СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ ИЗ ПЛАТИНОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ
PROCEDURE FOR EXTRACTION OF METALS OF PLATINUM GROUP FROM PLATINUM CONTAINING RAW STOCK

Изобретение относится к металлургии металлов платиновой группы (МПГ) и может быть использовано при извлечении МПГ на предприятиях металлургической и химической промышленности из платиносодержащего хромитового сырья.
Известен способ извлечения и разделения МПГ, который включает вскрытие исходного сырья гидрохлорированием, отделение золота, экстракцию платины и (или) палладия параллельно, но по отдельности, получение концентрата иридия и родия и их разделение экстракцией. Перевод МПГ осуществляется обработкой материала НСl с концентрацией 300-350 г/л при т:ж=1:3 в присутствии газообразного хлора в течение 12-16 часов при 80-90°С (Патент РФ №2200132 от 10.03.2003).
Недостатками данного способа извлечения МПГ применительно к хромсодержащим материалам являются низкое извлечение МПГ из хромитов, нетрадиционность используемых реагентов для производства хромовых солей и невозможность создания замкнутого технологического цикла растворов.
3
2
2
3
Известен способ выделения МПГ, в котором исходный материал растворяют в азотной кислоте. Сорбцию проводят платиновых металлов на анионите и десорбцию их раствором аммиака 3-8 моль/дм. Из аммиачных растворов азотной кислотой избирательно осаждают палладий в виде малорастворимой комплексной соли [Pd(NH)NONO] при рН 5-6. Растворы после осаждения палладия направляют на выделение коллективного концентрата платиноидов (Патент РФ № 2238244 от 20.10.2004). Применение указанного способа для переработки хромсодержащего платинометального сырья затруднительно ввиду нетрадиционности реагентов по отношению к производству хромовых солей, невозможности создания замкнутого оборота технологических растворов и сложным характером поведения МПГ азотнокислых средах в присутствии хрома.
Известен способ получения селективных концентратов благородных металлов, включающий автоклавное окислительное выщелачивание исходных продуктов при температуре 180-220°С и парциальном давлении кислорода 0,4-1,0 МПа. Из раствора может быть селективно выделен концентрат металлов-спутников и серебра (Патент РФ № 2215801 от 10.11.2003). Ориентация процесса на переработку платинометальных материалов, содержащих цветные металлы, сложность аппаратурного оформления процесса, низкое извлечение МПГ в сернокислый раствор из материалов с высоким содержанием хромита, зависимость результатов автоклавного окислительного выщелачивания от содержания серы в материале делают затруднительным его реализацию.
Известен способ выделения платиновых металлов из платиносодержащих концентратов, который включает окислительный обжиг, солянокислотное выщелачивание огарка с переводом платиновых металлов в хлоридный раствор и последующее выделение МПГ из раствора. Выщелачивание огарка проводят в присутствии активирующей добавки, обеспечивающей удаление оксидных пассивирующих пленок с поверхности зерен платиноидов, при ее расходе 5-10% от веса огарка. В качестве активирующей добавки используют солянокислый гидразин или сернокислый натрий (Патент РФ № 2169200 от 20.06.2001). Недостатками технологии являются нетрадиционность соляной кислоты для производства хромовых солей, возможность распределения МПГ между различными продуктами технологии, сложность эффективного сочетания пиро- и гидрометаллургических процессов.
Известен способ выделения платиновых металлов из шламов медно-никелевого производства, выбранный в качестве прототипа, который включает двухстадийную жидкофазную сульфатизацию - водное выщелачивание и последующее автоклавное осаждение металлов спутников платины, позволяющий обеспечить получение богатых селективных концентратов благородных металлов (Грейвер Т.Н., Петров Г.В. "Перспективы развития производства платиновых металлов. Новые подходы к источникам сырья и технологии переработки". Цветная металлургия, 1999 г., N 8-9, с.7-10).
