процентов) железа и 20-99 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия. Способ включает в себя следующие стадии:

(1) обеспечение сплава-коллектора МПГ, содержащего 30-95 мас.% железа, менее 1 мас.% серы и 2-15 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия,

(2) обеспечение не содержащего меди и серы материала, способного образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, причем расплавленная шлакоподобная композиция содержит 40-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция и 10-60 мас.% диоксида кремния,

(3) плавление упомянутых сплава-коллектора МПГ и материала, способного образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, в массовом отношении 1:0,2-1 в конвертере до тех пор, пока не образовалась много- или двухфазная система из нижней высокоплотной расплавленной массы, содержащей расплавленный сплав-коллектор МПГ, и одной или более верхних низкоплотных расплавленных масс, содержащих расплавленную шлакоподобную композицию,

(4) приведение окисляющего газа, содержащего 0-80 об.% (объемных процентов) инертного газа и 20-100 об.% кислорода, в контакт с нижней высокоплотной расплавленной массой, полученной на стадии (3), до тех пор, пока она не превратится в нижнюю высокоплотную расплавленную массу обогащенного МПГ сплава (т.е. нижнюю высокоплотную расплавленную массу с составом обогащенного МПГ сплава),

(5) отделение верхнего низкоплотного расплавленного шлака, образовавшегося в ходе стадии (4), от нижней высокоплотной расплавленной массы обогащенного МПГ сплава, используя разницу плотностей,

(6) предоставление возможности отделенным друг от друга расплавленным массам остыть и затвердеть, и

(7) сбор затвердевшего обогащенного МПГ сплава.

[0007] В описании и формуле изобретения несколько раз появляется выражение "0 мас.%" или "0 об.%"; оно означает, что соответствующий компонент не присутствует или, если присутствует, то он в лучшем случае присутствует с долей не выше, чем уровень технически неизбежной примеси.

[0008] Способ по изобретению представляет собой способ получения обогащенного МПГ сплава, содержащего 0-60 мас.% железа и 20-99 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия. Предпочтительно, чтобы обогащенный МПГ сплав, полученный способом по изобретению, содержал 0-45 мас.% железа и 30-99 мас.% одного или более из упомянутых МПГ, в частности, 0-20 мас.% железа и 40-90 мас.% одного или более из упомянутых МПГ. Обогащенный МПГ сплав, полученный способом по изобретению, может также содержать 0-60 мас.% никеля и 0-5 мас.% меди. Примеры прочих элементов (элементов, отличных от железа, никеля, меди, платины, палладия и родия), которые могут содержаться в обогащенном МПГ сплаве, полученном способом по изобретению, включают, в частности, серебро, золото, алюминий, кальций и кремний. Обогащенный МПГ сплав, полученный способом по изобретению, может содержать один или более из упомянутых прочих элементов в суммарном количестве вплоть до 10 мас.%. Таким образом, обогащенный МПГ сплав, полученный способом по изобретению, может содержать или состоять из:

0-60 мас.%, предпочтительно 0-45 мас.%, в частности 0-20 мас.% железа,

20-99 мас.%, предпочтительно 30-99 мас.%, в частности 40-90 мас.% одного или более ПМГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия,

0-60 мас.% никеля,

0-5 мас.% меди и

0-10 мас.%, предпочтительно 0-6 мас.%, в частности 0-3 мас.% одного или более прочих элементов, в частности, одного или более прочих элементов, выбранных из группы, состоящей из серебра, золота, алюминия, кальция и кремния.

[0009] В одном варианте осуществления обогащенный МПГ сплав, полученный способом по изобретению, содержит или состоит из 0-20 мас.% железа, 40-90 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия, 0-60 мас.% никеля, 0-5 мас.% меди и 0-3 мас.% одного или более прочих элементов, в частности, одного или более прочих элементов, выбранных из группы, состоящей из серебра, золота, алюминия, кальция и кремния.

[0010] На стадии (1) способа по изобретению обеспечивают сплав-коллектор МПГ.

