Способ переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы Российский патент 2022 года по МПК C22B11/00 

Изобретение относится к металлургии благородных металлов (БМ) и может быть использовано в технологии переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы – родий, иридий, рутений.

Концентраты такого типа могут образовываться при гидрометаллургических способах извлечения редких металлов платиновой группы из маточных растворов аффинажа платины и палладия, с высоким содержанием в них неблагородных элементов. Основу таких концентратов, как правило, составляет медь, массовая доля которой достигает (40-50) %. Кроме меди концентрат содержит теллур, а также в небольших количествах никель, железо, висмут, олово и другие. Массовая доля редких металлов платиновой группы в таких продуктах составляет от 2 % до 5 %. Такие концентраты обладают высокой химической активностью.

Из литературных источников известно значительное число методов переработки материалов, содержащих металлы платиновой группы.

Известны способы вскрытия платиносодержащих продуктов путем их сплавления со смесью щелочи и окислителя, а также спеканием с пероксидами бария или натрия с последующим растворением продуктов термообработки в воде или кислотах [С.И. Гинзбург и др. Аналитическая химия платиновых металлов. «Наука». М., 1972. С. 25-26; С.И. Гинзбург и др. Руководство по химическому анализу платиновых металлов и золота. «Наука». М., 1965. с. 10-11].

Эти способы обладают следующими недостатками: высокий расход реагентов; необходимость использования специального оборудования для шихтоподготовки и спекания шихты; получение насыщенных по солям растворов, что вызывает сложности при последующей их переработке.

Известны способы вскрытия материалов, содержащих металлы платиновой группы в «царской водке» или хлорированием в соляной кислоте [Основы металлургии. т.5. «Металлургия». М., 1968. с.356-357; М.А. Меретуков, А.М. Орлов. Металлургия благородных металлов. «Металлургия». М., 1991. с. 361-362].

Основным недостатком «царсководочного» растворения можно считать выделение токсичных оксидов азота, которые не удается полно утилизировать.

Главным же недостатком всех перечисленных известных способов является то, что вскрываются, т.е. переходят в раствор одновременно практически все находящиеся в исходном продукте химические элементы, что создает проблемы при последующем извлечении и разделении металлов платиновой группы.

Известен способ разделения цветных и благородных металлов при переработке, содержащих их материалов [Патент № 2370554. Россия. Способ разделения цветных и благородных металлов при переработке содержащих их материалов.]. Способ заключается в обработке водной пульпы материала азотной кислотой до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), равного 800-900 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения, отделении нерастворимого остатка, содержащего благородные металлы, от раствора выщелачивания. Нерастворимый остаток затем растворяют путем хлорирования в соляной кислоте, а из нитратного раствора выделяют неблагородные элементы. Способ принят в качестве прототипа.

К основным недостаткам способа-прототипа следует отнести следующие моменты. Нерастворимый остаток от выщелачивания в азотной кислоте растворяют путем жидкофазного хлорирования в соляной кислоте. При этом получаемый раствор металлов платиновой группы содержит в своем составе нитрат-ионы, что создает трудности на последующих стадиях разделения металлов, в частности из-за образования нитрозильных комплексов рутения. При заданных параметрах выщелачивания в нитратный раствор кроме неблагородных элементов и серебра переходит и значительная часть металлов платиновой группы. Их последующее восстановление легким сплавом, как описано в способе-прототипе, приводит к образованию промпродукта с низким содержанием благородных металлов, основу которого составляют теллур и другие неблагородные элементы.

Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы, заключается в использовании совокупности таких гидрометаллургических способов переработки, которые позволяют перевести в раствор основную часть неблагородных элементов, сконцентрировать металлы платиновой группы в отдельном продукте, который может быть переработан известными методами и, вместе с тем, не имеет перечисленных недостатков, присущих способу-прототипу.

Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы, включающем распульповку продукта в воде, обработку пульпы кислотой, отделение нерастворимого остатка, хлорирование нерастворимого остатка в соляной кислоте - после распульповки концентрата в воде и обработки кислотой пульпу обрабатывают окислителем, в качестве которого используют хлорат натрия, хлор или раствор пероксида водорода, до достижения значения ОВП, равного 350-450 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения.

Кроме того, в качестве кислот используют серную или соляную и обработку кислотой проводят до достижения значения рН в пульпе равного 0.5-0.0 единиц.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. При обработке водной пульпы соляной или серной кислотами, металлы платиновой группы полностью остаются в осадке. В раствор переходит лишь небольшая часть неблагородных элементов, в основном находящихся в окисленных формах:

Ni₂O₃ + 6HCl = 2NiCl₃ + 3H₂O (1)

Fe₂O₃ + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O (2)

SnO + 2HCl = SnCl₂ + H₂O (3)

NiO + H₂SO₄ = NiSO₄ + H₂O (4)

После этого пульпу обрабатывают окислителем, в качестве которого используют хлорат натрия, хлор или раствор пероксида водорода, до значения ОВП равного 350-400 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения. При таких параметрах в раствор переходят основная часть меди, никеля, висмута, больше половины теллура и ряд других неблагородных элементов:

3Cu + 6HCl + NaClO₃ = 3CuCl₂ + NaCl +3H₂O (5)

Ni + H₂SO₄ + H₂O₂ = NiSO₄ + 2H₂O (6)

2Bi + 3Cl₂ =2BiCl₃ (7)

Te + 2Cl₂ + 2HCl = H₂[TeCl₆] (8)

Металлы платиновой группы, при этом, остаются в нерастворимом остатке. При значении ОВП менее 350 мВ значительная часть неблагородных элементов остается в нерастворимом остатке, тем самым снижаются показатели разделения металлов платиновой группы и неблагородных элементов.