Недостатками данного способа извлечения платиновых металлов являются:
1. Необходимость проведения первой стадии - низкотемпературной (180°С) сульфатизации шлама - для предварительного удаления цветных металлов, что сопровождается усложнением технологической схемы;
2. Применение на второй стадии сульфатизации высокой температуры (230°С) для перевода МПГ в раствор, что приводит к удорожанию используемого оборудования, а также к выделению агрессивных токсичных газов;
3. Ориентированность прототипа на переработку шламов электролиза меди и никеля, состоящих преимущественно из халькогенидов цветных и благородных металлов. Применение прототипа при переработке платинометального хромитового сырья, содержащего преимущественно оксиды хрома, железа и породообразующих компонентов, не обеспечивает высокого извлечения МПГ в сернокислый раствор.
Задачей изобретения является создание способа извлечения металлов платиновой группы из платиносодержащего хромитового сырья, позволяющего исключить недостатки, присущие прототипу.
Технический результат заключается в увеличении извлечения МПГ из платиносодержащих хромитов и получении богатого хроматного раствора, пригодного для производства товарных хромовых соединений при использовании традиционных для хромового производства реагентов.
2
4
3
Технический результат достигается тем, что по способу извлечения металлов платиновой группы из платиносодержащего сырья, включающего сульфатизацию с использованием окислителя и последующее водное выщелачивание, отличающегося тем, что в качестве исходного сырья используют хромиты, сульфатизационную обработку которых осуществляют при отношении жидкого (HSO) к твердому (хромит) ж:т=4:1÷6:1 в водном растворе серной кислоты концентрацией 85-93 вес.% при температуре 150-170°С с использованием в качестве окислителя оксида хрома СrО, взятого в количестве 70-80 вес.% от содержания железа в хромите.
Оптимальность отличительных признаков состоит в следующем:
- нижний предел (85%) концентрации серной кислоты определяет тот минимум, при котором присутствие воды в серной кислоте отрицательно влияет на результаты сульфатизации; верхний предел (93%) определяет тот максимум, при котором обеспечивается полное извлечение МПГ из хромита;
- нижний предел (150°С) температуры сульфатизации определяет тот минимум, при котором обеспечивается полное вскрытие хромита с переводом хрома и МПГ в раствор; верхний предел (170°С) определяется технологической и экономической целесообразностью;
- нижний предел соотношения ж:т=4:1 пульпы определяет тот минимум, при котором предотвращается образование безводных сульфатов хрома, препятствующих переходу МПГ и хрома в раствор; верхний предел (6:1) определяет тот максимум, при котором обеспечивается полное извлечение МПГ из хромита и не образуется излишнего количества бедных по хрому и МПГ кислых растворов;
3
- нижний предел (70%) расхода окислителя СrО определяет тот минимум, при котором обеспечивается полное извлечение МПГ из хромита; верхний предел (90%) определяет тот максимум, который определяется технологической и экономической целесообразностью.
3
Заявленный способ реализуют следующим образом. В качестве оборудования используется типовой химический реактор из коррозионностойкого материала. В пульпу, содержащую хромит и концентрированную серную кислоту с концентрацией 85-93 вес.%, при ж:т=4:1÷6:1 и температуре 150-170°С вводится окислитель оксид хрома СrО из расчета 70-90 вес.% от содержания железа в хромите.
3
Использование указанных параметров сульфатизации и введение оксида хрома СrО, обладающего высоким окислительно-восстановительным потенциалом в сернокислой среде, приводит к полному извлечению МПГ в сульфатный хроматный раствор, образующийся после водного выщелачивания просульфатизированной пульпы и отделения ее твердой части. Существенным обстоятельством, обусловливающим целесообразность применения оксида хрома, является то, что он вписывается в предлагаемую технологию, являясь базовым продуктом при получении хромовых солей (бихромата, хромата и др.).