[0011] Сплавы-коллекторы МПГ хорошо известны специалистам в данной области техники; они типично могут быть образованы при пирометаллургической переработке подходящих МПГ-содержащих отходов, таких как, например, МПГ-содержащие отработанные катализаторы, например, использованные каталитические нейтрализаторы выхлопных газов автомобилей. В ходе такой пирометаллургической переработки МПГ отделяют, расплавляя МПГ-содержащие отходы, например, керамические носители с МПГ-содержащим покрытием из пористого оксида (такие как использованные автомобильные каталитические нейтрализаторы), вместе с металлом-коллектором, таким как, например, железо, в печи, так называемой плавильной печи. МПГ образуют с металлом-коллектором сплав-коллектор МПГ, который отделяют от шлака, образующегося как побочный продукт во время плавки.

[0012] Сплав-коллектор МПГ, обеспеченный на стадии (1), содержит: 30-95 мас.% железа; менее 1 мас.% или, в частности, даже 0 мас.% серы; и 2-15 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия.

[0013] В одном варианте осуществления сплав-коллектор МПГ может содержать 40-70 мас.% железа; 0-20 мас.% никеля; менее 1 мас.% или, в частности, даже 0 мас.% серы; и 5-15 мас.% одного или более из упомянутых МПГ. Предпочтительно, чтобы сплав-коллектор МПГ содержал не более 4 мас.%, в частности, ≤1 мас.% меди. Примеры прочих элементов (элементов помимо железа, никеля, серы, меди, платины, палладия и родия), которые могут содержаться в сплаве-коллекторе МПГ, включают серебро, золото, алюминий, кальций, кремний, фосфор, титан, хром, марганец, молибден и ванадий. Сплав-коллектор МПГ может содержать один или более из упомянутых прочих элементов в суммарном количестве вплоть до 30 мас.%. Таким образом, сплав-коллектор МПГ может содержать или состоять из:

30-95 мас.%, в частности, 40-70 мас.% железа,

0-20 мас.%, в частности, 0-15 мас.% никеля,

2-15 мас.%, в частности, 5-15 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия,

менее 1 мас.%, в частности, 0 мас.% серы,

0-4 мас.%, в частности, 0-1 мас.% меди и

0-30 мас.%, в частности, 0-20 мас.% одного или более прочих элементов, в частности, одного или более прочих элементов, выбранных из группы, состоящей из серебра, золота, алюминия, кальция, кремния, фосфора, титана, хрома, марганца, молибдена и ванадия.

[0014] Если сплав-коллектор МПГ содержит кремний, может быть два варианта. В первом варианте содержание кремния в сплаве-коллекторе МПГ может составлять в интервале 0-4 мас.%, в втором варианте оно может составлять в интервале от >4 до 15 мас.%.

[0015] В одном варианте осуществления сплав-коллектор МПГ содержит или состоит из 40-70 мас.% железа, 0-15 мас.% никеля, 5-15 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия, от 0 до <1 мас.% серы, 0-1 мас.% меди, 0-20 мас.% одного или более прочих элементов, в частности, одного или более прочих элементов, выбранных из группы, состоящей из серебра, золота, алюминия, кальция, кремния, фосфора, титана, хрома, марганца, молибдена и ванадия.

[0016] На стадии (2) способа по изобретению обеспечивают не содержащий меди и серы материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении (ниже кратко называемый также "материалом, способным образовывать шлакоподобную композицию при плавлении").

[0017] Выражение "не содержащий меди и серы", использующееся здесь в контексте стадии (2) способа по изобретению, означает, что материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, может включать медь и серу, но каждую в содержании не выше уровня технически неизбежной примеси, например, менее 1000 массовых миллионных долей (мас.млн^-1).

[0018] Использующийся в настоящем документе термин "материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении", должен иллюстрировать то, что расплавленный материал выглядит и ведет себя как шлак. В то же время, он должен выражать то, что этот материал не следует путать со шлаком, образующимся в качестве побочного продукта способа по изобретению, т.е. шлаком, полученным по завершении стадии (4). Кроме того, материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, не обязательно идентичен по составу с одной или более верхними низкоплотными расплавленными массами, образующимися на стадии (3), хотя он составляет по меньшей мере преобладающую часть последних.

[0019] Материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, имеет такой состав, чтобы расплавленная шлакоподобная композиция содержала или состояла из:

40-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция,

10-60 мас.% диоксида кремния,

0-20 мас.%, в частности, 0 мас.% оксида железа (в частности, FeO),

0-20 мас.%, в частности, 0-10 мас.% оксида натрия,

0-20 мас.%, в частности, 0-10 мас.% оксида бора и

0-2 мас.%, в частности, 0 мас.% оксида алюминия.