ПРИМЕР

Для проведения исследований был взят концентрат на основе неблагородных элементов, содержащий редкие металлы платиновой группы, следующего состава, %: Cu-50,5, Ni-0,6, Fe- 2,6, Te-8,2, Bi-2,7, Sn-5,7, Pt-0,2, Pd-0,1, Rh- 2,5, Ir- 0,3, Ru-2,9. Кроме этого, концентрат содержит соли: хлорид натрия, сульфат натрия и хлорид аммония.

Таблица 1

Распределение элементов при выщелачивании концентрата на основе неблагородных элементов, содержащий редкие металлы платиновой группы

№ опыта Наименование
продуктов Окисли
тель Значение
ОВП, мВ Распределение элементов по промпродуктам, % Rh Ir Ru Cu Ni Fe Te Bi Sn 11 Раствор выщелачивания NaClO₃ 200 0.1 0 0.1 41 39 90 0.1 26 2 Нерастворимый остаток 99.9 100 99.9 59 61 10 99.9 74 98 22 Раствор выщелачивания NaClO₃ 380 0.1 0 0.1 95 74 97 47 51 37 Нерастворимый остаток 99.9 100 99.9 5 26 3 53 49 63 33 Раствор выщелачивания NaClO₃ 510 4.2 1.6 8.7 99 86 98 59 78 46 Нерастворимый остаток 95.8 98.4 91.3 1 14 2 41 22 54 34 Раствор выщелачивания H₂O₂ 220 0.1 0 0.1 43 36 92 0.1 24 1 Нерастворимый остаток 99.9 100 99.9 57 64 8 99.9 76 99 55 Раствор выщелачивания H₂O₂ 375 0.2 0 0.1 93 73 97 45 49 33 Нерастворимый остаток 99.8 100 99.9 8 27 3 55 51 67 66 Раствор выщелачивания H₂O₂ 520 4.8 1.4 8.9 97 85 96 63 74 46 Нерастворимый остаток 95.2 98.6 91.1 3 14 4 37 26 54 77 Раствор выщелачивания Cl₂ 190 0.1 0 0 37 29 86 0.1 16 0.4 Нерастворимый остаток 99.9 100 100 63 71 14 99.9 84 99.6 88 Раствор выщелачивания Cl₂ 390 0.4 0.1 0.3 95 76 97 48 51 32 Нерастворимый остаток 99.6 99.9 99.7 5 24 3 52 49 68 99 Раствор выщелачивания Cl₂ 550 5.9 1.7 9.5 98 88 96 63 79 47 Нерастворимый остаток 94.1 98.3 90.5 2 12 4 37 21 53

В стеклянный реактор залили 600 мл воды, включили перемешивающее устройство, загрузили 100 г концентрата, после этого обработкой серной кислотой довели значение рН в пульпе до 0.1 ед. В полученную реакционную смесь ввели раствор хлората натрия до установления значения ОВП 380 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения, пульпу перемешали в течение определенного времени и отфильтровали. Нерастворимый остаток растворили методом жидкофазного хлорирования в соляной кислоте. Подобные опыты провели с этим же исходным продуктом с использованием других окислителей и при различных значениях ОВП. Результаты представлены в таблице 1.

Таким образом, предлагаемый способ переработки концентрата на основе неблагородных элементов, содержащий редкие металлы платиновой группы, позволяет достигнуть селективного извлечения в раствор основной части примесей неблагородных элементов; сконцентрировать металлы платиновой группы в отдельном промпродукте, который может быть переработан известными методами; избежать проблем с разделением металлов платиновой группы при переработке обогащенного продукта.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для переработки концентратов на основе неблагородных металлов, содержащих родий, иридий, рутений. Способ переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы, включает распульповку продукта в воде, обработку пульпы кислотой, отделение нерастворимого остатка, хлорирование нерастворимого остатка в соляной кислоте, при этом после обработки кислотой пульпу обрабатывают окислителем, в качестве которого используют хлорат натрия, хлор или раствор пероксида водорода, до достижения значения ОВП, равного 350-450 мВ, относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Изобретение направлено на повышение степени извлечения редких металлов платиновой группы за счет переведения в раствор основной части примесей неблагородных элементов и концентрирование металлов платиновой группы в отдельном промпродукте. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Способ переработки концентратов на основе неблагородных элементов, содержащих редкие металлы платиновой группы, включающий распульповку продукта в воде, обработку пульпы кислотой, отделение нерастворимого остатка, осаждение из раствора неблагородных элементов, хлорирование нерастворимого остатка в соляной кислоте, отличающийся тем, что после распульповки концентрата в воде и обработки кислотой пульпу обрабатывают окислителем, в качестве которого используют хлорат натрия, хлор или раствор пероксида водорода, до достижения значения ОВП, равного 350-450 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют соляную или серную кислоты.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку кислотой проводят до достижения значения рН в пульпе, равного 0.5-0.0 единиц.