2
3
Пример 1. В качестве исходного материала использовался хромит следующего химического состава: 28,2% Сr; 19,1% Fe, 7,3% Mg; 5,6% SiO; 2,8 г/т Pt; 0,14 г/т Ir; 0,16 г/т Rh; 0,57 г/т Ir. В пульпу, содержащую хромит и серную кислоту (89%), с вариантным отношением жидкого к твердому ж:т=3:1÷6:1 при 160°С вводился оксид хрома СrО в количестве 80% от содержания железа в хромите. При ж:т=5:1 достигается извлечение платины (92,1%), иридия (90,8%), родия (68,9%) и рутения (67,3%) в раствор водного выщелачивания.
3
2
4
Пример 2. В пульпу из хромита и серной кислоты вариантной концентрации (84-93%) при ж:т=5:1 и температуре 160°С вводился оксид хрома СrО в количестве 80% от содержания железа в хромите. При концентрации HSO, равной 93 вес.%, достигается извлечение платины (92,2%), иридия (91,2%), родия (70,1%) и рутения (68,1%) в раствор водного выщелачивания.
3
2
4
Пример 3. В пульпу из хромита и серной кислоты (89%) при ж:т=5:1 и вариантной температуре 140-170°С вводился оксид хрома СrО в количестве 80% от содержания железа в хромите. При температуре HSO, равной 150°С, достигается извлечение платины (91,8%), иридия (89,7%), родия (69,9%) и рутения (68,0%) в раствор водного выщелачивания.
3
Пример 4. В пульпу из хромита и серной кислоты (89%) при ж:т=5:1 и температуре 160°С вводился оксид хрома СrО в вариантном расходе 60-100% от содержания железа в хромите. При расходе окислителя 90% достигается извлечение платины (92,2%), иридия (91,8%), родия (70,9%) и рутения (65,3%) в раствор водного выщелачивания.
2
4
Пример 5. Хромит обрабатывается концентрированной HSO при т:ж=1:2 в течение 6 часов при 230°С. Извлечение платины (73,2%), иридия (46,8%), родия (26,2%) и рутения (37,4%) в раствор водного выщелачивания.
3
Примеры, подтверждающие оптимальность признаков, представлены в таблице. Из таблицы  видно, что цели изобретения достигаются при использовании серной кислоты с концентрацией 85-93 вес.%, при ж:т=4:1÷6:1, температуре 150-170°С и расходе оксида хрома СrО из расчета 70-90 вес.% от содержания железа в хромите.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения.
Таблица
Пример
№ п.п.
Ж:Т
[H<sub>2</sub>SО<sub>4</sub>], вес.%
Т °С
Расход СrО<sub>3</sub>, % от сод. Fe в хромите
Извлечение в раствор, %
1
1
3:1
89
160
80
Pt
Ir
Rh
Ru
2
4:1
89
160
80
91,8
91,1
67,4
64,2
3
5:1
89
160
80
92,1
90,8
68,9
67,3
4
6:1
89
160
80
91,9
91,3
68,7
65,4
5
7:1
89
160
80
92,0
89,2
68,6
67,3
2
6
5:1
84
160
80
86,2
84,2
46,1
43,1
7
5:1
87
160
80
86,1
79,8
54,1
52,2
9
5:1
93
160
80
92,2
91,2
70,1
68,1
3
10
5:1
89
140
80
76,3
80,2
34,3
45,1
11
5:1
89
150
80
91,8
89,7
69,9
68,0
12
5:1
89
170
80
92,0
90,8
69,9
67,1
4
14
5:1
89
160
60
66,2
62,7
35,0
39,8
15
5:1
89
160
70
92,1
90,8
68,9
67,3
16
5:1
89
160
90
92,2
91,8
70,9
65,3
17
5:1
89
160
100
91,9
92,3
69,9
66,3
5*)
18
73,2
46,8
26,2
37,4
*) - сравнение с прототипом.