[0020] Если содержание кремния в сплаве-коллекторе МПГ, обеспеченном на стадии (1), составляет в интервале 0-4 мас.%, целесообразно, чтобы материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, имел такой состав, чтобы расплавленная шлакоподобная композиция содержала или состояла из:

40-60 мас.% оксида магния и/или оксида кальция,

40-60 мас.% диоксида кремния,

0-20 мас.%, в частности, 0 мас.% оксида железа (в частности, FeO),

0-20 мас.%, в частности, 0-10 мас.% оксида натрия,

0-20 мас.%, в частности, 0-10 мас.% оксида бора и

0-2 мас.%, в частности, 0 мас.% оксида алюминия.

[0021] Если содержание кремния в сплаве-коллекторе МПГ, обеспеченном на стадии (1), составляет в интервале от >4 до 15 мас.%, целесообразно, чтобы материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, имел такой состав, чтобы расплавленная шлакоподобная композиция содержала или состояла из:

60-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция,

10-40 мас.% диоксида кремния,

0-20 мас.%, в частности, 0 мас.% оксида железа (в частности, FeO),

0-20 мас.%, в частности, 0-10 мас.% оксида натрия,

0-20 мас.%, в частности, 0-10 мас.% оксида бора и

0-2 мас.%, в частности, 0 мас.% оксида алюминия.

[0022] В одном варианте осуществления, кроме упомянутых массовых процентных содержаний диоксида кремния и оксида магния и/или оксида кальция, материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, имеет такой состав, чтобы расплавленная шлакоподобная композиция не содержала оксида железа, содержала 0-10 мас.% оксида натрия, 0-10 мас.% оксида бора, и не содержала оксида алюминия.

[0023] Материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, и, как следствие, также сама жидкая шлакоподобная композиция не содержат МПГ, за исключением технически неизбежных примесей. Однако последние присутствуют, их доля должна быть низкой; предпочтительно, эта доля в материале, способном образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, не превышает, например, 10 мас.млн^-1.

[0024] Материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, представляет собой сочетание веществ и может содержать вышеуказанные оксиды или только упомянутые оксиды, однако, это не обязательно имеет место. Альтернативно или дополнительно, он может содержать соединения, способные образовать такие оксиды или оксидные композиции при нагреве в процессе образования упомянутых одной или более верхних низкоплотных расплавленных масс. В качестве лишь нескольких примеров соединений такого типа можно назвать: карбонаты как примеры соединений, которые могут отщепить диоксид углерода и образовать соответствующие оксиды при нагревании и плавлении в процессе образования упомянутых одной или более верхних низкоплотных расплавленных масс; силикаты как примеры соединений, которые могут образовать соответствующие оксиды и диоксид кремния при нагревании и плавлении в процессе образования упомянутых одной или более верхних низкоплотных расплавленных масс; бораты как примеры соединений, которые могут образовать соответствующие оксиды и оксид бора при нагревании и плавлении в процессе образования упомянутых одной или более верхних низкоплотных расплавленных масс.

[0025] На стадии (3) способа по изобретению сплав-коллектор МПГ и материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, плавят в массовом отношении 1:0,2-1, предпочтительно 1:0,2-0,8, еще более предпочтительно 1:0,2-0,6, в конвертере до тех пор, пока не образовалась многофазная система из нижней высокоплотной расплавленной массы, содержащей расплавленный сплав-коллектор МПГ, и двух или более верхних низкоплотных расплавленных масс, совместно содержащих расплавленную шлакоподобную композицию, или, в одном варианте осуществления, до тех пор, пока не образовалась двухфазная система из нижней высокоплотной расплавленной массы, содержащей расплавленный сплав-коллектор МПГ, и верхней низкоплотной расплавленной массы, содержащей расплавленную шлакоподобную композицию.

[0026] Конвертер представляет собой обычный пирометаллургический конвертерный аппарат или тигельную печь, которая позволяет плавить сплав-коллектор МПГ и материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении. Конвертер имеет одно или более отверстий на своем верху и может иметь, например, цилиндрическую или грушевидную форму. Его конструкция может быть такой, чтобы он обеспечивал возможность вращательного и/или качательного движения, позволяющих поддерживать смешение его содержимого. Предпочтительно, он является наклоняемым (опрокидываемым), чтобы вылить расплавленное содержимое, позволяя тем самым осуществить стадию (5) способа по изобретению. Его внутренняя поверхность, которая контактирует с много- или двухфазной системой из нижней высокоплотной расплавленной массы и одной или более верхних низкоплотных расплавленных масс, выполнена из огнеупорного материала, как принято для пирометаллургических конвертерных аппаратов, т.е. материала, который выдерживает высокие температуры, преобладающие на технологических стадиях (3) и (4), и который является по существу инертным по отношению к компонентам упомянутой много- или двухфазной системы. Примеры подходящих огнеупорных материалов включают силикатные кирпичи, шамотные кирпичи, хромо-корундовые кирпичи, цирконо-муллитовые кирпичи, цирконо-силикатные кирпичи, магнезитовые кирпичи и кальциево-алюминатные кирпичи.

[0027] В ходе стадии (3) сначала сплав-коллектор МПГ и материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, вводят в конвертер, либо в виде заранее приготовленной смеси, либо в виде отдельных компонентов. Способ по изобретению является периодическим процессом, и предпочтительно не вводить всю партию за раз и затем нагревать и плавить содержимое конвертера, а вводить подлежащие плавлению материалы порциями и адаптированными к скорости плавления. После того как вся партия будет расплавлена, получают упомянутую много- или двухфазную систему из нижней высокоплотной расплавленной массы и одной или более верхних низкоплотных расплавленных масс.

[0028] Нагревание содержимого конвертера для того, чтобы расплавить это содержимое и таким образом образовать много- или двухфазную систему, означает повышение температуры содержимого конвертера до, например, 1200-1800°C, предпочтительно 1500-1700°C. Такое нагревание можно осуществить разными средствами, либо по отдельности, либо в комбинации, такими как, например, плазменный нагрев, непрямой электронагрев, электродуговой нагрев, индукционный нагрев, непрямой нагрев горелками, прямой нагрев одной или более газовыми горелками сверху и любая комбинация указанных способов нагрева. Предпочтительным способом является прямой нагрев газовыми горелками, способный давать указанные высокие температуры. Примеры подходящих газовых горелок включают газовые горелки, работающие на водороде или на горючем газе на углеводородной основе и на кислороде или закиси азота как окислителе.

[0029] По завершении стадии (3), т.е. после того, как образовалась много- или двухфазная система, осуществляют стадию (4) способа по изобретению. На стадии (4) окисляющий газ, содержащий или состоящий из 0-80 об.% инертного газа и 20-100 об.% кислорода, предпочтительно 0-50 об.% инертного газа и 50-100 об.% кислорода, в частности, 0 об.% инертного газа и 100 об.% кислорода (т.е. газообразный кислород), приводят в контакт с нижней высокоплотной расплавленной массой, полученной на стадии (3), до тех пор, пока последняя не превратится в нижнюю высокоплотную расплавленную массу обогащенного МПГ сплава, т.е. пока не образуется обогащенный МПГ сплав. В качестве инертного газа можно взять любой газ, инертный по отношению к нижней высокоплотной расплавленной массе, в частности, аргон и/или азот. В предпочтительных вариантах осуществления контакт между кислородом или кислородсодержащим окисляющим газом и нижней высокоплотной расплавленной массой можно осуществить, пропуская или барботируя этот газ через нижнюю высокоплотную расплавленную массу снизу конвертера, и/или посредством газовой фурмы, выход которой погружен в нижнюю высокоплотную расплавленную массу. Продолжительность контакта с окисляющим газом или, другими словами, количество используемого окисляющего газа зависит от того, когда образуется обогащенный МПГ сплав желаемого состава. Иначе говоря, контакт с окисляющим газом поддерживают в течение такого периода времени, пока не будет образован обогащенный МПГ сплав желаемого состава в соответствии с любым из описанных выше вариантов осуществления; типично это занимает от 1 до 5 часов или, например, от 2 до 4 часов. Эволюцию состава нижней высокоплотной расплавленной массы при осуществлении стадии (4) до того момента, пока не образовался обогащенный МПГ сплав желаемого состава, можно отслеживать стандартными аналитическими методами, например, рентгенофлуоресцентным (XRF) анализом. В качестве побочного продукта в ходе стадии (4) образуется верхний низкоплотный расплавленный шлак.

[0030] Контакт с окисляющим газом ведет к экзотермической реакции окисления, в ходе которой неблагородные элементы или металлы превращаются в оксиды и поглощаются упомянутыми одной или более верхними низкоплотными расплавленными массами. Процесс окисления на стадии (4) приводит к обеднению элементами или металлами, отличными от МПГ, в частности, к обеднению железом и, если таковые присутствуют, другими неблагородными элементами или металлами, в нижней высокоплотной расплавленной массе или, если смотреть наоборот, к обогащению МПГ в нижней высокоплотной расплавленной массе.

[0031] По завершении стадии (4), т.е. после того, как образовался обогащенный МПГ сплав желаемого состава, осуществляют стадию (5) способа по изобретению. На указанной стадии (5) верхний низкоплотный расплавленный шлак, образовавшийся на стадии (4), отделяют от нижней высокоплотной расплавленной массы обогащенного МПГ сплава, используя разницу плотностей. Для этого содержимое конвертера осторожно выливают, используя хорошо известный принцип декантации. После декантации верхнего низкоплотного расплавленного шлака нижнюю высокоплотную расплавленную массу обогащенного МПГ сплава выливают в подходящие сосуды.

[0032] Стадии (3)-(5) способа по изобретению образуют последовательность стадий, в частности, в прямой последовательности. Это следует понимать в том смысле, что между или во время указанных стадий (3)-(5) никаких дополнительных стадий или по меньшей мере никаких важных дополнительных стадий не требуется или не проводится. Примерами необязательных, неважных стадий являются (i) удаление части верхней низкоплотной расплавленной массы в ходе стадии (4) или (ii) добавление сплава-коллектора МПГ и/или материала, способного образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, в ходе стадии (4).

[0033] По завершении стадии (5) осуществляют следующую стадию (6), на которой разделенным расплавленным массам дают остыть и затвердеть.

[0034] После затвердевания затвердевший обогащенный МПГ сплав собирают на стадии (7). Затем его можно подвергнуть дальнейшему обычному рафинированию, например, электрометаллургическому и/или гидрометаллургическому рафинированию, чтобы получить в итоге отдельные МПГ либо в виде металла, либо в виде соединения МПГ, либо в виде раствора последнего.

[0035] Преимуществом способа по изобретению является то, что обогащенный МПГ сплав, собранный на стадии (7), отличается относительно высоким содержанием МПГ. Это относительно высокое содержание МПГ означает меньшие усилия и меньший расход химических реагентов с учетом упомянутых процессов дальнейшего рафинирования. Еще одно значительное преимущество способа по изобретению состоит в том, что шлак, образовавшийся в качестве побочного продукта во время стадии (4), имеет очень низкое содержание МПГ, менее 50 мас.млн^-1. Не совсем понятно почему, но считается, что сочетание массовых отношений 1:0,2-1 или 1:0,2-0,8 или 1:0,2-0,6 специально составленного сплава-коллектора МПГ, обеспеченного на стадии (1), и специально составленного материала, способного образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, обеспеченного на стадии (2), имеет ключевое значение, в частности, в отношении заметно низких потерь МПГ в шлак, образующийся как побочный продукт во время стадии (4) способа по изобретению.

[0036] Изобретение включает следующие варианты осуществления:

[0037] 1. Способ получения обогащенного МПГ сплава, содержащего 0-60 мас.% железа и 20-99 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия, включающий следующие стадии:

(1) обеспечивают сплав-коллектор МПГ, содержащий 30-95 мас.% железа, менее 1 мас.% серы и 2-15 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия,

(2) обеспечивают не содержащий меди и серы материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, причем расплавленная шлакоподобная композиция содержит 40-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция и 10-60 мас.% диоксида кремния,

(3) плавят сплав-коллектор МПГ и материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, в массовом отношении 1:0,2-1 в конвертере до тех пор, пока не образовалась много- или двухфазная система из нижней высокоплотной расплавленной массы, содержащей расплавленный сплав-коллектор МПГ, и одной или более верхних низкоплотных расплавленных масс, содержащих расплавленную шлакоподобную композицию,

(4) приводят окисляющий газ, содержащий 0-80 об.% инертного газа и 20-100 об.% кислорода, в контакт с нижней высокоплотной расплавленной массой, полученной на стадии (3), пока она не превратится в нижнюю высокоплотную расплавленную массу обогащенного МПГ сплава,

(5) отделяют верхний низкоплотный расплавленный шлак, образовавшийся в ходе стадии (4), от нижней высокоплотной расплавленной массы обогащенного МПГ сплава, используя разницу плотностей,

(6) дают отделенным друг от друга расплавленным массам остыть и затвердеть и

(7) собирают затвердевший обогащенный МПГ сплав.

[0038] 2. Способ по варианту 1, причем обогащенный МПГ сплав содержит или состоит из 0-45 мас.% железа и 30-99 мас.% одного или более МПГ, 0-60 мас.% никеля, 0-5 мас.% меди и 0-10 мас.% одного или более прочих элементов.

[0039] 3. Способ по варианту 1, причем обогащенный МПГ сплав содержит или состоит из 0-20 мас.% железа, 40-90 мас.% одного или более МПГ, 0-60 мас.% никеля, 0-5 мас.% меди и 0-3 мас.% одного или более прочих элементов.

[0040] 4. Способ по любому из предыдущих вариантов, причем сплав-коллектор МПГ, обеспеченный на стадии (1), содержит 40-70 мас.% железа, 0-20 мас.% никеля, менее 1 мас.% серы и 5-15 мас.% одного или более МПГ.

[0041] 5. Способ по любому из предыдущих вариантов, причем сплав-коллектор МПГ содержит не более 4 мас.% меди.

[0042] 6. Способ по любому из вариантов 1-3, причем сплав-коллектор МПГ содержит или состоит из:

30-95 мас.% железа,

0-20 мас.% никеля,

от 0 до <1 мас.% серы,

2-15 мас.% одного или более МПГ,

0-4 мас.% меди и

0-30 мас.% одного или более прочих элементов.

[0043] 7. Способ по любому из вариантов 1-3, причем сплав-коллектор МПГ содержит или состоит из:

40-70 мас.% железа,

0-15 мас.% никеля,

от 0 до <1 мас.% серы,

5-15 мас.% одного или более МПГ,

0-1 мас.% меди и

0-20 мас.% одного или более прочих элементов.

[0044] 8. Способ по любому из предыдущих вариантов, причем расплавленная шлакоподобная композиция содержит или состоит из:

40-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция,

10-60 мас.% диоксида кремния,

0-20 мас.% оксида железа,

0-20 мас.% оксида натрия,

0-20 мас.% оксида бора и

0-2 мас.% оксида алюминия.

[0045] 9. Способ по любому из вариантов 1-7, причем расплавленная шлакоподобная композиция содержит или состоит из:

40-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция,

10-60 мас.% диоксида кремния,

0 мас.% оксида железа,

0-10 мас.% оксида натрия,

0-10 мас.% оксида бора и

0 мас.% оксида алюминия.

[0046] 10. Способ по любому из предыдущих вариантов, причем сплав-коллектор МПГ содержит 0-4 мас.% кремния, и причем расплавленная шлакоподобная композиция содержит 40-60 мас.% оксида магния и/или оксида кальция и 40-60 мас.% диоксида кремния.

[0047] 11. Способ по любому из вариантов 1-9, причем сплав-коллектор МПГ содержит от >4 до 15 мас.% кремния, и причем расплавленная шлакоподобная композиция содержит 60-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция и 10-40 мас.% диоксида кремния.

[0048] 12. Способ по любому из предыдущих вариантов, причем сплав-коллектор МПГ и материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, плавят в массовом отношении 1:0,2-0,8 или 1:0,2-0,6.

[0049] 13. Способ по любому из предыдущих вариантов, причем температуру содержимого конвертера повышают до 1200-1800°C.

[0050] 14. Способ по любому из предыдущих вариантов, причем контакт между окисляющим газом и нижней высокоплотной расплавленной массой осуществляют, пропуская или барботируя газ через нижнюю высокоплотную расплавленную массу снизу конвертера, и/или посредством газовой фурмы, выход которой погружен в нижнюю высокоплотную расплавленную массу.

[0051] 15. Способ по любому из предыдущих вариантов, причем контакт с окисляющим газом занимает от 1 до 5 часов.

Примеры

Пример 1

[0052] Заранее приготовленную смесь 500 кг сплава-коллектора МПГ, содержащего 47 мас.% железа, 14,1 мас.% никеля, 8,1 мас.% кремния, 4,6 мас.% палладия, 3,2 мас.% хрома, 2,5 мас.% титана, 2,2 мас.% платины, 1,8 мас.% марганца, 0,6 мас.% родия и 0,9 мас.% меди, 123 кг оксида кальция, 75 кг диоксида кремния, 15 кг карбоната натрия и 15 кг буры вводили порциями в уже нагретую до 1500°C цилиндрическую печь, обогреваемую природным газом, и далее нагревали до 1700°C.

[0053] После плавления в течение 10 часов была образована двухфазная система из нижней высокоплотной расплавленной массы, содержащей сплав-коллектор МПГ, и верхней низкоплотной расплавленной массы, содержащей шлакоподобную композицию. Кислород вводили в нижнюю высокоплотную расплавленную массу через керамическую трубку с расходом кислорода 900 л/мин. Через 2,5 часа введение кислорода прекращали. Верхнюю низкоплотную расплавленную массу выливали в чугунные шлаковые ковши для охлаждения и затвердевания. Затем нижнюю высокоплотную расплавленную массу выливали в графитовые литейные формы для охлаждения и затвердевания. После затвердевания и охлаждения до температуры окружающей среды оба материала анализировали методом XRF.

Примеры 2 и 3

[0054] Повторяли пример 1 с той лишь разницей, что введение кислорода занимало 2,75 часа (пример 2) или 3 часа (пример 3).

[0055] Результаты XRF-анализа собраны в таблицах 1 и 2. Все значения выражены в мас.%, за исключением значений содержания МПГ в шлаке, которые приведены в мас.млн^-1.

Таблица 1. Состав затвердевшей верхней низкоплотной массы (шлака)

Элемент Пример 1 Пример 2 Пример 3 Fe 29 35 40 Ni 1 1 1 Всего МПГ 49 47 44

Таблица 2. Состав затвердевшей нижней высокоплотной массы (обогащенного МПГ сплава)

Элемент Пример 1 Пример 2 Пример 3 МПГ 27 28 34 Fe 20 18 13 Ni 50 51 51

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении обогащенного металлами платиновой группы (МПГ) сплава, содержащего 0-60 мас.% железа и 20-99 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия. Осуществляют обеспечение сплава-коллектора МПГ, содержащего 30-95 мас.% железа, менее 1 мас.% серы и 2-15 мас.% одного или более МПГ, обеспечение не содержащего меди и серы материала, способного образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, плавление сплава-коллектора МПГ и материала, способного образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, в массовом отношении 1:0,2-1 в конвертере, приведение окисляющего газа в контакт с нижней высокоплотной расплавленной массой, отделение верхнего низкоплотного расплавленного шлака от нижней высокоплотной расплавленной массы обогащенного МПГ сплава, используя разницу плотностей, предоставление возможности отделенным друг от друга расплавленным массам остыть и затвердеть. Изобретение обеспечивает низкую потерю МПГ в шлак, образующийся в качестве побочного продукта процесса пирометаллургического превращения, и позволяет получить сплав с высоким уровнем МПГ. 14 з.п. ф-лы, 3 пр., 2 табл.

1. Способ получения обогащенного металлами платиновой группы (МПГ) сплава, содержащего 0-60 мас.% железа и 20-99 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия, включающий следующие стадии:

(1) обеспечивают сплав-коллектор МПГ, содержащий 30-95 мас.% железа, менее 1 мас.% серы и 2-15 мас.% одного или более МПГ, выбранных из группы, состоящей из платины, палладия и родия,

(2) обеспечивают не содержащий меди и серы материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, причем расплавленная шлакоподобная композиция содержит 40-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция и 10-60 мас.% диоксида кремния,

(3) плавят сплав-коллектор МПГ и материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, в массовом отношении 1:0,2-1 в конвертере до тех пор, пока не образовалась много- или двухфазная система из нижней высокоплотной расплавленной массы, содержащей расплавленный сплав-коллектор МПГ, и одной или более верхних низкоплотных расплавленных масс, содержащих расплавленную шлакоподобную композицию,

(4) приводят окисляющий газ, содержащий 0-80 об.% инертного газа и 20-100 об.% кислорода, в контакт с нижней высокоплотной расплавленной массой, полученной на стадии (3), пока она не превратится в нижнюю высокоплотную расплавленную массу обогащенного МПГ сплава,

(5) отделяют верхний низкоплотный расплавленный шлак, образовавшийся в ходе стадии (4), от нижней высокоплотной расплавленной массы обогащенного МПГ сплава, используя разницу плотностей,

(6) дают отделенным друг от друга расплавленным массам остыть и затвердеть и

(7) собирают затвердевший обогащенный МПГ сплав.

2. Способ по п. 1, в котором обогащенный МПГ сплав содержит или состоит из 0-45 мас.% железа и 30-99 мас.% упомянутых одного или более МПГ, 0-60 мас.% никеля, 0-5 мас.% меди и 0-10 мас.% одного или более прочих элементов, выбранных из группы, состоящей из серебра, золота, алюминия, кальция и кремния.

3. Способ по п. 1, в котором обогащенный МПГ сплав содержит или состоит из 0-20 мас.% железа, 40-90 мас.% упомянутых одного или более МПГ, 0-60 мас.% никеля, 0-5 мас.% меди и 0-3 мас.% одного или более прочих элементов, выбранных из группы, состоящей из серебра, золота, алюминия, кальция и кремния.

4. Способ по п. 1, в котором сплав-коллектор МПГ, обеспеченный на стадии (1), содержит 40-70 мас.% железа, 0-20 мас.% никеля, менее 1 мас.% серы и 5-15 мас.% упомянутых одного или более МПГ.

5. Способ по п. 1, в котором сплав-коллектор МПГ содержит не более 4 мас.% меди.

6. Способ по п. 1, в котором сплав-коллектор МПГ содержит или состоит из:

30-95 мас.% железа,

0-20 мас.% никеля,

от 0 до <1 мас.% серы,

2-15 мас.% упомянутых одного или более МПГ,

0-4 мас.% меди и

0-30 мас.% одного или более прочих элементов, выбранных из группы, состоящей из серебра, золота, алюминия, кальция, кремния, фосфора, титана, хрома, марганца, молибдена и ванадия.

7. Способ по п. 1, в котором сплав-коллектор МПГ содержит или состоит из:

40-70 мас.% железа,

0-15 мас.% никеля,

от 0 до <1 мас.% серы,

5-15 мас.% упомянутых одного или более МПГ,

0-1 мас.% меди и

0-20 мас.% одного или более прочих элементов, выбранных из группы, состоящей из серебра, золота, алюминия, кальция, кремния, фосфора, титана, хрома, марганца, молибдена и ванадия.

8. Способ по п. 1, в котором расплавленная шлакоподобная композиция содержит или состоит из:

40-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция,

10-60 мас.% диоксида кремния,

0-20 мас.% оксида железа,

0-20 мас.% оксида натрия,

0-20 мас.% оксида бора и

0-2 мас.% оксида алюминия.

9. Способ по п. 1, в котором расплавленная шлакоподобная композиция содержит или состоит из:

40-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция,

10-60 мас.% диоксида кремния,

0 мас.% оксида железа,

0-10 мас.% оксида натрия,

0-10 мас.% оксида бора и

0 мас.% оксида алюминия.

10. Способ по п. 1, в котором сплав-коллектор МПГ содержит 0-4 мас.% кремния, и при этом расплавленная шлакоподобная композиция содержит 40-60 мас.% оксида магния и/или оксида кальция и 40-60 мас.% диоксида кремния.

11. Способ по п. 1, в котором сплав-коллектор МПГ содержит от >4 до 15 мас.% кремния, и при этом расплавленная шлакоподобная композиция содержит 60-90 мас.% оксида магния и/или оксида кальция и 10-40 мас.% диоксида кремния.

12. Способ по п. 1, в котором сплав-коллектор МПГ и материал, способный образовывать шлакоподобную композицию при плавлении, плавят в массовом отношении 1:0,2-0,8 или 1:0,2-0,6.

13. Способ по п. 1, в котором температуру содержимого конвертера повышают до 1200-1800°C.

14. Способ по п. 1, в котором контакт между окисляющим газом и нижней высокоплотной расплавленной массой осуществляют, пропуская или барботируя газ через нижнюю высокоплотную расплавленную массу снизу конвертера, и/или посредством газовой фурмы, выход которой погружен в нижнюю высокоплотную расплавленную массу.

15. Способ по п. 1, в котором контакт с окисляющим газом занимает от 1 до 5 часов.